Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Способ химической защиты котельного оборудования относится к методам защиты технологических агрегатов от агрессивной среды, а конкретно к средствам нейтрализации сернистых отложений, образуемых на поверхностях котельного оборудования, работающего на жидком топливе (мазут), и может быть применен в котельных различного назначения как способ увеличения надежности работы, межремонтного цикла и соответственно жизненного цикла оборудования.

Данное предложение является промышленно применимым, так как при разработке технологии использовались распространенные материалы, известные в мировой строительной и горнодобывающей области компоненты, способы и приемы.

Из сведений об уровне техники известны аналоги №1153226 «Композиция для отмывки отложений с поверхностей нагрева котлов и парогенераторов» МПК: F28G 9/00. Предложенная композиция повышает железоемкость при аналогичных концентрациях содержания оксида кальция на поверхности элементов котельного оборудования. Скорость коррозии образцов стали 20 в предложенных составах снижается в 2,0-3 раза по сравнению с известными составами. Таким образом, использование изобретения по сравнению с известной композицией обеспечивает более эффективную отмывку отложений котлов и парогенераторов и уменьшение скорости коррозии оборудования. Предложенная композиция не обладает токсичными свойствами и является более универсальной, состав У 630 4,50; 812 5,54; 1340 8,00; 350 15,00. Указанное изобретение относится к моющим композициям для очистки металлических поверхностей, в частности к моющим композициям для отмывки отложений с поверхностей нагрева котлов и парогенераторов.

Данный способ очистки поверхностей обладает следующими недостатками:

- требуется приготовление специальных дорогостоящих химических композитов;

- требуются специальные условия для использования;

- сложно наносить на очищаемую поверхность, в том числе в трудно доступных местах котельного агрегата.

Известно еще одно устройство №642599 «Устройство для сброса шлаковых отложений с поверхностей нагрева», МПК: F28G 7/00. Область применения данного устройства ограничена применением так, как необходимо использовать специальное виброгенерирующее оборудование, которое может отрицательно влиять на плотность стыков трубного соединения котлов.

Кроме того, еще в ряде патентов «Композиции на основе жидкого стекла с различными наполнителями - вспученный перлит, доломит (RU 2126776, 1999), с полыми микросферами золы-уноса (SU 1724524, 07.04.1992), со смесями стеклянных микросфер с микросферами в виде дымовых отходов сжигания топлива с размером частиц 10-300 мкм (RU 2098379, 10.12.97), недостатками которых является то, что технология и композиция материалов достаточно дорогие, имеют более низкие характеристики теплопередачи, следовательно влияет на КПД устройства котельного оборудования (котел, экономайзер).

При использовании предложенного способа химической защиты котельного оборудования исключаются перечисленные недостатки указанных аналогов. Кроме того, необходимо учесть, что известняковый и известковый метод - это один из самых простых и доступных методов, разработанных для очистки дымовых газов от оксидов серы, так как известняк (карбонат кальция - СаСО3) и известь (оксид кальция - СаО) являются самыми дешевыми и доступными, распространенными материалами, применяемыми в промышленности.

Предлагаемая технология исключает образование агрессивной среды и существенно оказывает защитные свойства на поверхности нагрева котлов, экономайзеров и пути газоотводящего тракта.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа химической защиты котельного оборудования является возможность нейтрализации влияния агрессивной химической среды, образуемой в результате сжигания высокосернистого топочного мазута, на все элементы котельного оборудования.

Технический результат от использования предлагаемого способа химической защиты котельного оборудования достигается за счет специальной конструкции устройства котельного оборудования и способа его использования, которое в своем составе содержит: Топка котла (1), Верхний барабан (2), Нижний барабан (3), Конвективные водоспускные трубы (4), Горелка (5), Емкость с известняком (6), Газоход (7), Экономайзер (8), Дымосос (9), Дымовая труба (10).

Ранее процесс нагрева воды происходил следующим образом:

В камере сгорания или Топке котла (1), образуемой между Верхним барабаном (2), Нижнем барабаном (3), Конвективными водоспускными трубами (4), происходит сжигание топочного мазута, подаваемого в Горелку (5). Для обеспечения полного сгорания топлива в Топку котла (1) подается воздух в необходимом количестве, в соответствии с режимной картой.

Мазут представляет собой смесь тяжелых остатков прямой перегонки и крекинга, в том числе химические элементы - серу элементарную (SO₂), при сжигании переходит в сераорганические соединения, серный ангидрид (SO₃) и сероводород. Чем больше в мазуте серы, тем выше токсичность топочных газов, а так же их коррозионная активность по отношению к углеродистым и низколегированным сталям. Допустимое содержание в составе мазута серы должно составлять 0,5-3,5%.

В результате сжигания мазута несгоревшие частицы серы, улетучиваясь с попутно отводящими дымовыми газами из Топки котла (1) и далее по всему газовому тракту, входят в непосредственный контакт с металлическими поверхностями Топки котла (1), Верхнего барабана (2), Нижнего барабана (3), Конвективных водоспускных труб (4), Газоходов (7), Экономайзера (8), Дымососа (9), Дымовой трубы (10).

И, как следствие, в местах образования «Точки росы» (запотевания - Н₂O) переходит в состояние серной кислоты (SO₃+Н₂О=H₂SO₄).

Для изменения этой ситуации и для защиты котельного оборудования предлагается следующий способ защиты, в котором техническая сущность предлагаемой конструкции, ее устройство и способ защиты котельного оборудования поясняются рисунком Фиг. 1.

Описание способа

В процессе сжигания высокосернистого топочного мазута несгоревшие частицы серы, улетучиваясь с попутно отводящими дымовыми газами на всем пути газового тракта, входят в непосредственный контакт с металлическими поверхностями котельного оборудования (см. фиг. 1). При взаимодействии металла и серной кислоты оборудование выходит из строя, т.е. его часто приходится менять.

Для изменения этой ситуации предлагается внести в помещение Топки котла (1) Емкость с известняком (6). При этом создаются условия для устойчивости к коррозийному износу поверхностей, находящихся в зоне «точки росы», т.е. в месте, где происходит образование серной кислоты.

Т.е. для исключения образования серной кислоты предлагается в Топке котла (1) выложить огнеупорным кирпичом в виде лотка Емкость с известняком (6), где через технологический люк размерами 400*600, расположенный во фронтальной части Топки котла (1), укладывается природный известняк.

Далее в процессе эксплуатации котельного агрегата (фиг. 1) под воздействием высоких температур (900-1100°С) происходит термическое разложение карбоната кальция на оксид кальция и двуокись углерода (углекислый газ). Отводящие газы с пылевидной смесью, при взаимодействии с водой, образуют стеклообразную, теплопроводную твердую пленку. В результате чего не происходит оседание сажи в местах образования защитной пленки, а также нейтрализует кислоту. Поглощение серной кислоты при этом происходит в водной суспензии известняка и извести. Активным поглотительным веществом в этом случае являются бикарбонат-ионы, образующиеся по медленной реакции карбоната кальция (СаСО₃) с двуокисью кальция (СO₂). При использовании извести последняя в растворе переходит в гидроксид кальция, или иначе она называется гашеная известь Са(ОН)₂.

Далее, при взаимодействии с карбонатом кальция (СO₂), превращается в гидрокарбонат кальция Са(НСО₃)₂.

В результате этого процесса на металлических поверхностях всего котельного оборудования (фиг. 1) в границе образования «Точки росы» образуется тонкая, стекловидная пленка, которая создает эффект защиты от агрессивной среды.

В итоге использования данного способа химической защиты котельного оборудования воздействие газовой среды слабоокислительного характера и серной кислоты на металл снижается и, как следствие: жизненный цикл оборудования котельного агрегата продлевается, коэффициент теплопередачи увеличивается и остается неизменным на протяжении всего срока использования котельного агрегата.

Способ химической защиты котельного оборудования в своем цикле включает следующие химические реакции:

СаСO₃+SO₂=CaSO₃+CO₂;

CaSO₃+0,5О₂+2Н₂O=CaSO₄+2Н₂O.