PL163758B1 - Sposób usuwania kamienia kotłowego - Google Patents

Abstract

Sposób usuwania kamienia kotłowego ze ścianek urządzeń instalacji i aparatów przemysłowych, a zwłaszcza instalacji ciepłowniczych i gospodarce komunalnej, gdzie czynnikiem rozprowadzającym ciepło jest woda, polegający na cyrkulacji roztworu posiadającego właściwości roztwarzania kamienia kotłowego, znamienny tym, że koncentrat zawierającyjony P2O5 z dodatkiem inhibitora dozowany jest do cyrkulującej wody korzystnie na 0,5 godziny przed wyłączeniem źródła ciepła w ilości zabezpieczającej stężenie powstałego roztworu rzędu 5%, a po upływie tego czasu, wprowadzony zostaje składnik zawierającyjony P2O7 w ilości odpowiadającej stosunkowi P2O5 : P2O7 jak 100 - 50: 3, a po dalszym upływie 0,5 godziny zostaje uzupełniony jonami P2O5 do stężenia - 0,15 - 0,5% przy pH 1 - 3, zaś po zakończeniu procesu oczyszczania roztwór zostaje spuszczony do zbiornika,do którego wprowadzony zostaje również znany roztwór neutralizujący po przepłukaniu instalacji.

Description

Wynalazek dotyczy chemicznego sposobu usuwania kamienia kotłowego ze ścianek urządzeń i instalacji ciepłowniczych stosowanych w przemysłowych układach technologicznych i gospodarce komunalnej, gdzie czynnikiem grzewczym jest woda.

Osad powstający głównie na granicy podziału fazowego w postaci mikroskopijnych kryształków przede wszystkim węglanów i siarczanów, a także częściowo glinokrzemianów wapnia i magnezu mocno i szczelnie przywiera do metalowych ścianek urządzeń instalacji, tworząc monolityczną warstwę kamienia kotłowego. Opór cieplny osadu tworzącego kamień kotłowy jest bardzo duży w porównaniu z oporem cieplnym materiału ścianki, co narastająco pogarsza wymianę cieplną. Zjawisko to narzuca konieczność oczyszczenia instalacji z kamienia kotłowego. Obecnie niemal wyłącznie stosowane są chemiczne sposoby usuwania kamienia kotłowego z instalacji technicznych. W celu usunięcia kamienia kotłowego z instalacji lub jego części jak reaktory, kotły, wymienniki ciepła, instalacja zostaje wyłączona z ruchu po czym usuwana jest woda, a na jej miejsce wprowadzony zostaje roztwór roboczy przygotowany w podgrzanym zbiorniku, skąd za pomocą pompy cyrkulacyjnej tłoczony jest do instalacji o obiegu zamkniętym. Proces oczyszczania w zależności od rodzaju kamienia i stosowanego środka roztwarzającego trwa 1-2 doby i prowadzony jest pod kontrolą. Siedzenie parametrów procesu pozwala na ustalenia zakończenia procesu roztwarzania kamienia kotłowego wystarczająco dokładnie. Roztwór roboczy zostaje spuszczony z instalacji a na jego miejsce wprowadzony zostaje do obiegu roztwór neutralizujący. Po neutralizacji instalacja zostaje przepłukana wodą, która również zostaje spuszczona z instalacji. Opróżniona instalacja ponownie napełniona zostaje wodą i włączona do eksploatacji. Jako roztwory robocze używane są mocne kwasy nieorganiczne, jak kwas solny, azotowy, sześciofluorokrzemowy, fosforowy lub fluorowodorowy albo mieszaniny tych kwasów w określonych stosunkach i stężeniach z dodatkami inhibitorów korozji w postaci urotropiny, jodków i innych substancji.

Z patentu polskiego nr 142471 znany jest sposób usuwania osadów powstających w zbiornikach ze szkłem wodnym, który to osad jest bardzo twardy i mocno przylegający do ścianek instalacji i reaktorów. Sposób ten polega na wstępnym rozmiękczeniu osadu wodnym roztworem wodorotlenku potasu o stężeniu 200-450 g/dcm³, a następnie potraktowaniu roztworem ortofosforanu sodowego o stężeniu 20-100 g/dcm3 w temperaturze 40-90°C.

Proces roztwarzania osadu w omawianym sposobie przebiega najpierw w środowisku alkalicznym, a następnie kwaśnym w podwyższonej temperaturze co jak wiadomo wielokrotnie przyspiesza przebieg reakcji roztwarzania. Sposobu tego nie można stosować do układów zamkniętych z uwagi na brak wskazania inhibitorów.

163 758

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu zapewniającego selektywne roztwarzanie kamienia kotłowego zapewniającego ochronę ścianek wewnętrznych w układach zamkniętych instalacji o dużej wydajności usuwania kamienia kotłowego maksymalnie skracając czas wyłączenia instalacji grzewczych.

Cel ten osiągnięto stosując rozwiązanie zgodnie z wynalazkiem, zgodnie z którym do znajdującej się w eksploatacji instalacji ciepłowniczej w której czynnikiem rozprowadzającym ciepło jest woda, wprowadzany zostaje koncentrat zawierający jony P2O5 w ilości 5%, w stosunku do ilości wody cyrkulacyjnej wraz z niewielką ilością inhibitora na 0,5 godziny przed wyłączeniem źródła ciepła. Po upływie tego czasu do cyrkulującego roztworu roboczego, wprowadzony zostaje następny składnik zawierający jony P2O7 w ilości odpowiadającej stosunkowi P2O5 : P2O7 jak 100-45:3. Po dalszym upływie około 0,5 godziny cyrkulujący roztwór roboczy uzupełniony zostaje jonami fosforanowymi do stężenia 0,5-0,15% przy równoczesnej kontroli pH roztworu. Dawkowanie jonu fosforanowego determinowane jest utrzymaniem wartości stężenia jonów wodorowych pH w optymalnym interwale 1-3. Po paru godzinach cyrkulacji kiedy wartość pH roztworu roboczego ustabilizuje się proces roztwarzania kamienia kotłowego jest zakończony. Instalacja zostaje opróżniona z roztworu roboczego, który zostaje zgromadzony w zbiorniku gdzie przebywa do czasu zneutralizowania resztek roztworu roboczego w instalacji, znanym roztworem sody, który z instalacji zostaje skierowany do zbiornika z roztworem roboczym. Po neutralizacji instalacja zostaje na powrót włączona do eksploatacji a roztwór roboczy zneutralizowany całkowicie. Korzystnie sposób polega na tym, że roztwór roboczy utworzony z wody przepływającej i koncentratu zawierającego jony fosforanowe, pirofosforanowe i amonowe oraz aldehyd mrówkowy i jony cynku w takiej proporcji, iż stosunek P2O5 : P2O7 : NH4 : HCNO : Zn wyraża się zależnością 100-45:3:1:1: 1 w ilości zapewniającej stężenie powstałego roztworu rzędu 5% przy 1-3 pH. Dzięki temu, iż użyte w procesie oczyszczania środki nie powodują powstawania piany możliwe jest wprowadzenie komponentów do wody cyrkulacyjnej w układzie grzewczym i wykorzystanie jej ciepła dla przyspieszenia przebiegu procesu oczyszczania. Proces prowadzony jest pod kontrolą, a po jego zakończeniu resztki roztworu w instalacji poddane zostają zneutralizowaniu i po przepłukaniu instalacja zostaje włączona do eksploatacji.

Sposób według wynalazku został wielokrotnie sprawdzony w zastosowaniu przemysłowym zawsze z bardzo dobrym skutkiem. Ilustruje to przykład praktyczny oczyszczania wymiennika ciepła o powierzchni 1 m² zawierający około 10 kg kamienia kotłowego i 100 dcm³ wody o temperaturze 50°C. Do wody dodano w ciągu 0,5 godziny 20 kg koncentratu zawierającego jony P2O5 z dodatkiem inhibitora. Po dodaniu otrzymano roztwór zawierający 5% P2O5. Następnie dodano 2,3 kg koncentratu zawierającego 0,7 kg P2O7 i po upływie 0,5 godziny dodano stosowną ilość kwasu fosforowego aby pH roztworu wynosiło 1,5 prowadząc równocześnie cyikulację i dawkowanie kwasu tak aby pH nie spadło poniżej 2. W ciągu 3 godzin od początku procesu całość osadu uległa roztworzeniu.

W innym przykładzie zastosowania wynalazku oczyszczaniu podany został analogiczny wymiennik ciepła ale z wodą o temperaturze 60°C, do której dodano w ciągu 0,5 godziny 20 kg koncentratu uzyskując 5% roztwór P2O5 z dodatkiem inhibitora. Następnie dodano 4,8 kg koncentratu zawierającego 4,5 kg P2O7 i po upływie 0,5 godziny dodano stosowną ilość kwasu do uzyskania roztworu o stężeniu pH3. Usunięcie kamienia nastąpiło po upływie 4,5 godziny.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób usuwania kamienia kotłowego ze ścianek urządzeń instalacji i aparatów przemysłowych, a zwłaszcza instalacji ciepłowniczych i gospodarce komunalnej, gdzie czynnikiem rozprowadzającym ciepło jest woda, polegający na cyrkulacji roztworu posiadającego właściwości roztwarzania kamienia kotłowego, znamienny tym, że koncentrat zawierający jony P2O5 z dodatkiem inhibitora dozowany jest do cyrkulującej wody korzystnie na 0,5 godziny przed wyłączeniem źródła ciepła w ilości zabezpieczającej stężenie powstałego roztworu rzędu 5%, a po upływie tego czasu, wprowadzony zostaje składnik zawierający jony P2O7 w ilości odpowiadającej stosunkowi P2O5: P2O7 jak 100 - 50: 3, a po dalszym upływie 0,5 godziny zostaje uzupełniony jonami P2O5 do stężenia - 0,15 - 0,5% przy pH 1 - 3, zaś po zakończeniu procesu oczyszczania roztwór zostaje spuszczony do zbiornika do którego wprowadzony zostaje również znany roztwór neutralizujący po przepłukaniu instalacji.