Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.111.1969 57029 KI. 48 d1, 9/02 MKP C 23 f «/«fc UKD 669.136.99 669.146.99 Wspóltwórcy wynalazku: inz. Adam Jakubik, mgr Henryk Maciejewski, Zdzislaw Stencel Wlasciciel patentu: Zaklady Energetyczne Okregu Poludniowego Przed¬ siebiorstwo Panstwowe, Katowice (Polska) Sposób zapobiegania i wstrzymywania postepu korozji rur ekranowych w kotlach wysokopreznych Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiega¬ nia i wstrzymywania postepu korozji rur ekra¬ nowych w kotlach wysokopreznych przez dawko¬ wanie fosforanu trójsodowego lub dwusodowego.Sposób ten mozna stosowac dla wszystkich typów kotlów z naturalna cyrkulacja.Znane jest stosowanie fosforanów sodowych lub potasowych jako dodatków do wody w kotlach wysokopreznych. Zaleznie od parametrów kotla utrzymuje sie w wodzie kotlowej odpowiednio dobrane, lecz stale stezenie fosforanów, np. w kotlach o cisnieniu powyzej 80 atn. utrzymuje sie stezenie fosforanów dochodzace do 5 mg P205 na litr wody.Wedlug ogólnie przyjmowanych obecnie pogla¬ dów, dozowanie fosforanów do wody kotlowej ma na celu usuniecie ewentualnej szczatkowej twardosci wody i zabezpieczenie kotla przed wy¬ padaniem kamienia. Nie uwaza sie jnatomiast, ze obecnosc fosforanów hamuje procesy korozji, a nawet wedlug niektórych pogladów przyjmuje •^sie, ze fosforany niszcza warstwy ochronne wbu¬ dowujac sie w siatke krystalograficzna magnety¬ tu. Dlatego tez w przypadku intensywnego wypa¬ dania stalych osadów fosforanowych na powierz¬ chniach ogrzewalnych kotla obniza sie stezenie P205 w wodzie kotlowej. Dodatkowym argumen¬ tem za stosowaniem nizszych stezen fosforanów w wodzie kotlowej jest zwiekszenie sie sklon- mosci do zanieczyszczenia pary, zasolenia prze- 10 15 20 25 30 grzewaczy i systemu lopatkowego turbin.Wynalazek opiera sie na doswiadczalnym stwierdzeniu, ze przy wlasciwie dobranym, opty¬ malnym stezeniu fosforanów w wodzie kotlowej kotlów wysokopreznych wydzielanie sie osadów fosforanów ma wyrazny wplyw na hamowanie korozji rur ekranowych. W wyniku spadku roz¬ puszczalnosci fosforanów sodowych w tempera¬ turze powyzej 300°C i ich zageszczenia sie w miejscach intensywnego odparowania wody ko¬ tlowej, wydzielaja sie osady fosforanowe w mi¬ kro i makro-perforacjach, wadliwych spoinach, pod nieszczelnymi warstwami ochronnymi i po¬ rowatymi osadami. W ten sposób nastepuje blo¬ kowanie dostepu do metalu pary wodnej i in¬ nych agresywnych czynników. Osady fosforano¬ we likwiduja osrodki intensywnego odparowania wody kotlowej wytworzone na wadliwych po¬ wierzchniach rur ekranowych,^ prowadzac do sa¬ moczynnego, równomiernego odparowania na ca¬ lej powierzchni ogrzewalnej. Podstawowym jed¬ nak warunkiem dla unikniecia korozji jest po¬ krycie osadami fosforanowymi wszystkich zarod¬ ków korozji w stopniu zapewniajacym unikniecie atakowania metalu przez agresywne czynniki i powodujacym dostateczna likwidacje osrodków intensywnego lokalnego odparowania wody ko¬ tlowej.Dla zapewnienia opisanego wyzej ochronnego dzialania fosforanów konieczne jest dostatecznie 370293 duze stezenie fosforanów w wodzie kotlowej.Z drugiej zas strony, jak juz wskazano, stezenie to nie moze byc dowoltnie duze, zarówno ze wzgledu na szkodliwosc zbyt obfitego wydzielania sie osadów fosforanowych, jak i na niebezpie¬ czenstwo zanieczyszczania pary i zasolenia prze- grzewaczy i turbin.Celem wynalazku bylo usuniecie niedogodnosci dotychczasowego sposobu stosowania fosforanów jako dodatków do wody kotlowej. Sposób ten, * ^legajacy na. utrzymywaniu stalego stezenia fos- L ¦¦¦ ' foranów w wodzie kotlowej nie pozwalal na pelne wykorzystanie ochronnego dzialania fosfo¬ ranów.Postawione zadanie zostalo rozwiazane przez opracowanie wlasciwego sposobu dozowania fos¬ foranów uwzgledniajacego aktualny stan po¬ wierzchni rur ekranowych. Jako miernik stanu powierzchtni rur ekranowych okreslajacy stopien zagrozenia ich przez korozje, a tym samym okre¬ slajacy potrzebne dla ochrony stezenie fosfora¬ nów w wodzie kotlowej, przyjeto w sposobie we¬ dlug wynalazku maksymalne stezenie fosforanów w wodzie kotlowej w czasie uruchamiania kotla po postoju.Zjawisko wzrostu stezenia fosforanów w wo¬ dzie kotlowej po uruchomieniu kotla po postoju jest znane pod nazwa „hide-out". Przyczyna tego zjawiska jest nastepujaca: Rozpuszczalnosc Na3P04 w wodzie wykazuje wyrazne maksimum w temperaturze okolo 120°C.W zwiazku z tym osady fosforanów wydzielone na sciankach rur podczas normalnej pracy kotla wysokopreznego, a wiec w temperaturze znacznie przewyzszajacej 120°C, ulegaja rozpuszczeniu pod¬ czas postoju i podczas uruchamiania kotlów w temperaturach lezacych w poblizu maksimum rozpuszczalnosci NasP04. Czyjnnikiem sprzyjaja¬ cym rozpuszczaniu osadów fosforanowych jest to, ze w warunkach postoju i uruchamiania kotla o stanie ukladu: osad fosforanu — roztwór decyduje rozpuszczalnosc fosforanów liczona na cala mase wody zawarta w ukladzie, podczas gdy w warun¬ kach normalnej pracy kotla zasadnicze znacze¬ nie maja zjawiska lokalne, takie jak bardzo in¬ tensywne parowanie na niektórych miejscach po¬ wierzchni rur, które powoduje lokalne przesyca¬ nie roztworu i wydzielanie fosforanów, mimo ze ich rozpuszczalnosc liczona na cala mase wody w ukladzie nie zostaje przekroczona.Po osiagnieciu wartosci maksymalnej, zawar¬ tosc fosforanów w wodzie podczas uruchamiania kotla zaczyna spadac, ze wzgledu na wydzielanie sie osadów fosforanowych. Po pewnym czasie za¬ wartosc dochodzi do stanu charakterystycznego dla normalnej pracy kotla.Miejscami szczególnie aktywnymi dla inten¬ sywnego odparowania wody podczas normalnej pracy kotla sa perforacje powierzchni scianek rur, nieszczelnosci w warstwach ochronnych, osa¬ dy, wadliwie wykonane spoiny, a wiec te miej¬ sca, które ulegly korozji lub sa szczególnie po¬ datne na korozje. O ilosci i powierzchni tych miejsc wnioskowac wiec mozna z ilosci osadów fosforanowych wydzielonych podczas pracy ko- 4 tla przy danym stezeniu fosforanów w wodzie ko¬ tlowej, a co za tym idzie — z maksymalnego ste¬ zenia fosforanów w wodzie kotlowej podczas uruchamiania kotla po postoju, kiedy to osady te 5 zostaja rozpuszczone. Dla wyciagniecia prawidlo¬ wych wniosków o stanie powierzchni rur ekra¬ nowych maksymalne stezenie fosforanów pod¬ czas uruchamiania kotla po postoju nie moze byc traktowane jako wartosc bezwzgledna, lecz wy- io maga odniesienia do stezenia fosforanów w wo¬ dzie kotlowej podcas normalnej eksploatacji kotla.Stwierdzono, i to stanowi istote wynalazku, ze dla zapewnienia skutecznej ochrony rur ekrano¬ wych kotlów wysokopreznych przed korozja na- 15 lezy fosforan trójsodowy lub dwusodowy dozowac do wody kotlowej w takich ilosciach, aby sto¬ sunek maksymalnego stezenia fosforanów w wo¬ dzie kotlowej po uruchomieniu kotla po postoju do stezenia fosforanów w wodzie kotlowej pod- 20 czas normalnej pracy kotla nie przekraczal war¬ tosci 3. Zachowanie tego stosunku pozwala na wprowadzenie do kotla takiej ilosci fosforanów, j-aka jest potrzebna do ochrony osadami fosfora¬ nowymi miejsc narazonych na korozje. Z drugiej 25 zas strony zachowanie tego stosunku pozwala uniknac niedogodnosci wynikajacych ze zbedne¬ go wprowadzania do wody kotlowej zbyt duzych ilosci fosforanów.Konieczna zawartosc fosforanu trójsodowego 30 w wodzie kotlowej ustala sie w oparciu o pomia¬ ry stezen P205 w czasie normalnej eksploatacji i w czasie uruchomienia kotla po postoju. W tym celu pobiera sie w normalnej eksploatacji przed wylaczeniem z ruchu kotla kilka próbek wody 35 kotlowej z walczaka i oznacza sie w nich zawar¬ tosc P2,05. W podobny sposób bada sie zawartosc rozpuszczonego w wodzie kotlowej fosforanu trójsodowego w czasie rozpalania i 12 godzin pra¬ cy kotla po uruchomieniu. Próbki pobiera sie w 40 odstepach czasu umozliwiajacych stwierdzenie maksymalnego stezenia P205 w wodzie kotlowej.W czasie prowadzenia pomiarów nie nalezy od¬ salac i odmulac kotla z dolnych komór.Ze wzgledu na sukcesywne wypadanie osadów 45 tlenków metali i metalicznej miedzi i niszczenie warstw ochronnych pod wplywem naprezen cie- plno-mechanicznych w czasie eksploatacji, badz tez korozji postojowej, pogarsza sie stan wewne¬ trznej powierzchni rur ekranowych. Powoduje 50 to w konsekwencji tworzenie sie dodatkowych osrodków intensywnego odparowania wody kotlo¬ wej na wadliwych powierzchniach metalu. Pro¬ wadzi to do zwiekszonego wypadania osadów fos¬ foranowych Ina powierzchni rur, zwiekszajac tym 55 samym stosunek maksymalnego stezenia P2O5 w czasie uruchomienia kotla do jego stezenia w cza¬ sie normalnej eksploatacji. Z tego tez powodu pomiary stezen fosforanów nalezy powtarzac w odpowiednio dobranych okresach czasu, np. czte- 60 romiesiecznych i odpowiednio korygowac zawar¬ tosc fosforanów w wodzie kotlowej.Minimalne stezenie P205 w wodzie kotlowej w normalnej eksploatacji nie powinno byc nizsze od 4 mg/l, maksymalne zas nie wyzsze od 30 mg/l 65 do cisnien 109 atn i 20 mg/l w zakresie cisnien ?57029 5 110—180 atn. W wypadku koniecznosci utrzymy¬ wania stezenia fosforanów w wodzie kotlowej powyzej 30 mg/l do cisnien 109 atn i powyzej 20 mg/l w zakresie cisnien 110—180 atn, odpa- rowalniki kotlów nalezy w znany sposób poddac 5 chemicznemu oczyszczaniu kwasem. PL