Коррозия и консервация оборудования - Консервация барабанных котлов в режиме их останова аммиачным раствором трилона Б

Консервация барабанных котлов в режиме их останова аммиачным раствором трилона Б.
Одним из наиболее эффективных реагентов, применяемых для создания защитных оксидных пленок на металле при высоких температурах, следует считать аммиачный раствор трилона Б. Схемы и технологические режимы его применения разрабатывали и внедряли авторы совместно с МЭИ и Союзтехэнерго. При разработке технологии учитывали ряд особенностей в поведении аммиачного раствора трилона Б при различных температурах.
При подаче консервирующего аммиачного раствора трилона Б в котел в режиме останова при высоких температурах параллельно протекают процессы термического разложения комплексона и комплексонатов металлов, а также химическое взаимодействие трилона Б с металлом. По данным [32] уменьшение концентрации комплексона при этом в первую очередь связана с образованием комплексонатов, а не с его термическим разложением.
Теоретически расход комплексона можно рассчитать исходя их стехиометрического соотношения с количеством вымытых отложений и содержанием примесей в исходной воде, на которой готовят консервирующий раствор.
Если для коррекционной обработки в процессе эксплуатации барабанных котлов используют фосфаты, то трилон Б дополнительно расходуется на комплексование фосфат-ионов из отложений и содержащегося в котловой воде шлама
Исследования показали, что термическое разложение комплексонатов кальция и магния мешает образованию защитной магнетитовой пленки на сталях в процессе термического разложения комплексоната железа Однако в щелочной среде они обладают высокой устойчивостью и при температурах до 370 °C не разлагаются. В связи с этим вторичного выпадения кальция и магния на поверхностях нагрева при проведении консервации аммиачным раствором трилона Б в режиме останова опасаться не следует.
Железо содержащееся в котловой воде и в отложениях на поверхностях нагрева растворяясь, переходит в комплексонат железа. В связи с наличием внутреннего пятичленного цикла

комплексы железа и ЭДТА также обладают достаточной прочностью. Константы нестойкости рК комплексонатов Fe2+ и Fe34 соответственно равны 14,45 и 25,1.

Комплексонаты меди и цинка обладают более высокой стойкостью, чем соответствующие аммиачные комплексы, и характеризуются значением рК соответственно 18,8 и 16,1 [32].
При разложении комплексонатов железа непосредственно на поверхности стали образуется равномерный тонкий прочный слой магнетита. Этот процесс не зависит от тепловых нагрузок, а определяется лишь температурой среды, поэтому защитная пленка при консервации в режиме останова котла образуется равномерно как на обогреваемой, так и на тыльной поверхностях труб. Пленка сформирована из кристаллов магнетита размером 0,1-1 мкм, округлой формы, с большим числом граней и очень плотной упаковкой. Свободные проходы между кристаллами незначительны.
При высокой загрязненности выпадение твердой фазы из комплексных соединений может происходить и в растворе, но, вторичного накипеобразования не происходит, так как отсутствуют тепловые напряжения.
Во избежание значительного растворения феррита процесс комплексообразования железа должен проходить в наиболее короткое время, а для перекрытия магнетитом всех участков цементита на стали и создания оксидной пленки с высокими защитными свойствами требуются высокие температуры. При проведении консервации в режиме останова котла выдерживаются оба эти необходимые условия.
По данным электронно-физических исследований при 210, 250 и 290 С при всех этих температурах на поверхности металла образуются оксидные защитные пленки, состоящие преимущественно из магнетита. Однако качество этих пленок различно. Так при температуре 290 °C образуется пленка магнетита толщиной в сотни микрон с довольно рыхлой структурой. Учитывая это, а также и то. что интенсивное разложению комплексонатов железа начинается с 260 °C производить пассивацию при более низких температурах нецелесообразно. В то же время при температурах 317 и 343 °C, соответствующих насыщению при эксплуатационных давлениях 11,0 и 15,5 МПа, происходит глубокое термическое разложение комплексонатов железа непосредственно на очищенной от отложений поверхности с образованием пленки магнетита с высокими механическими свойствами. Проведение специальных рентгеноструктурных исследований показало, что эта пленка обладает очень хорошей адгезией к поверхности металла и близка к нему по структурной решетке и коэффициенту температурного удлинения. Плотная упаковка кристаллов магнетита, их малые размеры и округлая форма затрудняют диффузию ионов кислорода и водорода в металл и диффузию ионов железа в воду.
Для проведения консервации барабанных котлов аммиачным раствором трилона Б используют ту же схему, что и для гидразинно-аммиачной консервации (см. рис. 4.2). Схема включает два бака вместимостью 0,8-1,5 м каждый, два насоса дозатора для подачи концентрированного консервирующего раствора в поверхности нагрева котла или в шайбовый дозатор и разводку труб по цеху. Баки для приготовления концентрированного консервирующего раствора трилона Б должны увеличиваться на отметке, позволяющей заполнять шайбовый дозатор самотеком, и выполняться с химической защитой от коррозии; трубопроводы 15 и 20 диаметром 16-20 мм выполняют из нержавеющей стали. Для приготовления концентрированного консервирующего аммиачного раствора трилона Б в бак 5 загружают расчетное количество трилона Б, по трубопроводу 2 заливают раствор аммиака и в течение 10 мин перемешивают воздухом. Раствор готовят за несколько часов до начала консервации в количестве, необходимом для проведения только одной консервации.
Консервацию барабанного котла высокого давления выполняют в период его останова в соответствии с режимной картой и с использованием аккумулированной при работе теплоты За 30-60 мин до начала проведения консервации котла прекращают фосфатирование, удаляют шлам через нижние коллекторы экранов и подают расчетное количество аммиачного раствора трилона Б из бака 5 в шайбовый дозатор 18. Непрерывную продувку котла прекращают, отключают котел от общего паросборного коллектора и открывают линию рециркуляции котловой воды из барабана котла на вход экономайзера. Концентрированный аммиачный раствор трилона Б подают шайбовым дозатором в барабан котла или насосом дозатором 21 на вход экономайзера 19.
Для предотвращения потерь трилона Б и первичных продуктов его распада продувку пароперегревателя открывают не более чем на 5-10 мин согласно технологической карте по останову котла. Для интенсивного перемешивания консервирующего раствора зажигают одну-две мазутные форсунки. При продувке пароперегреватель заполняется аммиаком и продувками распада трилона Б. В этот период продолжают дозировку аммиачного раствора трилона Б или аммиачного раствора для поддержания pH в контуре не менее 10,5. По окончании продувки пароперегревателя дозировку прекращают и промывают бак конденсатом со сбросом через шайбовый дозатор в котел. В период проведения консервации воздушники и пробоотборные точки пароперегревателя должны быть закрыты. Первую периодическую продувку через нижние точки производят через 3-4 ч после ввода реагентов. Следующие продувки осуществляют в соответствии с технологической режимной картой останова котла. При проведении продувок производят подпитку котла питательной водой с pH, равным 10,5, что достигается дозировкой концентрированного аммиака из бака 1 насосом-дозатором 22 на вход экономайзера.
После одной из продувок при давлении 4,5 или 10 МПа в барабан котла шайбовым дозатором вводят от 10 до 50 л (в зависимости от водяного объема пароперегревателя) 25%-ного раствора аммиака, при этом на 10-15 мин открывают продувку пароперегревателя для заполнения его аммиаком и продуктами распада трилона Б.
Комплексообразующая способность продуктов термолиза трилона Б больше, чем у него самого, а термическая устойчивость выше Это обеспечивает образование необходимого количества комплексонатов железа для организации защитной пленки магнетита на поверхностях нагрева, отмытых от рыхлого слоя отложений. В [32] отмечается возможность существования комплексонатов железа в течение определенного времени даже при температурах около 300 V. В замкнутой системе длительность существования комплексонатов железа значительно возрастает. В конечных продуктах разложения комплексонов содержатся щелочные амины, поэтому аммиак, введенный в консервирующий раствор, активно тормозит процесс термолиза трилона Б.
Поверхности нагрева пароперегревателя также в некоторой степени отмываются от отложений при заполнении их газообразными продуктами разложения трилона Б, а затем при контакте комплексоната железа с окалиной покрываются защитной пленкой магнетита.
По мере остывания котла в пароперегревателе образуется конденсат с высоким pH, в котором растворяются конечные продукты разложения комплексоната и аммиак. При полном расхолаживании котла консервирующий раствор дренируют из поверхностей нагрева при открытом воздушнике на барабане котла. Для сохранения аммиачной атмосферы в поверхностях нагрева пароперегревателя в период дренирования и при ремонте котла воздушники этих поверхностей нагрева желательно не открывать.
В табл. 4.5 приведены рекомендуемые начальные концентрации трилона Б в котловой воде при проведении консервации барабанных и прямоточных котлов высокого давления в режиме их останова. При повышенной загрязненности поверхности нагрева котла или длительной, более 4 мес., безостановочной компании работы необходимо поддерживать большее из приведенных в таблице значений.

Таблица 4.5. Рекомендуемые концентрации трилона Б, мг/кг, для консервации прямоточных и барабанных котлов высокого давления в режиме их останова