PL100364B1 - Sposob oczyszczania wymiennikow cieplnych z osadow organiczno-mineralnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszcza¬ nia powierzchni rurek wymienników cieplnych w obiektach typu cieplowni, elektrowni i innych u- kladów chlodzenia maszyn i urzadzen o otwartych obiegach wodnych, przy pomocy preparatu do zwal¬ czania organizmów wodnych.

W elektrowniach cieplnych para wodna opusz¬ czajaca generatory schladzana jest w wymienni¬ kach cieplnych, zwanych kondensatorami, chlodzo¬ nych woda. Skutecznosc tego chlodzenia okresla sprawnosc maszyny cieplnej i w tym przypadku decyduje o zuzyciu paliwa energetycznego. Im lep¬ sze schlodzenie pary wodnej, okreslane jako tzw. „spietrzenie", to jes^ róznica miedzy temperatura pary \yylotowej z turbiny do kondensatora a tem¬ peratura wody, mierzona na wylocie z kondensa¬ tora, tym mniejsze zuzycie wegla w przeliczeniu na jednostke wyprodukowanej energii elektrycznej.

W wodzie chlodzacej, pobieranej najczesciej z rzek lub innych otwartych zbiorników wodnych, znajduja sie duze ilosci zywych organizmów ta¬ kich, jak bakterie, plankton roslinny i zwierze¬ cy, grzyby oraz inne drobnoustroje, które w oma¬ wianych wyzej ukladach chlodzenia znajduja szcze¬ gólnie korzystne warunki rozwoju, wynikajace z podwyzszonej temperatury, ilosci, biogennych skladników mineralnych i duzego napowietrzenia.

Powoduje to ich dynamiczny rozwój, prowadzacy do zarastania i zatykania rurek wymienników ciepla oraz do wzrostu oporów i nierównomiernos- ci przeplywu wody chlodzacej przez kondensator.

Rozwijajace sie mikroorganizmy przyczepiaja sie do powierzchni rurek wewnatrz kondensatora, two¬ rzac jednolita, organiczno-mineralna warstwe izolu¬ jaca, powodujaca zmniejszenie wspólczynnika prze¬ nikania ciepla.

Zjawiska te prowadza w efekcie do pogorszenia warunków wymiany cieplnej, a co za tym idzie do zwiekszenia zuzycia wegla w przeliczeniu na jednostke wyprodukowanej energii elektrycznej.

W praktyce dotychczasowej oczyszczanie rurek kondensatorów oraz usuwanie zle przewodzacej warstwy zywych, organizmów z powierzchni rurek wymiennika przeprowadza sie mechanicznie. Jest to operacja niezmiernie uciazliwa, pracochlonna i malo skuteczna, sprowadzajaca sie praktycznie do oddzielnego oczyszczenia kazdej rurki przy pomocy szczotek róznej konstrukcji, strumienia wody pod wysokim cisnieniem, wzglednie przestrzeliwania za pomoca specjalnych korków gumowych. Du^a licz¬ ba rurek w kazdym wymienniku, okolo 7 200 i wiecej sztuk, ich dlugosc rzedu 4—5 m oraz nie¬ wielka srednica, obrazuje dobitnie skale trudnosci, zwiazanych z operacja oczyszczania kondensato¬ rów.

Czynnosc ta wymaga ponadto wielogodzinnego przebywania pracowników w warunkach szkodli¬ wych dla zdrowia, bo w temperaturze okolo 50°C, przy wilgotnosci powietrza dochodzacej do lOO^/o 100 304I 3 i w atmosferze postepujacego rozkladu gnilnego organizmów roslinnych i zwierzecych.

Czestotliwosc czyszczenia kondensatorów zalez¬ na jest od stopnia zanieczyszczenia wody stosowa¬ nej do chlodzenia i aktualnych warunków hydro- biologicznych. W przypadku szczególnie niekorzyst¬ nych warunków, czyszczenia powierzchni rurek wwmiennika nalezy dokonywac nawet co kilka dni.

Niemniej jednak, nawet czeste czyszczenie kon¬ densatorów stosowanymi dotychczas metodami nie prowadzi do radykalnej poprawy wspólczynników wymiany ciepla. Cienka warstwa izolujaca pozo¬ staje naogól zawsze na chropowatej powierzchni rurek, zwlaszcza pfzf czyszczeniu wymienników przez przestrzelfwanie za pomoca korków.

Nierzadko równiez korki ulegaja zablokowaniu wTewnatrz rurek wymiennika, co prowadzi do ob- .niz0nia jego sprawnosci. 7t"tyci*"wzgledów" podejmuje sie próby czyszcze¬ nia rurek wymienników przy pomocy srodków che¬ micznych. Dotychczas jednak nie znaleziono pozy¬ tywnego rozwiazania tego problemu, glównie z u- wagi na wystepujaca silna korozje, spowodowana stosowanymi do tego celu kwasami mineralnymi i organicznymi.

Sposób wedlug wynalazku polega na doprowa¬ dzaniu do poszczególnych wymienników wodnego roztw7oru zwiekszonych dawek srodka do zwalcza¬ nia zywych organizmów wodnych, zawierajacego 1—9 czesci wagowych aldehydu j3-hydroksy propi- nowego, 1—9 czesci wagowych akroleiny i 0,1—1,0 czesci wagowych innych aldehydów jak aldehyd propionowy, octowy i mrówkowy oraz dimery i polimery aldehydu (3-hydroksypropionowego, inne dodatki, jak inhibitory korozji w postaci benzo- triazolu, pochodnych silikonowych oraz azotynów i fosforanów wybranych zwiazków organicznych, srodki powierzchniowo-czynne, niejonowe lub ka¬ tionowe typu oksyetylowanego nonylofenolu i czwartorzedowych soli amoniowych, w postaci wodnego roztworu tego srodka o zawartosci 20— —100 ppm, najkorzystniej 40—60 ppm srodka w stosunku do znajdujacej sie w obiegu czyszcza¬ cym wody. Operacje czyszczenia prowadzi sie w ciagu 2—8 godzin, cyrkulujac wodny roztwór srod¬ ka przez wymiennik ciepla przy pomocy pompy zapewniajacej 5—15 krotny obieg roztworu czysz¬ czacego w ciagu 1 godziny.

Po zakonczeniu procesu'''¦ czyszczenia wymiennik ciepla opróznia sie do kolektora zbiorczego, gdzie nastepuje rozcienczenie srodka woda z pozostalych wymienników ciepla do poziomu nie zagrazajace¬ go zyciu organizmów wodnych.

Mechanizm dzialania srodka w warunkach we¬ dlug W3vnalazku nie zostal dotychczas w pelni wyjasniony. Przypuszczalnie przy zastosowaniu „dawki uderzeniowej" nastepuje adsorpcja srodka na powierzchni rurek wymiennika, wzglednie tez preparat wnika do warstwy izolujacej skladajacej sie z bakterii, grzybów i glonów, przyczepionych do scian kondensatora, dzieki czemu jego dziala¬ nie zostaje znacznie przedluzone w czasie. W ten sposób rurki wymiennika ciepla „nasycone" nie¬ jako srodkiem uniemozliwiaja osadzanie sie i dal¬ szy rozwój zywych organizmów, doprowadzanych 0 364 4 ze swieza woda w czasie normalnej pracy kon¬ densatora. Wprowadzenie srodka do kondensatora w dawce „uderzeniowej" i utrzymywanie tego ste¬ zenia przez przeciag kilku godzin, przy równo- czesnej szybkiej cyrkulacji wody wewnatrz kon¬ densatora, wymuszonej pompa cyrkulacyjna, po¬ woduje natychmiastowe wstrzymanie wszelkich funkcji zyciowych organizmów wodnych tworza¬ cych organiczno-mineralna warstwe izolujaca scianki rurek kondensatora przez uszkodzenie sy¬ stemu enzymatycznego i aparatu oddechowego.

Wystepujace w tej warstwie kolonie bakterii, glo¬ nów i innych mikroorganizmów, w kontakcie z roztworem srodka o wysokim stezeniu daza do przyjecia zbrylonych form kulistych, posiadajacych najmniejsza sposród mozliwych powierzchnie za¬ pewniajaca najmniejszy kontakt z wytworzonym toksycznym srodowiskiem: Powoduje to ich oddzie¬ lenie sie od podloza, tj. od powierzchni rurek ¦ kondensatora a istniejace dotychczas utwory w postaci sklejonych dlugich nici, rozdzielaja sie i krusza.

W dalszym etapie wymuszony przeplyw roztworu czyszczacego powoduje spulchnienie crganiczno- -mineralnej warstwy izolujacej a nastepnie jej wy¬ plukanie z kondensatora. Skutecznosc takiego za¬ biegu czyszczacego utrzymuje sie przez 2—3 ty¬ godni, mimo, ze poza kondensatorem, a wiec za¬ równo w kanale doprowadzajacym, jak i odprowa- dzajacym wode z elektrowni, liczne grupy bakterii glonów i innych mikroorganizmów znajduja nadal sprzyjajaca warunki rozwoju.

Usuwanie mineralno-organicznej warstwy z ru¬ rek kondensatora oraz zapobieganie rozwojowi szkodliwych mikroorganizmów wedlug wynalazku przeprowadza sie w sposób przedstawiony sche¬ matycznie na rys. 1. Kondensator wylacza sie z ruchu przez zamkniecie zasuw 1 i 2 na przewo¬ dzie doprowadzajacym i odprowadzajacym wode 40 chlodzaca.

Nastepnie uruchamia sie pompe obiegowa 7 po¬ wodujaca cyrkulacje wody przez kondensator oraz wprowadza do ukladu srodek ze zbiornika 5, do stezenia rzedu 20—100 ppm, najlepiej 40—60 ppm. 45 Obieg roztworu czyszczacego w kondensatorze u- trzymuje sie przez 2 do 8 godzin, nastepnie pompe wylacza sie a zawartosc kondensatora spuszcza powoli do kolektora, odprowadzajacego wode chlo¬ dzaca z pozostalych, pracujacych kondensatoróws 50 Kondensator poddany operacji czyszczenia przela¬ cza sie na normalna prace przez ^twarcie odpo¬ wiednich zasuw i przystepuje do „czyszczenia" w analogiczny sposób kolejnego kondensatora. W ten sposób ilosci roztworu srodka odprowadzane kaz- 55 dorazowo po „oczyszczeniu" kondensatora sa zni¬ kome w stosunku do ogólnej ilosci wody odpro¬ wadzanej z elektrowni a preparat rozcienczony wie¬ lokrotnie, do stezen znacznie ponizej dawek letal- nych dla najbardziej wrazliwych mikroorganizmów 60 szybko ulega biodegradacji.

Obumarle glony i inne mikroorganizmy, które nie zostaly calkowicie usuniete z kondensatora w procesie czyszczenia, w czasie normalnej pracy u- legaja nadal stopniowemu wymywaniu w wyniku 63 przeplywu wody chlodzacej przy równoczesnym za-100 364 6 hamowaniu rozwoju nowych organizmów, co po¬ twierdza utrzymywanie sie przez dluzszy okres czasu wysokiego wspólczynnika wymiany ciepla.

Dzieki doprowadzaniu roztworu czyszczacego do poszczególnych kondensatorów, w dosc duzych od- 5 stepach czasu, preparat ten ulega w kolektorze zbiorczym, odprowadzajacym wode z elektrowni znacznemu rozcienczeniu i biodegradacji.

W wyniku rozcienczenia woda z pozostalych kon¬ densatorów i czesciowego biologicznego rozkladu stezenie srodka spada znacznie ponizej 0,01 ppm, a wiec uzyskuje wartosci znacznie ponizej dawek letalnych dla najbardziej wrazliwych mikroorga¬ nizmów, dzieki czemu zycie biologiczne w kanale odprowadzajacym wode z elektrowni nie ulega w trakcie operacji czyszczenia wymienników zadnym zmianom.

Przy systematycznym stosowaniu sposobu we¬ dlug wynalazku, czyszczenie mechaniczne wymien¬ ników staje sie zbedne a zwiazane z tym trudnosci zostaja wyeliminowane. Poprawiona zostaje znacz¬ nie wymiana ciepla, co prowadzi w efekcie do zmniejszenia zuzycia surowców energetycznych.

Przyklad. Kondensator o pojemnosci 30 m8 wylaczano z ruchu przez zatrzymanie pompy 6 oraz zamkniecie zasuw wody chlodzacej 1 i wylo¬ towej 2. Otwarto zasuwy 3 i 4 i uruchomiono pom¬ pe cyrkulacyjna 7 o wydajnosci 240 m8/godz. Na¬ stepnie wprowadzono do obiegu 9 kg 10%-go wod¬ nego roztworu srodka ze zbiornika# 5, uzyskujac jego stezenie w roztworze wodnym rzedu 30 ppm.

Po 5-cio godzinnym obiegu roztworu czyszczacego przez kondensator roztwór spuszczono stopniowo w czasie 2 godzin do kolektora zbiorczego, odpro¬ wadzajacego wode z pozostalych kondensatorów.

Sklad jakosciowy i ilosciowy zywych organiz- » mów w wodzie krazacej przez kondensator przed zabiegiem byl nastepujacy: zielenice — 420 okazów/1 ml okremki — 320 okazów/l ml inne — 180 okazów/1 ml Po utrzymaniu cyrkulacji roztworu o stezeniu ppm przez okres 5-ciu godzin, jak opisano wy¬ zej, w wodzie opuszczajacej kondensator nie stwier¬ dzono zywych organizmów. Analize biologiczna, osa¬ du pobranego z rurek kondensatora przed i po za¬ biegu ilustruje tabela 1.

Równoczesnie stwierdzono znaczna poprawe wspólczynnika wymiany ciepla, która charaktery¬ zuje tzw. „spietrzenie temperatur", to jest róznica pomiedzy temperatura pary wylotowej z turbiny do kondensatora i temperatura wody chlodzacej na wyjsciu z tego kondensatora. Efekt ten ilu¬ struje rys. 2, przedstawiajacy zmiany spietrzenia temperatur w jednym z kondensatorów w czasie trzech kolejnych zabiegów stosowania sposobu we¬ dlug wynalazku. a< i 1 \ 1 ie 55 65 Tabela 1 Analiza osadu pobranego z. rurek kondensatora przed i po zabiegu czyszczenia Wyszczególnienie charakterystyka ogólna — Bacteriophyta Sphaeroillus natraus Bacteriophyceae n. dt.

— Diatameae Diatama Vulgare Cymbella ventricoaa Navicula Sp.

— Chlorophyceae Scenedesmus Sp.

— Amoebina Amoeba limax — Cillata osiadle wolno plywajace przed zabiegiem trypton /osad mineralny/ liczny w wiekszych aglomeratach spla¬ tanych nitkami Sphaerotillusa; wszystkie organizmy zywe wystepowanie bardzo liczne wystepowanie masowe wystepowanie sporadyczne wystepowanie sporadyczne wystepowanie sporadyczna wystepowanie' sporadyczne wystepowanie dosc liczne wystepowanie dosc liczne wystepowanie liczne ¦po zabiegu trypton mniej liczny, drobny, pojedynczy; , wszystkie organizmy martwe wystepowanie pojedyncze wystepowanie pojedyncze wystepowanie sporadyczne wystepowanie sporadyczne wystepowanie sporadyczne brak brak wystepowanie pojedyncze wystepowanie pojedyncze100 364 inhibitory korozji i substancje powierzchniowo czynne, o stezeniu 20—100 ppm, najkorzystniej 40—60 ppm tego srodka w stosunku do znajduja¬ cej sie w obiegu czyszczacym wody, przy czym operacje czyszczenia prowadzi sie w ciagu 2—8 8 godzin utrzymujac wymuszona cyrkulacje roztworu w obiegu wymiennika cieplnego, a po zakonczeniu czyszczenia roztwór czyszczacy odprowadza sie do kolektora zbiorczego i rozciencza woda z pozosta¬ lych wymienników cieplnych. chtoc/raca fiys.f t 17 tff 13} riapr-ON ac/zen CP srodka. 1 —I » i 1 t-H- 3D 3 $ 16 wrzesien pazdziernik 18 Listopad 45 9 grudzien dni Bltk 1916/7S r. 95 egz. A4 Cena 45 zl

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania wymienników cieplnych z narostów organiczno-mineralnych i zapobiegania osadzaniu sie organizmów wodnych na po¬ wierzchniach wymiany ciepla w elektrowniach, cieplowniach i innych obiektach i urzadzeniach cieplnych o otwartych obiegach wodnych, zna¬ mienny tym, ze do poszczególnych wymienników cieplnych doprowadza sie kolejno w ukladzie za¬ mknietym wodny roztwór, srodka do zwalczania organizmów wodnych, zawierajacego 1 do 9 czesci wagowych aldehydu P-hydroksypropionowego, 1 do 9 czesci wagowych akroleiny i 0,1 do 1 czysci wa¬ gowej innych aldehydów oraz dodatki takie jak 10 20 e 50 ie le m Sj Iz 0\ *a< *a< a< *