Промывка котла ортофосфорной кислотой
Обновлено: 20.05.2024
Как и чем лучше промыть теплообменник газового котла
Использование даже относительно чистой воды в качестве теплоносителя системы отопления со временем приводит к засорению, не говоря уже о неочищенном, загрязненном теплоносителе. Первым от засорения и накипи страдает теплообменник котла. Осадки на его стенках сужают сечение трубы и теплопроводность металла, что отражается не только на системе отопления, но и на работе котла, которому приходится работать в повышенном мощностном режиме.
В статье мы рассмотрим, как проводится внутренняя и внешняя чистка теплообменника газового котла. Процесс не представляет особой сложности и может быть произведен самостоятельно, без привлечения специалистов.
Читайте в статье
Когда и как часто нужна чистка теплообменника газового котла
Производители газовых котлов рекомендуют проводить очистку теплообменника ежегодно, в крайнем случае – раз в 3-4 года, если используется относительно чистый теплоноситель невысокой жесткости, который не меняется с каждым отопительным сезоном, а в системе установлен промывной фильтр механической очистки. Проводить его рекомендуется перед началом отопительного сезона.
Теплообменник газового котла в разрезе. Использование загрязненного теплоносителя и отсутствие регулярной чистки привело к тяжелым последствиям: серьезный перегрев и практически полное засорение.
При отсутствии регулярного обслуживания, существуют признаки засорения теплообменника:
- снижение теплопроизводительности – выражается в более низкой (на 10-20%), чем ранее температуре радиаторов отопления и, соответственно, температуре в помещении при работе котла на все той же неизменной мощности;
- увеличенный расход газа – заметен, если проанализировать показания счетчика и режим эксплуатации котла за прошлый месяц и похожий по температурному режиму месяц ранее (желательно тот же месяц в предыдущий отопительный сезон);
- повышение шумности или появление новых звуков при движении воды через теплообменник;
- усиленная работа циркуляционного насоса.
Если внутренняя очистка не проводилась более года, наблюдается один из вышеперечисленных признаков – рекомендуется в течение ближайших месяцев промыть теплообменник специальными химическими растворами, о которых мы поговорим далее, после чего выполнить механическую чистку. В противном случае загрязнение и накипь не только является причиной увеличенного расхода и меньшей теплопроизводительности, но и может привести к перегреву, прогоранию теплообменника, выходу из строя в следствие повышенной нагрузки циркуляционного насоса.
Если котел установлен в системе с естественной циркуляцией, вследствие серьезного уменьшения сечения (пропускной способности) теплообменника, могут быть затруднения с движением теплоносителя по системе.
Где находится и как его извлечь
Основные методы предполагают полное извлечение теплообменника из котла. Чистка без разборки и извлечения возможна лишь при использования метода гидродинамической промывки, осуществляемого исключительно специалистами. Тем не менее, процесс извлечения не требует особых навыков и специального оборудования, а устройство всех моделей газовых котлов не отличается кардинально.
- Первым делом всегда снимается лицевая крышка, просто откручиваем болты и аккуратно снимаем ее.
- Сливаем воду с котла через соответствующий выпускной кран (обычно находится внутри котла), обязательно стравливаем давление при его наличии.
- Далее необходимо снять переднюю крышку камеры сгорания. В простых моделях она видна сразу, в более сложных моделях камера сгорания может быть изолирована огнестойким, тепло- или шумоизоляционным материалом, резиновыми уплотнителями. Также может потребоваться снять верхнюю часть камеры сгорания.
- Обычно на патрубках у теплообменника устанавливаются датчики температуры или протока воды, которые необходимо отключить.
- Осталось снять крепежные механизмы, хомута, отсоединить патрубки и снять теплообменник. Будьте внимательны, так как при отсоединении из теплообменника могут политься остатки воды, накройте электронные элементы и проводку под камерой сгорания.
В напольных газовых котлах с открытой камерой сгорания процесс еще проще, поскольку теплообменник доступен сразу же после снятия крышки корпуса. В целом, изучить устройство своей модели котла можно по изображениям инструкции по эксплуатации, для многих моделей есть наглядные примеры разбора демонтажа в Ютуб.
Способы промывки теплообменника газового котла
Механическая (ручная) очистка
Самый простой, но и наименее эффективный метод, отлично подходит при незначительном засорении. Внешняя чистка ребер теплообменника производится любыми удобными инструментами: зубной щеткой и прочими твердыми щетками, лопаткой, скребком, тросиком. Будьте осторожны, не помните и не сломайте уязвимые к сильному механическому воздействию пластины.
Промывка в емкости с раствором.
Химическая чистка
Подразумевает прокачку через теплообменник более агрессивных химических веществ с использованием циркуляционного насоса, подсоединенного к патрубкам теплообменника.
Итак, чем промыть теплообменник газового котла:
1. Лимонная кислота – промывка лимонной кислотой является наиболее распространенным способом самостоятельного обслуживания. Достаточно 2 стандартных пакетика по 100 грамм на 10-12 литров воды. Использовать лучше теплую воду (50-70°C).
2. Термагент Актив – известная универсальная и эффективная жидкость для промывки теплообменников отопительного оборудования от накипи, известкового налета, соляных и прочих отложений. Разводится концентрат в пропорции 1 к 9, для повышения эффективности лучше использовать подогретую до 40-50°C воду.
3. STEELTEX Cooper – также является одним из наиболее эффективных средств, но рекомендовано только к использованию для чистки теплообменников из стали, алюминия и прочих легких сплавов. В составе концентрата присутствуют коррозийно-ингибиторные присадки. Разводится в пропорции с водой от 1:6 до 1:10, в зависимости от степени загрязнения.
4. Жидкость-концентрат Detex – содержит эффективные биоразлагающиеся поверхностно активные вещества, предназначена для промывки стальных, чугунных и медных теплообменников современных котлов. Разводится до достижения концентрации 2-5% (200-500 мл на 10 л).
5. Соляная кислота – эффективна при сильной накипи, используется в концентрации 2-5%. Важно не переусердствовать с концентрацией.
Мы рекомендуем использовать 10 л раствора, этого будет достаточно для стабильной прокачки через любой теплообменник. В емкость с раствором (канистра, прочная баклага, пластиковое ведро) помещается шланг, подсоединенный к теплообменнику. Далее, с другой стороны теплообменника шланг соединен с циркуляционным насосом и, наконец, от насоса идет шланг к емкости с раствором, как можно ниже ко дну или герметично вмонтирован в дно емкости. В итоге раствор циркулирует между канистрой и теплообменником.
Длительность прокачки – 30-40 минут, после чего теплообменник нужно тщательно, несколько раз промыть обычной проточной водой.
Гидродинамическая промывка
Для осуществления очистки не требуется разбор котла и изъятие теплообменника. Однако произвести процесс могут только специалисты, поскольку необходимо специальное оборудование и строгое соблюдение техники безопасности.
Принцип гидродинамической промывки заключается в прогоне по системе специальной жидкости под высоким давлением с помощью специального оборудования – бустера. Для большей эффективности жидкость содержит абразивные вещества.
Важным моментом является давление при промывке, которое должно быть как можно более высоким, но ни в коем случае не превышать максимально допустимые пределы наиболее уязвимых элементов системы. Обычно наиболее уязвимым элементом является сам теплообменник, максимально допустимое рабочее давление которого во многих моделях – 1,5-2 бар.
Тем не менее, метод является наиболее эффективным: абразивные частицы хорошо очищают осадки на внутренних стенках, а высокая скорость движения воды вымывает змеевик до первозданного вида.
Очищение вторичного теплообменника ГВС в двухконтурных котлах
В двухконтурных котлах процесс сильно зависит от типа теплообменника: дополнительного вторичного или единого битермического.
В случае со вторичным теплообменником все просто, его очистка производится абсолютно так же, как и первичного.
Битермический теплообменник – это единая конструкция, представляющая из себя трубу контура ГВС, вставленную в трубу контура отопления. Такую внутреннюю конструкцию очистить крайне сложно, промывка выполняется либо химическим, либо гидростатическим методом: специалистами с помощью специальной химии и бустера. Сильно загрязненные элементы, где просвет сужен более, чем на 80-90% подлежат замене.
Специальное очистительное оборудование
Бустер (установка для промывки теплообменников) – довольно редкое и дорогостоящее оборудование (40-90 тыс. руб), покупать для личных целей которое просто невыгодно, как часто вы бы не проводили чистку. Представляет из себя емкость с вмонтированным циркуляционным насосом, поддерживающим перемену направления потока – реверса, что повышает эффективность промывки. Аппараты устойчивы к любым используемым реагентам.
PIPAL PUMP ELIMINATE 20 V4V
Одна из лучших установок итальянского производства. Имеет компактные габариты и оптимальную производительность – 2600 л/час (44 л/мин). Объем бака – 18 л, допустимое давление – 1 бар. Известна своей простотой и надежностью.
BWT Cillit SEK 28
Не менее известная проверенная установка немецкого производства. Производительность – 2400 л/час, по принципу работы не отличается от предыдущей установки, рассчитана на более высокие температуры – до 60°C. Имеет еще более компактные размеры и удобную ручку для транспортировки.
Как выбрать умягчитель воды для газового котла и продлить срок службы теплообменника
Стоимость профессиональной чистки
Все работы выполняются за день. Цена промывки теплообменника газового котла зависит от региона, мощности и модели котлоагрегата, наценки фирмы, используемого оборудования и химикатов.
Какое средство для промывки теплообменника газового котла лучше использовать? Рекомендации по применению
Для безопасной эксплуатации газового котла, требуется его заземление в соответствии с определенными условиями.
К работе допускаются только оформленные аппараты, после того как специалисты из газовой службы составили акт приема.
Газовый котел не относится к разряду электрических приборов, но в процессе выполнения своих функций агрегат накапливает статическое электричество внутри металлического каркаса, который входит в состав конструкции.
С течением времени накопленная статика может привести к проблемам, связанным с управлением оборудования, за грамотную работу которого отвечает электронная плата.
Для чего необходима промывка газовых котлов?
Для понимания важности заземления котла необходимо всего лишь взглянуть на схему его строения.
Прибор прикрепляют к стене либо устанавливают на пол, оба варианта не способствуют электропроводности. Трубы, как правило, состоят из непроводника пропилена.
Становится понятно, что статическое электричество не находит другого выхода, как радиатор, в котором сосредоточена вода.
В итоге, являясь отличным теплопереносчиком, вода также становится электропроводником. При наступлении зимнего периода повышается температура оборудования и жидкость неспособна отводить заряд тока. В результате чего, функционирование газового котла становится небезопасным.
Чем промывать теплообменники: химические средства
К процедуре промывки прибора следует прибегать при появлении нарушений в работе системы.
Большинство владельцев газовых агрегатов обращаются за помощью к специалистам, однако прочистить котел можно и самостоятельно.
Промывка газового прибора осуществляется:
Существуют различные средства, чем можно промывать газовое оборудование.
Наиболее популярные из них следующие.
Лимонная кислота
Лимонную кислоту можно приобрести практически в любом магазине продовольственных товаров. Из данного средства рекомендуется изготовить раствор с концентрацией от 0,5% до 1,5%, в зависимости от сложности загрязнения.
Лимонная кислота как нельзя лучше помогает чистить аппараты из нержавеющей стали, меди и латуни. В применении вещество безопасно для здоровья.
Фото 1. Упаковка лимонной кислоты, 15 г, производитель «Пять поваров». Хорошо чистит аппараты из меди, латуни и нержавеющей стали.
Ортофосфорная
Данный вид химического соединения широко распространен в сельском хозяйстве и его приобретение не составит большого труда. Ортофосфорная кислота подойдет для очистки теплообменников любого типа.
Для осуществления промывки котла делается 13% раствор. Такая концентрация поможет эффективно устранить все типы загрязнений и накипи, а также создаст определенный защитный слой на поверхности металла. В применении кислота безопасна для здоровья.
Соляная
Ввиду того что соляная кислота признана на территории РФ прекурсором (вспомогательное вещество при изготовлении наркотических средств), меры по ее распространению ужесточены и регулируются соответствующими органами.
Однако, несмотря на этот факт, в аптеке можно купить раствор соляной кислоты, который реализуется под наименованием желудочного сока.
В процессе очищения элементов теплообменника газового оборудования, состоящих из меди и нержавейки, активно применяют 2—5% раствор соляной кислоты. В ее состав входят специальные компоненты – ингибиторы, которые способствуют защите металла, и качественно растворяют всевозможные карбонаты и продукты окисления.
Внимание! Стоит заметить, что HCl является опасным и агрессивным реактивом, вследствие этого при работе с ним в домашних условиях требуется аккуратность и концентрация внимания.
Вам также будет интересно:
Сульфаминовая
Для того чтобы купить сульфаминовую кислоту, достаточно в поисковой строке интернет-браузера ввести ее название. Организации и предприятия, связанные с химической промышленностью, предложат широкий ассортимент вещества по различным ценам.
Способность этого реактива к растворению накипи и загрязнений полностью зависит от химического состава последних.
В соответствии с этим, перед проведением процедуры очистки рекомендуется изучить структуру имеющейся накипи и грязи.
По мнению экспертов, оптимальной для работы с сульфаминовой кислотой является температура 55—65 °С, а рекомендуемая концентрация раствора составляет 2—3%. Ввиду низкой концентрации при бытовом применении опасности для человека средство не представляет.
Специализированные жидкости
Не только химические кислоты применяются для промывки газовых аппаратов. Есть эффективные средства для этой цели.
Detex
Помимо растворов химических кислот, для промывания газовых аппаратов используют также специализированное средство Detex.
Фото 2. Три канистры разного объема средства для промывки теплообменника Detex. Удаляет отложения у чугунных, стальных и медных устройств.
Оно эффективно помогает при работе с чугунными, медными и стальными теплообменниками, активно удаляет накипь, продукты окисления, солевые и биологические отложения.
Справка! В состав средства Detex входит множество ПАВов (поверхностно-активные вещества) и ингибиторных соединений, которые способствуют защите металла от негативных факторов повреждения, что, в свою очередь, продлевает срок жизни газовых агрегатов.
Концентрированное вещество Detex смешивают с водой для получения 10—17% раствора. Во время активного действия средства возможно выделение газа в теплообменнике. Окончание газовыделительных процессов говорит о том, что процедура очистки завершена.
В случае, когда требуется дополнительный прогон чистящего средства, концентрацию реагента увеличивают. В конце процедуры промывки важно обработать теплообменник нейтрализующей жидкостью и дистиллированной водой.
GEL Boiler Cleaner DE
Средство для очистки Boiler Cleaner DE – концентрированная жидкость, содержащая в составе неорганические кислоты и ингибиторы, помогающие избавиться от ржавчины.
Данный реактив отлично справится с известковой накипью и прочими загрязнениями в деталях из меди и стали. Для других металлов и сплавов использование запрещено по причине возникновения коррозии.
Boiler Cleaner DE разводят в воде до получения 10—30% раствора. В процессе очистки средство периодически подливают в раствор для сохранения концентрации. На финальной стадии рекомендуется произвести дополнительное промывание веществом Boiler Cleaner N и после водой.
Внимание! Жидкость Boiler Cleaner DE – сильный кислотный продукт, при работе с которым обязательно используются резиновые перчатки и защитные очки. При попадании на кожу, ее следует обработать раствором Boiler Cleaner N или бикарбонатом натрия.
Полезное видео
В видео выясняется, что лучше справится с накипью на теплообменнике: лимонная и уксусная кислота или электролит.
Техника безопасности
Грамотная эксплуатация газового оборудования, в частности очищение теплообменника, является важной составляющей успешной работы котла, продлевает срок его жизни и снижает денежные затраты.
Во время промывки аппарата не нужно забывать о мерах предосторожности и технике безопасности, для этого необходимо соблюдать следующие рекомендации:
Химическая очистка паровых котлов от отложений и продуктов коррозии традиционными методами и методом «в работе»
Отложения котлового камня, как причина эксплуатационных проблем
В ходе нашего исследования мы рассматривали вопросы образования отложений котлового камня в котлах с низким и средним давлением (т.е. работающих под давлением до 40 бар). На внутренней поверхности котлов во время их работы, а также и во время простоя могут образовываться отложения различные по химическому составу и по структуре, обычно называемые котловым камнем. Данное явление обуславливается следующими процессами:
Образование отложений зависит от множества факторов, а именно:
Данные отложения могут возникнуть также вследствие возвращения в котел конденсата с повышенной жесткостью воды, например в случае коррозионного повреждения теплообменника с бытовой водой.
Вследствие превышения растворимости в твердой форме выпадают в осадок соли соединений кальция, магния, железа, кремния. Во время нагрева воды происходит разложение бикарбоната кальция в соответствии с нижеприведенной реакцией:
Полученный карбонат кальция может осаждаться в форме кристаллического кальцита или в форме аморфного арагонита как ил. Диоксид же углерода выделяется в паровую часть котла и конденсирует в конденсате трубопровода, окисляя его как угольная кислота, вызывая коррозию труб и емкости для конденсата. Образующиеся железистые коррозионные отложения могут возвращаться в котел вместе с конденсатом и осаждаться там, вызывая уменьшение поперечного сечения труб вначале нагревателя, а затем непосредственно осаждаются в котле. Помимо этого в котле образуются отложения гипса и другие, перечисленные в таблице 1.
Taблица 1. Распространенные отложения, образующиеся в паровых котлах [1].
| Химическая формула | Название материала |
| СаСОэ | Кальцит или арагонит |
| CaS04 lub CaSO4x0,5H2O | Сульфат кальция или полугидратный гипс |
| ЗСа3(Р04)2хСа(0Н)2 | Гидроксиапатит |
| 3Mg0x2Si02x2H20 | Серпентин |
| Fe3(P04)2xH20 | Вивианит |
| Fe203 | Гематит |
| FeO(OH) | Гетит |
| Mg2Si04 | Форстерит |
| (Mg, Fe)2Si04 | Оливин |
Часть отложений осаждается из воды в виде грязи, а часть в виде твердых отложений, называемых котловым камнем, который накапливается на нагревательных поверхностях и других элементах котла. Наиболее твердые отложения образуют силикаты (за исключением силиката магния), сульфаты, а также оксиды железа и карбонат кальция, если кристаллизуется в форме кальцита. Осаждаются в виде ила также гидроксид железа, карбонат кальция, как арагонит, гидроксид и силикат магния, фосфаты кальция и магния. Периодически в котле могут осаждаться соединения меди, накапливающиеся в котле вследствие декупрумизации его элементов либо поступающие с подающей водой. Это может послужить причиной гальванической коррозии котлов. Осаждение отложений в котле однозначно свидетельствует о несоответствующем процессе очистки воды для котловых нужд.
Отложения в котле изображены на фотографиях (рис. 1, 2 и 3).
Отложения карбоната кальция не представляют собой коррозионной угрозы (а даже наоборот, улучшают коррозионную безопасность). Однако данные отложения снижают тепловую эффективность котла, а также ухудшают его гидравлические параметры (увеличение сопротивления потока, локальная блокировка потока).
Отложения, осаждающиеся из поступивших из системы продуктов коррозии (гидратированные оксиды и гидроксиды), обычно образуют на теплообменных поверхностях мягкий и пористый слой с умеренным коэффициентом теплового сопротивления. Отложения данного типа способствуют коррозии, а особенно одной из ее разновидностей, называемой щелевой коррозией, связанной с возникновением так называемых концентрационных очагов, т.е. мест на поверхности металла с различной степенью насыщения воды кислородом (см. табл. 2).
Taблица 2. Коэффициент теплопроводности котлового камня с различным составом в сравнении с другими материалами [1].
Химические технологии, помогающие в удалении отложений котлового камня
Очистка нагревательной поверхности от отложений в котле химическим способом достигается путем полного растворения отложений либо только их размягчением и отслоением от поверхности, а затем удалением сильной струей воды. На практике, как правило, эти два метода применяются в комплексе, вначале используют растворы, которые преобразуют отложения (если не полностью, то по крайней мере частично) в растворимые соли и вызывают тем самым нарушение их структуры и отслоение от поверхности. Затем оставшиеся, раздробленные с нарушенной структурой отложения отрываются с помощью сопел, работающих под давлением (рекомендуемое рабочее давление в наконечнике сопла составляет около 1000 бар).
Основными реагентами при химической очистке могут быть: минеральные кислоты, органические кислоты, комплексоны, щелочи, либо препараты, представляющие собой смесь вышеуказанных веществ. Соответственно, возможны методы очистки котлов: щелочные, комплексоны и кислотные, последние в свою очередь могут быть с применением ингибированных органических кислот, ингибированных неорганических кислот или смеси органических и неорганических кислот с ингибиторами коррозии.
К наиболее популярным относятся методы с применением неорганических кислот, в том числе соляной и сульфаминовой кислот, а также ортофосфорная, лимонная и аскорбиновая (витамин C) кислоты.
На практике для котлов, изготовленных на базе стали и чугуна, чаще всего применяют растворы, основа которых представляет собой соляную либо сульфаминовую кислоту, с добавлением ингибитора коррозии. Соляная кислота является наиболее эффективным и наиболее быстро действующим реагентом и может применяться как для удаления карбонатного камня, так и для борьбы с продуктами коррозии, а также загрязнений, имеющих механический состав, которые часто остаются в котловой воде. Преимуществом данного реагента является также его низкая цена, что весьма существенно в случае нахождения в котле большого количества отложений.
Однако в отношении котлов, изготовленных из коррозионно-стойкой стали применяются растворы фосфорной либо сульфаминовой кислот, с соответствующими ингибиторами коррозии.
Реакция соляной кислоты с отложениями котлового камня в зависимости от химических соединений, присутствующих в отложениях, выглядит следующим образом:
При растворении котлового камня в соляной кислоте растворимыми становятся те компоненты отложений, структура которых представлена карбонатами, фосфатами, гидроксидами кальция и магния и оксидами железа.
Если, однако, отложения представлены сульфатами, силикатами, алюмосиликатами, т.е. солями нерастворимыми в минеральных кислотах, необходимо преобразовать данные отложения, в процессе так называемой щелочной варки, в отложения, которые будут растворимы в минеральных кислотах. Для щелочной варки применяют щелочные соединения, такие как карбонат натрия, фосфат натрия и непосредственно гидроксид натрия. В процессе щелочной варки наступает инверсия сульфатов и силикатов в реакции двойного обмена на карбонаты и фосфаты, которые уже будут растворимы в соляной кислоте. Реакция щелочной варки протекает следующим образом:
3CaSO4+2Na2PO4=Ca3(PO4)+3 Na2SO4, (7)
Значительно труднее растворяются в соляной кислоте оксиды железа, а в частности магнетита. Эффективность их растворения в соляной кислоте представлена в следующей последовательности: FeO, Fe2O3 и Fe3O4.
Я. Марьяновский в своих работах описал эффективность различных растворов для растворения магнетита. Результаты размещены в таблице 3 [3].
Taблица 3. Растворимость соединений магнетита в различных растворах и при разных температурах.
Процедуру очищения котлов невозможно было бы осуществить без ингибиторов коррозии. Это соединения, которые обычно добавляются от доли процента до нескольких процентов, они противодействуют коррозии стали как основного конструкционного материала котла. Они должны максимально ограничивать коррозию стали (железа), не влияя при этом на скорость растворения оксидов и других соединений. В процессе химической очистки конструкционный материал также подвергается травлению и для предотвращения данного явления необходимо для поверхности металла обеспечить ингибитор, который необратимо будет абсорбироваться металлической поверхностью. При выборе ингибитора основополагающими являются следующие аспекты: эффективное защитное действие и высокая стабильность ингибитора. Наиболее эффективные ингибиторы задерживают коррозию почти на 99% [2].
Опыт применения ингибиторов показывает, что эффективность их действия зависит от присутствия полярных групп, таких как амино-группа, сульфатная группа, а также в значительной степени гидрофобная группа. Ингибиторы со значительной долей гидрофобной группы плохо растворимы в воде либо нерастворимы в целом, однако растворимы в кислотах.
Хотя современные ингибиторы представляются очень эффективными и действенными, необходимо отметить, что в течение десятилетий перед соляной кислотой применялся уротропин (гексаметилентетрамин). Скорость коррозии стали в низких температурах при применении уротропина невысокая и снижена примерно в тысячу раз по сравнению с показателями коррозии без использования ингибиторов. Однако при температурах свыше 45 О С наступает процесс разложения уротропина, с выделением характерного запаха. В температуре около 60 О С уротропин не действует больше как ингибитор, а поверхность металла покрывается пузырьками водорода, которые высвобождаются. Может возникнуть так называемая водородная хрупкость металла. Водород начинает поглощаться зернами стали, где может скапливаться под высоким давлением в виде пузырьков, что в итоге может привести к необратимым повреждениям стали.
Ниже, в таблице 4 приведена эффективность выбранных субстанций как ингибиторов коррозии в 2N HCl для стали при температуре 38 О С после 4 ч [4].
Taблица 4. Эффективность ингибиторов в среде 2N HCl в темп. 38 О С, после 4 ч.
Технические и технологические мероприятия при химической очистке котла
Непосредственно сам изолированный процесс химической очистки котла, уже после получения формального разрешения на процедуру очистки, согласно утвержденной технологии, состоит из следующих последовательных существенных операций:
Непосредственно процесс химической очистки с применением кислотной ванны производится с принудительной циркуляцией промывных растворов, что обеспечивает более высокую эффективность и сокращает время процедуры. Вспомогательное оборудование, так называемый насосный агрегат для промывки состоит из химического насоса, соответствующей мощности (целесообразно в течение часа пятикратно промыть емкость котла), вспомогательного бака (емкостью 0,2-2 м 3 ), а также армированных резиновых шлангов. Напорный шланг (от насоса) соединяется с самой низкой частью котла, например с нижним коллектором, а насос обратной воды с наиболее высокой точкой и производится водный тест, с целью проверки герметичности. Чтобы не допустить пенообразования в котле, вследствие быстро выделяемого диоксида углерода, к раствору добавляется незначительное количество так называемого пеногасителя. Это сотые доли % от объема, а оказывают крайне полезное воздействие в предотвращении хлопотного пенообразования и выливания пены на наружные элементы котла и насосный агрегат. Циркуляция раствора производится до тех пор, пока контрольный анализ не покажет, что концентрация реагентов поддерживается на постоянном уровне.
Если паровые котлы загрязнены отложениями силикатной, сульфатной или магнетитовой природы, которые слабо растворяются в серной кислоте, либо не растворяются в целом, после процедуры удаления струей воды слабо связанных с поверхностью отложений и перед нейтрализацией и пассивацией котла необходимо выполнить процедуру щелочной варки. Процедура осуществляется с применением карбоната натрия и добавлением фосфата натрия, преобразующего нерастворимые в соляной кислоте соли в растворимые в ней карбонаты и фосфаты.
Процедура щелочной варки котла продолжается 2-3 суток без получения пара с частыми, около 0,5 ч, простоями. После этого этапа котел вновь подвергается окислению раствором HCl с ингибитором коррозии, согласно вышеприведенной схеме, и заканчивает процесс процедура нейтрализации и пассивации котла.
Раствор, образовавшийся после очистки, т.е. сточные воды необходимо слить в несколько приемов во вспомогательный бак и произвести в нем коррекцию сточных вод до 6,5<pH<9.
Последним шагом является визуальное подтверждение очистки котла. В процессе осуществления процедуры ведется «Журнал операций», в котором фиксируются все произведенные действия и анализы.
Формальные действия, связанные с процедурой химической очистки котла
В Польше техническое оборудование, к которому относятся паровые котлы, подвергается техническому надзору и все ремонтные мероприятия, к которым собственно и относятся операции, связанные с химической очисткой, попадают под устав от 21 декабря 2000 г о техническом надзоре [5]. Процедуру очистки может осуществлять только учреждение, получившее разрешение в Техническом Надзоре на осуществление химической очистки оборудования. Каждая операция химической очистки должна быть согласована с отделением Технического Надзора (ТН) согласно с WUDT-UC-CH-2/2008.
Решение о необходимости химической очистки котла обычно принимается после плановой инспекции котла. Во время инспекции должны быть проверены определенные зоны котла, для которых свойственны коррозионные процессы или образование котлового камня. Другие факторы, которые необходимо учитывать, это:
Химическая очистка производится всегда после обнаружения [1]:
Рекомендации по химической очистке котла представлены в табл. 5.
Taблица 5. Количество отложений на теплообменных поверхностях в котле и рекомендуемые действия.
Очистке должна предшествовать соответствующая запись в Книге по эксплуатации котла, рекомендующая химическая очистку в соответствующем для данного региона отделении ТН.
Исходная документация для химической очистки должна быть разработана на основе анализа химического состава отложений с очищаемого устройства/элемента устройства, в соответствии с определенным образцом, с учетом химического сопротивления материала, из которого изготовлено устройство/элемент устройства.
Учреждение, уполномоченное осуществлять операцию химической очистки, после завершения процедуры должно выдать свидетельство о произведенной химической очистке, а владелец котла уведомляет соответствующее отделение ТН с целью проведения срочного внутреннего аудита. Целью внутреннего аудита является проверка чистоты котла и определение технического состояния стенок элементов котла и обнаружение различных повреждений, таких как коррозия, трещины, деформации и т.д. После внутреннего аудита производится гидравлический тест, заключающийся в двукратном образовании в котле с помощью напорного насоса испытательного давления (около 25% выше допустимого), с целью определения герметичности котла и его элементов. Если все испытания проходят успешно, котел допускается к дальнейшей регулярной эксплуатации, что фиксируется соответствующей записью в Книге по эксплуатации котла.
Химическая очистка котлов «в работе», в процессе их нормальной эксплуатации
Описанный ниже метод представляет собой специфическую методику предотвращения дальнейшего накопления отложений котлового камня в котле, если для этого есть определенные условия. Имеется методика очистки котла от уже образовавшихся в котле отложений, применяемая в случаях, если толщина слоя отложений менее 2 мм. Способ очистки котла от отложений котлового камня при методе «в работе» заключается в очистке воды и подаче в котел тщательно рассчитанных доз химических реагентов, которые способствуют отслоению и эмульгированию котлового камня.
Методы химической очистки котлов «в работе», в отличие от традиционных методов в широком понимании, не основываются на сильных кислотах, а используют более дружественные для человека и окружающей среды субстанции из группы хелатов и органических полимеров. Наиболее популярные хелатные соединения, используемые в данной методике, это соли этилендиаминтетрауксусной (EDTA) и нитрилотриуксусной (НТА) кислот. К наиболее часто применяемым полимерам, в свою очередь, относятся акриловые полимеры, с повышенной устойчивостью к высокой температуре и давлению. С точки зрения термического разложения хелатов и органических полимеров, методика может применяться в паровых котлах, с рабочим давлением не выше 50 бар. Основной задачей хелатных соединений, применяемых в данной методике, является захват из общей массы отложений ионов кальция и магния и их комплексообразование. Таким образом, нерастворимые соли этих металлов переходят в раствор. В свою очередь, полимерный компонент отвечает за дисперсию остальных элементов отложений, например, оксидов железа или кремния, трансформируя их в жидкую - коллоидную форму.
Сильное сродство хелатных соединений к кальцию и магнию обуславливает то, что данный метод является эффективным даже в отношении солевых отложений, не поддающихся действию сильных минеральных кислот, таких, например, как сульфаты, фосфаты и даже силикаты [1]. Способность хелатного соединения - EDTA связывать кальций, представлена на рис. 5 [6].
Процедура очистки котла «в работе», в зависимости от количества скопившихся отложений, может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев. Очищающее средство добавляется в подпиточную воду. Доза препарата рассчитывается на основе физико-химического анализа подпиточной воды, а в частности - показателей общей жесткости. Например, для связывания карбоната натрия CaCO3, в концентрации 1 мг/л, необходимая доза комплексона составляет 3,8 мг/л. Обычно доза рассчитывается таким образом, чтобы содержащееся в препарате хелатное соединение полностью связало остаточную жесткость подпиточной воды, и остался незначительный избыток в размере от 0,4 до 1,0 мг/л. Больший избыток комплексона вследствие его концентрации в котловой воде может вызвать нежелательные коррозионные реакции на наружной поверхности котла (так называемая «хелатная коррозия»). Дозировка чистящего средства осуществляется при использовании мембранного насоса-дозатора, управляемого с помощью импульсов, поступающих от водомера, установленного на трубопроводе подпиточной воды, либо сопряженного с насосом, подающим воду в котел.
Во время дозировки чистящего препарата, котел работает в нормальном режиме, нет также необходимости в приостановлении дозировки корректирующих веществ, применяемых в процессе его нормальной эксплуатации, например таких как фосфаты, поглотители кислорода, либо ингибиторы коррозии. Однако, в связи с этим появляется необходимость в частой продувке котлов, т.к. удаленные отложения частично рассеиваются полимерными соединениями и переводятся в коллоидную форму. Две черты, характерные для процесса очистки «в работе», - это рост общей жесткости котловой воды, а также рост концентрации железа в сточной воде, что представлено на рис. 6 и 7.
Результаты проведенных до настоящего времени нашей компанией процедур химической очистки котлов «в работе» демонстрируют, что данная методика не уступает по эффективности традиционным методам очистки котлов, с использованием кислотных ванн. На рис. 8 показано состояние котла перед процедурой, а также результаты после 4 месяцев применения процедуры очистки.
При помощи метода возможно удаление свыше 90% массы отложений, образовавшихся на нагревательных поверхностях парового котла, в сроки, не превышающие, как правило, 6 месяцев, без исключения котла из эксплуатации.
Сравнивая оба метода очистки паровых котлов, а именно традиционный метод (в большинстве случаев кислотный) и метод «в работе», можно отметить следующие преимущества метода «в работе» по сравнению с традиционной методикой:
Естественно, что данная методика имеет и некоторые ограничения. К наиболее существенным можно отнести:
Заключение
Методы традиционной очистки котлов известны более 100 лет, хотя общедоступными лишь в течение последних 50 лет стали высокоэффективные ингибиторы кислотной коррозии. Эффективность их не вызывает сомнений, но с экономической точки зрения стоимость процедуры достаточно высокая. Если к данной цифре прибавить также потери пара, исключенного из производства, то процедура химической очистки оказывается весьма дорогостоящей.
Подводя итоги, следует обратить внимание, что метод химической очистки паровых котлов «в работе» характеризуется столь же высокой, а в некоторых случаях и превосходящей эффективностью, по сравнению с традиционными методами кислотной очистки, и при этом применение данного метода позволяет избежать многих перечисленных выше недостатков, имеющих место в случае традиционных методов. Авторы обладают достаточно обширным опытом в сфере методов традиционной химической очистки котлов, в частности Я. Марьяновский - 40-летним, однако мы убеждены, что необходимостью является разработка и внедрение современных, более экономически выгодных, а в то же время безопасных и экологически чистых технологий. У нас есть много примеров успешного внедрения технологий безкислотной очистки котлов «в работе», что дает данному методу очень хороший прогноз на будущее.
Литература
1. Д. Хомич. Очистка воды в котельных и на тепловых станциях. - Изд. Arkady 1989 г.
2. А. Якубяк. Вода в дизельных паровых электростанциях. - Изд. Научно-хническое, Варшава 1967 г.
3. Я. Maрьяновский. Неопубликованные материалы. - Гданьск, 2005 г.
4. З. Шклярская-Шмялковская. Ингибиторы коррозии металлов. - WNT Варшава 1971 г.
5. Устав от 21 декабря 2000 г. o техническом надзоре Dz. U. z 2000 г. № 122, 1321 с изменениями.
6. Metal Ion Control for Hard Surface Cleaners, брошюра DOW Chemical Company.
7. Carter W. Brown, Mark A. Moore, Saleh A. Al-BenHamad and Michel Didden, On-line Cleaning of Boilers Using A Novel Polymer Technology to Avoid Acid, The 4th Middle East Refining & Petrochemicals Conference and Exhibition, 29 September - 1 October 2003, Kingdom of Bahrain.
Форум - Ремонт котлов
Лучшего средства, чем соляная кислота, не знаю.
Однако в присутствии кислорода воздуха, медь окисляется. Образующиеся окислы меди(II) легкорастворимы в соляной кислоте:
2Cu + O2 = 2CuO >>>
CuO + 2HCl= CuCl2 + H2O
Медь реагирует с растворами солей железа (III), причем медь переходит в раствор, а железо (III) восстанавливается до железа (II):
2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2
Соляную кислоту применяют для очистки поверхностей металлов, сосудов, скважин от карбонатов, окислов и других осадков и загрязнений. При этом используют специальные добавки — ингибиторы, которые защищают металл от растворения и коррозии, но не задерживают растворение окислов, карбонатов и других подобных соединений.
Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором соляной или серной кислоты, содержащим ингибитор кислотной коррозии уротропин
Использовать растворы сильных кислот без ингибитора рискованно:
можно растворить не только ржавчину, но и само изделие, поскольку железо -- активный металл и взаимодействует с сильными кислотами с выделением водорода и образованием солей.
В качестве ингибитора кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать и картофельную ботву.
Для этого в стеклянную банку кладут свежие или засушенные листья картофеля и заливают 5--7%-й серной или соляной кислотой так, чтобы уровень кислоты был выше примятой ботвы.
После 15--20-минутного перемешивания содержимого банки кислоту можно сливать и использовать для обработки ржавых железных изделий.
Для защиты предметов от коррозии в кислых растворах применяют чаще всего ингибиторы. После удаления с помощью кислот с поверхности металла продуктов коррозии ингибиторы адсорбируются на чистой поверхности и предотвращают или сводят до минимума растворение металла. Это очень важно при очистке металла различных художественных предметов, на поверхности которых неоднородный по составу и толщине коррозионный слой.
При обнажении поверхности чистого железа оно становится анодом, а оксиды - катодом.
Поэтому при очистке в кислоте большая часть ее расходуется на растравливание металла, а не на растворение продуктов коррозии.
Применение ингибиторов кислотной коррозии позволяет предупредить растравливание обнаженного металла и предотвратить наводораживание черных металлов, которое приводит к водородной хрупкости.
При кислотной очистке используются ингибиторы ЛБ-5 и ПБ-8 (продукты конденсации уротропина и анилина); катапин, уротропин, каптал гидроксиламин .
Читайте также: