Василенко Г. В., Г. Е., Масликов И. В., Семенов А. С.
При проведении эксплуатационной химической очистки барабанного котла высокого давления по методу “травления” раствором серной кислоты обнаружилась существенная неравномерность удаления отложений по высоте топочных экранов.
На образцах экранных труб одного из котлов, вырезанных с отметки 6,0 м, было удалено до 90% исходного количества отложений, а на образцах труб с отметки 13,5 м, имевших аналогичную удельную загрязненность, удалено всего 65% отложений.
Причина данного явления, несомненно, связана с различием технологических параметров промывочного раствора (температура, концентрация кислоты и др.) по высоте экранных труб. Для установления этих различий был использован следующий прием. При дренировании отработанного кислотного раствора осуществляется систематический равномерный отбор проб непосредственно за котлом, что позволяет по мере снижения уровня раствора в топочных экранах последовательно осуществлять определение параметров раствора по высоте экранов.
Наличие кислотного раствора в опускных трубах несущественно влияет на уровень концентрации ингредиентов в растворе и не влияет на закономерность их распределения по высоте экранов.
Для анализа полученных результатов важно правильное их соотнесение с высотой исходного положения соответствующих уровней, для чего необходимо учитывать изменение скорости дренирования раствора, особенно в его начальный период.
Для оценки исходной высоты нахождения в котле пробы промывочного раствора, отбираемой при дренировании, можно использовать известную задачу [1] об определении скорости истечения жидкости из отверстия в боковой стенке резервуара при стационарном течении (рис. 1), которая находится в результате совместного решения уравнения Бернулли и уравнения неразрывности потока жидкости
где Нисх - исходная высота до уровня вестовых труб, м ;t- текущее время от начала слива (момент отбора пробы), мин; tK - полная продолжительность дренирования котла, мин.
Изложенный способ оценки первоначальной высоты промывочного раствора использован при поведении очистки заднего экрана барабанного котла ПК-10 раствором серной кислоты по методу “травления”. Вестовая трубка была установлена на высоте 23 м. Очистка выполнялась в декабре, в период минимальных значений температуры в помещении машзала. Для подогрева раствора в нижние коллекторы экрана периодически подавался низкопотенциальный пар. Продолжительность дренирования отработавшего кислотного раствора из котла составила 2,5 ч. Полученные результаты показаны на рис. 2.
Кинетика растворения отложений в решающей степени зависит от температуры промывочного раствора. Как видно из рис. 2, при завершении кислотной очистки в нижней части экрана температура раствора достигала 65°С, в то время как в верхней части составляла 26°С, что существенно ниже рекомендуемых [2, 3] значений. Это обязательство, по-видимому, и определяет прежде всего различную интенсивность растворения отложений в верхней и нижней частях котла.
Рис. 1. Модель расчета уровня промывочного кислотного раствора в котле:
S1 - площадь сечения трубной системы топочных экранов на высоте h 1 от условно выбранного уровня отсчета; S2 - площадь сечения дренажного отверстия на высоте h2 от условно выбранного уровня отсчета; ϑ1 - скорость снижения уровня раствора; ϑ2 - скорость истечения раствора из отверстия; Нисх - высота от дренажного отверстия до вестовой трубки
Рис. 2. Технологические параметры промывочного кислотного раствора по высоте топочных экранов
При заполнении котла исходным промывочным раствором нам известна концентрация кислоты в верхней части котла (отбор из вестовой трубки) и в нижней части (равна исходной концентрации раствора, контролируемой на входе в котел). Таким образом, распределение концентрации кислоты по высоте топочных экранов в исходный момент после заполнения котла достаточно надежно характеризуется пунктирной кривой. В конце периода очистки в нижней части экрана концентрация кислоты оказывается минимальной, что в существенной степени определяется разбавлением раствора при конденсации греющего пара. Из рис. 2 следует, что эффект подогрева промывочного раствора и конденсация пара завершаются примерно на половине высоты котла (нижней).
Результатом изложенных процессов является и характер зависимости концентрации соединений железа в промывочном растворе, имеющей максимум примерно в средней части топочных экранов.
Выводы
- Кислотную очистку барабанных котлов по методу “травления” нежелательно проводить в период минимальных температур в помещении машзала.
- Необходимо использовать технологии обеспечения требуемой температуры промывочного раствора в топочных экранах, исключающие разбавление раствора за счет конденсации греющего пара.
Список литературы
- Яворский Б. М, Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике. М.: Наука, 1989.
- МУ 34-70-113-85. Методические указания по предпусковой химической очистке теплоэнергетического оборудования. М.: Союзтехэнерго, 1986.
- РД 34.37.402-96. Типовая инструкция по эксплуатационным химическим очисткам водогрейных котлов. М.: ОРГРЭС, 1997.
