6. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТОК
6.1. Эффективность проведения химической очистки во многом определяется правильностью выполнения отдельных технологических операций. Первоначальная водная промывка проводится после опрессовки схемы очистки. Ее основное назначение - удалить из контура очистки грубые и слабо сцепленные с внутренней поверхностью металла загрязнения (в основном песка, ржавчины, грата).
При очистке котлов, имеющих недренируемые поверхности нагрева с большим количеством параллельных змеевиков, водная промывка обеспечивает удаление воздушных пробок, которые могут образовываться в верхних петлях отдельных змеевиков и препятствовать заполнению их водой и промывочными растворами. Удаление воздушных пробок происходит при скоростях воды 1,5 - 2 м/с и давлении 1,5 - 2 МПа путем сжатия газовых пузырей и выноса их потоком воды.
6.2. Для обеспечения необходимого эффекта водная промывка выполняется в дренируемых поверхностях со скоростью не менее 1 м/с, в недренируемых - не менее 2 м/с. Для экранных труб барабанных котлов достаточна скорость движения 0,6 м/с при направлении потока воды сверху - вниз. При очистке барабанных котлов указанные скорости обеспечиваются раздельной промывкой питательного тракта, экономайзера, панелей экранов при выделении их в отдельные группы, пароперегревателя. При очистке прямоточных котлов водная промывка осуществляется по отдельным участкам каждой линии котла. Водная промывка деаэраторного бака производится 2 - 3-кратным заполнением его водой и опорожнением.
При проведении очистки последующих участков необходимо исключить возможность попадания загрязненной воды в очищенные участки. Для водной промывки используется техническая вода. Содержание взвешенных веществ в ней не должно превышать 100 мг/л. При более высоком содержании взвешенных веществ требуется предварительная очистка воды. Продолжительность водной промывки определяется временем, необходимым для достижения осветленности отмывочной воды на сбросе, близкой к исходной.
6.3. При парохимическом методе предпусковой очистки в результате паровой продувки должны быть удалены грубые слабо сцепленные с поверхностью металла загрязнения и подготовлена поверхность перед обработкой ее растворами кислот и композиций. При этом высокие температуры пара способствуют частичному восстановлению оксидов железа до магнетита, что обуславливает увеличение скорости растворения окалины и продуктов атмосферной коррозии в растворах кислот, используемых на кислотных стадиях очистки.
6.3.1. Паровые продувки осуществляются паром давлением 3 - 4 МПа и температурой 270 - 400 °С. Расход пара и его параметры должны быть такими, чтобы энергия парового потока в очищаемом участке не менее чем в 1,2 раза превышала энергию среды при условии прохождения через данный участок пара номинальных параметров. Расход пара определяется по формуле:
где Gп, Vп - расход (т/ч) и удельный объем (м3/кг) пара на продувку;
Gн, Vн - расход (т/ч) и удельный объем (м3/кг) среды при работе оборудования в номинальном режиме.
До начала паровой продувки производится прогрев всего котла и всех участков продуваемых трубопроводов. Максимальная скорость прогрева трубопроводов и коллекторов первичного пара, питательных трубопроводов должна быть не более 3 °С/мин, а скорость прогрева трубопроводов и коллекторов промежуточного пароперегревателя - не более 8 °С/мин. При применении для подачи пара специальной РОУ температура пара устанавливается сначала в пределах 150 - 200 °С, а затем в соответствии с установленной скоростью прогрева повышается. Продолжительность продувки каждого участка при максимальной температуре - 10 - 20 мин. По окончании паровой продувки контур очистки расхолаживается в соответствии с инструкцией по эксплуатации котла.
6.4. Операция щелочения, или обезжиривания, не является обязательной и проводится только при наличии маслянистых загрязнений на внутренней поверхности труб и оборудования, подлежащего очистке. Для удаления маслянистых загрязнений не всегда требуется проводить щелочение. В частности, при паровой продувке маслянистые загрязнения выгорают и специальной операции по обезжириванию не требуется.
В большинстве случаев обезжиривание поверхности пароводяного тракта можно обеспечить добавлением в раствор кислоты или композиции комплексона с кислотой поверхностно-активного вещества - ОП-7 (ОП-10). Это особенно удобно в том случае, когда ОП-7 (ОП-10) используется в качестве составляющей смеси ингибиторов.
6.5. Для котлов, имеющих поверхности и участки из аустенитных сталей, операцию щелочения при необходимости проводят 1 - 1,5 %-ным раствором аммиака при температуре 90 - 95 °С в течение 4 - 8 ч. Для оборудования, не имеющего участков из аустенитных сталей, щелочение целесообразнее проводить 1 - 2 %-ным раствором едкого натра при температуре 90 - 100 °С в течение 4 - 8 ч. Растворы щелочей готовятся на технической воде. Для обеспечения большего эффекта необходимо осуществлять прокачивание щелочных растворов по отдельным контурам и участкам и выдерживать скорости движения раствора в дренируемых поверхностях нагрева на уровне 0,6 - 1 м/с, в недренируемых - 1 - 1,5 м/с.
6.6. В процессе подготовки к проведению щелочения или кислотной промывки до ввода реагентов производится циркуляция воды по замкнутому контуру и ее подогрев до температуры, необходимой для данной операции. Параметры пара, подаваемого для подогрева, должны обеспечивать подогрев воды в течение 2 - 4 ч. Одновременно с подогревом воды проверяется надежность работы промывочных насосов, системы подогрева, плотность контура очистки, а также распределение потока по отдельным трубам поверхностей нагрева и особенно в змеевиках пароперегревателя.
6.7. По окончании щелочения раствор вытесняется технической водой и производится интенсивная отмывка поверхностей нагрева от щелочного раствора водой на сброс до получения нейтральной реакции.
6.7.1. При проведении кислотной стадии очистки растворами композиций на основе комплексонов техническая вода вытесняется обессоленной или химически очищенной водой до получения жесткости воды не более 250 - 300 мкг-экв/л.
6.7.2. При проведении кислотной стадии очистки растворами соляной и фталевой кислот, которые готовятся на технической воде, после получения нейтральной реакции проводится циркуляция технической воды по замкнутому контуру и нагрев ее до температуры, необходимой для проведения кислотной стадии очистки.
6.8. Независимо от применяемого метода для обеспечения необходимого эффекта химической очистки следует строго выдерживать требуемые концентрации реагентов, температуру, скорость движения растворов и продолжительность их воздействия.
6.8.1. Последовательность приготовления растворов кислот и композиций в циркуляционном промывочном контуре:
а) в циркулирующую и нагретую до заданной температуры воду вводятся концентрированные растворы ингибиторов, которые перемешиваются в контуре с водой в течение 0,5 - 1 ч. Исключение составляет раствор ингибированной соляной кислоты, который вводится первым, если он применяется без дополнительного ингибирования уротропином или ОП-7 (ОП-10);
б) в воду после перемешивания ингибиторов вводят концентрированные растворы кислот и комплексонов в таких количествах, чтобы при заданных расходах среды в месте ввода достигалась необходимая концентрация реагента или заданное значение рН. При использовании композиций трилон Б вводят в контур либо до ввода кислоты, либо одновременно с ней. Только при применении композиции трилона Б с серной кислотой последняя добавляется после введения комплексона.
6.8.2. После достижения необходимых концентраций реагентов и получения необходимого значения рН раствора обработка кислотным раствором продолжается в течение 4 - 8 ч до стабилизации концентрации растворенного железа в промывочном растворе.
6.8.3. По окончании кислотной стадии раствор кислоты должен вытесняться технической водой. Дренирование кислотного раствора нецелесообразно, а при применении фталевой кислоты недопустимо. Вытеснение кислотного раствора осуществляется в очистные сооружения с максимально возможными расходами из всего контура одновременно и заканчивается интенсивными водными отмывками, целью которых является полное удаление раствора кислоты и продуктов ее взаимодействия с отложениями, а также образующейся на кислотной стадии взвеси из пароводяного тракта котла и всего контура очистки.
6.8.4. Водные промывки проводятся технической водой на сброс с такими же скоростями и расходами, как предварительные водные промывки. Для обеспечения полного удаления взвеси водная промывка проводится по отдельным участкам и элементам в той же последовательности, что и предварительные водные промывки.
6.8.5. Вытеснение кислотного раствора и промывка технической водой сопровождаются образованием на очищенной поверхности металла налета продуктов вторичной коррозии, протекающей в слабокислой и нейтральной воде и особенно ощутимой после очистки соляной кислотой. Для предотвращения этого, не дожидаясь полного вытеснения раствора кислот из котла, в промывочную воду необходимо добавлять щелочной реагент. Вводить щелочь следует лишь через некоторое время после начала вытеснения, так как необходимо создать определенный раздел между растворами кислот, содержащими соли и комплексы железа, и щелочной промывочной водой для предотвращения выпадения гидроксидов железа в контуре очистки.
Для прямоточных котлов достаточно начать дозировку щелочного реагента через 10 - 15 мин от начала вытеснения кислотного раствора. В барабанных котлах операция вытеснения кислотного раствора более продолжительна за счет необходимости перемешивать воду в барабане и разбавлять раствор кислоты, поэтому промежуток времени между началом вытеснения кислотного раствора и началом дозирования щелочного реагента в промывочную воду зависит от используемой схемы очистки и в среднем составляет 20 - 25 мин. При этом вытеснение целесообразно начинать с пароперегревателя и экономайзера и сбрасывать раствор через экранные трубы.
6.8.6. Для подщелачивания промывочной воды целесообразно использовать аммиачную воду, добавляя ее в количестве, необходимом для получения показателя рН отмывочной воды, равного 9,5 - 10. Водные промывки по отдельным участкам проводятся до осветленности воды на сбросе, равной исходной, причем подщелачивание воды аммиаком до получения показателя рН, равного 9,5 - 10, проводится в первые 1 - 1,5 ч, а затем количество добавляемого аммиака уменьшается с тем, чтобы в воде показатель рН не превышал 8 и сброс отмывочной воды производился в котлован или водоотводящий канал.
6.8.7. Перед пассивацией и повторными кислотными стадиями, проводимыми растворами композиций, водные промывки на сброс заканчиваются заменой технической воды на обессоленную или химически очищенную. Эта операция производится до получения жесткости отмывочной воды на сбросе, близкой к исходной. Затем контур замыкается и начинается нагрев воды до температуры, необходимой для проведения последующей пассивации или второй кислотной стадии. При превышении жесткостью воды значения 100 мкг-экв/кг и концентрацией железа в растворе значения 100 мг/кг проводится повторное вытеснение загрязненной воды и замена ее на обессоленную или химически очищенную.
6.8.8. Повторная кислотная обработка проводится аналогично первой в соответствии с пп. 6.7 и 6.8. Однако следует учитывать, что при проведении водных промывок перед повторной кислотной обработкой нет необходимости в подщелачивании промывочной воды, и при использовании для повторной кислотной обработки раствора фталевой кислоты не проводится замена технической воды на обессоленную или химически очищенную.
6.9. Заключительной стадией предпусковой химической очистки котла является пассивация. Пассивация проводится для формирования на очищенной поверхности металла равномерной защитной пленки, предохраняющей металл от атмосферной коррозии в период простоя оборудования между окончанием химической очистки и пуском в эксплуатацию.
6.9.1. Для создания защитной пленки на поверхности пароводяного тракта могут использоваться несколько методов. Обработка раствором окислителя поверхности металла позволяет сформировать тонкую защитную пленку оксида железа Fe2O3, а обработка сильным восстановителем - слой магнетита Fe2O4. Восстановление оксидов железа до магнетита имеет место и при проведении пассивации парохимическим методом, т.е. при обработке паром определенных параметров.
6.9.2. При проведении пассивации раствором нитрита натрия в аммиачной среде поверхность металла перед пассивацией должна быть абсолютно чистой, так как защитная пленка образуется за счет окисления самого металла. При пассивации восстановителями и обработке поверхности паром формирование защитной пленки идет за счет восстановления оксидов железа, имеющихся на поверхности металла или в воде, на которой готовится пассивирующий раствор.
6.9.3. Срок защитного действия пассивирующей пленки зависит от условий, в которых будет находиться котел во время простоя, главным образом от влажности воздуха и степени недренируемости отдельных поверхностей нагрева.
6.9.4. Пассивация нитритно-аммиачным методом проводится на обессоленной или химически очищенной воде при концентрации нитрита натрия 1 %, показателе рН 9,5 - 10,5, температуре раствора 50 - 60 °С, продолжительности циркуляции раствора по контуру 4 - 6 ч. Скорость движения раствора должна составлять не менее 0,3 - 0,5 м/с.
6.9.5. Пассивация гидразинно-аммиачным методом должна проводиться на обессоленной или химически очищенной воде при начальной концентрации железа в растворе 20 - 30 мг/кг, что достигается своевременным окончанием водных промывок перед пассивацией. Концентрация гидразина при пассивации должна составлять 400 - 500 мг/кг, показатель рН - 9,5 - 10,5. Эффект этого метода пассивации во многом определяется температурой раствора, которая должна равняться 140 - 160 °С. Если схема и используемые НХО не позволяют повысить температуру раствора до таких значений, пассивацию можно проводить при температурах 120 - 140 °С.
6.9.6. Пассивация высокотемпературным паром производится по всему контуру одновременно со сбросом пара после испарительного тракта, перед ПЭН и после промежуточного пароперегревателя. Температура пара при пассивации должна быть не менее 300 °С*, а длительность пассивации паром 1,5 - 2 ч. По окончании паровой пассивации производится расхолаживание котла в соответствии с эксплуатационной инструкцией.
* Для питательного тракта допускается температура пара не более 270 °С.
6.9.7. После нитритно-аммиачной пассивации котел перед пуском в работу необходимо отмыть от нитритов до остаточного содержания их 1 мг/кг (NO-2) в сбросной воде. Для связывания остатков нитрита натрия следует производить обработку питательной воды гидразином в первый момент растопки котла.
6.10. После окончания всех операций по химической очистке необходимо удалить скопившиеся в коллекторах и емкостях шлам, окалину и произвести осмотр внутренних поверхностей нагрева. Для этого после опорожнения контура производится вскрытие барабана, деаэраторов, коллекторов, к которым присоединялись временные трубопроводы. Осматриваются те коллекторы, в которых наиболее вероятно оседание шлама во время очистки.
После вскрытия и осмотра указанных элементов организуется их тщательная механическая очистка.
6.11. Для оценки состояния очищенных поверхностей нагрева должны вырезаться образцы труб длиною не менее 800 мм. Места вырезок определяются ответственными представителями ТЭС, монтажной организации и организации, проводившей очистку. В барабанных котлах вырезают два образца из экономайзера, четыре из экранных труб, два образца из ширмового и конвективного пароперегревателей.
В прямоточных котлах вырезают образцы труб из экономайзера, НРЧ, ВРЧ, конвективного пароперегревателя, промежуточного пароперегревателя I и II ступени - по два образца (по одному образцу из каждой половины).
Методика определения загрязненности внутренней поверхности труб приведена в приложении 2.
6.12. По результатам предпусковой очистки составляется технический акт, образец которого приведен в приложении 3.
