PL67376B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.111.1973 67376 KI. 241,8 MKP C101 10/06 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Slawomir Stelmasiak, Elzbieta Krawczyk, Alfred Patucha, Kazimierz Nieciecki, Stanislaw Gorgon, Eugeniusz Poll Wlasciciel patentu: Zaklady Energetyczne Okregu Poludniowego Przed¬ siebiorstwo Panstwowe Elektrownia Jaworzno II, Jaworzno (Polska) Srodek zapobiegajacy tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej, zwlaszcza kotlów pylowych i rusztowych oraz sposób zapobiegania tworzeniu sie nalepów za pomoca tego srodka Przedmiotem wynalazku jest srodek zapobiega¬ jacy tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej po¬ wierzchni ogrzewalnej zwlaszcza kotlów pylowych i rusztowych oraz sposób zapobiegania tworzeniu sie nalepów za pomoca tego srodka.Dotychczas znana metoda ciaglego, chemicznego oczyszczania powierzchni ogrzewalnych kotlów za pomoca proszku, polega na tym, ze proszek wpro¬ wadza sie w nieznacznych ilosciach regularnie do komory paleniskowej podczas pracy kotla. Pro¬ szek znany sklada sie z 70'°/o wagowych chlorku sodu, z 20% wagowych chlorku amonu, 3'°/o wa¬ gowych siarczanu miedzi, z 3l0/o wagowych z siar¬ ki, do 3% wagowych wody i do 1,5% wagowych zanieczyszczen.Jest on drobnoziarnisty, koloru jasnoszarego z zielonkawym odcieniem. Przy sporzadzaniu prosz¬ ku skladniki wyjsciowe suszy sie, miele i nastep¬ nie miesza.Doprowadzenie tego proszku do komory pale¬ niskowej kotla odbywa sie przez drzwiczki pale¬ niskowe lub wzierniki za pomoca rozpylacza sta¬ nowiacego przenosny szybkoobrotowy wentylator z napedem elektrycznym, który zasysa proszek ze zbiornika gietka rura albo przez uprzednie zmie¬ szanie proszku z weglem w ilosci 30 do 40 kg, który nastepnie recznie narzuca sie do paleniska na palaca sie warstwe paliwa. Zuzycie proszku zalezy od typu i rozmiarów kotla jak równiez od ilosci i stanu nalepów znajdujacych sie na powierzch- 15 20 25 niach ogrzewalnych kotlów. I tak dla kotlów szkockich i parowozowych zuzycie proszku wy¬ nosi w pierwszym okresie ich pracy po 1 kg a w pózniejszym po 0,5 kg na dobe.Dostajacy sie do komory paleniskowej proszek pod wplywem wysokiej temperatury zapala sie i osadza sie na powierzchniach ogrzewalnych w ksztalcie bardzo cienkiego nalotu. Poszczególne skladniki mieszanki proszku reaguja ze skladni¬ kami osadów co powoduje powstawanie zwiazków o znacznie nizszej temperaturze krzepniecia lub sublimacji. Zwiazki te zostaja unoszone z po¬ wierzchni rur powodujac znaczne rozluznienie osadów. Poza tym dzialaniem na skutek reakcji te skladniki proszku powstaja równiez nowe zwiaz¬ ki chemiczne o róznej niz poprzednio objetosci i temperaturze topnienia tej samej lub wyzszej niz temperatura topnienia poprzednich zwiazków.Zwiekszenie sie lub zmniejszenie objetosci po¬ woduje powazne rozluznienie struktury nalepów, które mozna latwo usunac zdmuchujac para su¬ cha lub sprezonym powietrzem. Wskutek tego stopniowo ulega juz istniejacy osad i jednoczesnie zapobiega sie osadzeniu sie nowych warstw co umozliwia utrzymywanie scian rur kotlowych w stosunkowo czystym stanie.Niedogodnoscia tej metody chemicznej oczysz¬ czania powierzchni ogrzewalnych kotlów jest glów¬ nie fakt osadzania sie podczas eksploatacji kotlów7 cienkiej warstwy siarczanu miedzi na powierzchni 6737667376 3 Tur kotlowych, powodujacej jonizacje pomiedzy miedzia i zelazem, a tym samym powstawanie ogniw korozji miedzykrystalicznej. Ta niedogod¬ nosc jest widoczna dopiero po dluzszym stosowa¬ niu proszku „ekotop". Poza tym proszek ten nie 5 zawsze dostatecznie reaguje z pewnymi rodzajami zuzla i przez to nie wplywa skutecznie na po¬ mniejszenie lepkosci, temperatury miekniecia i sypkosci az do bezpostaciowego rozpadu.W wielu przypadkach nalezy na zewnetrznych 10 powierzchniach ogrzewalnych sa trudne do usunie¬ cia przy pomocy znanego proszku. Zbyt czeste na¬ tomiast uzywanie zdmuchiwaczy do oczyszczania powierzchni ogrzewalnych prowadzi do erozyj¬ nych uszkodzen rur oraz powoduje znaczne zwiek- 15 szenie nakladów na oczyszczanie. Zanieczyszczone lub niedostatecznie oczyszczone powierzchnie ogrze¬ walne sa powodem obnizenia sprawnosci cieplnej kotlów srednio do 5°/o.Inne znane srodki zapobiegajace tworzeniu sie 20 nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej kotlów posiadaja jako glówny skladnik weglan magnezowy, tlenek glinowy, dolomit lub weglan wapnia. Weglan magnezowy wprowadza sie do komory spalania kotla w ilosci 1 czesci wagowej 25 na 1000 czesci wagowych wegla. Inne materialy natomiast stanowia nosnik mineralny dla mie¬ szaniny cyny, antymonu i miedzi lub ich zwiaz¬ ków na przyklad tlenków, przy czym stosunek wagowy nosnika do ilosci mieszaniny cyny, anty- 30 monu i miedzi wzglednie ich zwiazków wynosi od 100 : 0,5 do 100 : 10.Niedogodnoscia znanych srodków sluzacych do zapobiegania tworzeniu sie nalepów na zewnetrz¬ nej powierzchni ogrzewalnej kotlów jest glównie fakt, ze weglan magnezowy i inne nosniki mine¬ ralne umozliwiaja usuwanie nalepów z rur kotlów jedynie o charakterze zasadowym i nie zawsze zapobiegaja tworzeniu sie nalepów. Zwlaszcza we¬ glan magnezowy pomimo tego powoduje odsiar¬ czenie spalin i odsiarczenie zelaza zawartego w nalepach. Cyna i antymon wchodzace w sklad srodka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów po¬ woduje powstawanie faz miedzymetalicznych, któ¬ re, stanowia osrodki korozji a tym samym przez 45 to powierzchnia rur kotlowych staje sie chropo¬ wata i zatrzymuje w wiekszym stopniu powsta¬ jace na niej nalepy.Celem wynalazku jest usuniecie lub co naj¬ mniej zmniejszenie niedogodnosci przy zapobiega- 50 niu tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej po¬ wierzchni ogrzewalnej za pomoca mieszanki zwiaz¬ ków chemicznych. Aby osiagnac ten cel wytyczo¬ no sobie zadanie opracowania skladu srodka za¬ pobiegajacego tworzeniu sie nalepów na zewnetrz- 55 nej powierzchni ogrzewalnej oraz sposobu stoso¬ wania tego srodka, które umozliwiaja skuteczne usuwanie nalepów niezaleznie od skladu popiolu stosowanego paliwa do opalania, zwlaszcza kotlów pylowych i rusztowych. 60 Zadanie wytyczone w celu usuniecia podanych niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wy¬ nalazkiem w ten sposób, ze srodek zapobiegajacy tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierz¬ chni ogrzewalnej sklada sie od 4,2 do 53% wago- 65 wych weglanu sodu, od 1,0 do 28lo/o wagowych weglanu potasu, od 2,0 do 41% wagowych chlor¬ ku amonu, od 1,6 do 31% wagowych siarczanu sodu, od 5,2 do 55,0% wagowych chlorku sodu, od 3,6 do 53% wagowych tlenku wapnia, od 0,6 do 22% wagowych siarki, od 0,3 do 26% wago¬ wych weglanu baru, od 0,9 do 31% wagowych tlenku magnezu i od 1,6 do 26% wagowych dwu¬ tlenku manganu w postaci technicznie czystych skladników lub materialów zawierajacych znacz¬ ne ilosci poszczególnych zwiazków.Wytyczone zadanie rozwiazuje takze sposób za¬ pobiegania tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej za pomoca podanego wy¬ zej srodka polegajacy na tym, ze srodek ochron¬ ny kieruje sie w sposób ciagly lub okresowy do komory spalania w której utrzymuje sie tempe¬ rature *od 800 do 1500°C najkorzystniej za pomoca sprezonego powietrza wplywajacego do komory paleniskowej z szybkoscia od 5 do 45 m/sek, przy czym mieszanka powietrza i srodka ochronnego zawiera do 26 g/Nm3 czesci stalych, przy jedno¬ czesnym utrzymaniu jego zuzycia w ilosci do 2,5 kg na tone spalonego paliwa oraz do 0,80% wagowych w stosunku do popiolu zawartego w paliwie i do 0,0080 kg srodka cchronnego na m2 zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej.Jednorazowa dawke srodka zapobiegajacego two¬ rzeniu sie nalepów kieruje sie do komory paleni¬ skowej najdogodniej w ciagu 20 minut, przy czym zmienia sie proporcje poszczególnych skladników srodka w ustalonych granicach w kolejnych daw¬ kowanych porcjach do komory spalania w zalez¬ nosci od skladu popiolów w spalanym paliwie.Srodek zapobiegajacy tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej, zwlaszcza kotlów pylowych i rusztowych oraz sposób zapo¬ biegania tworzeniu sie nalepów za pomcca tego srodka, wedlug wynalazku nieoczekiwanie umozli¬ wia usuwanie nalepów bez przeprowadzania ich w postac plynna. Srodek ten umozliwia takze sku¬ teczne usuwanie nalepów oraz zapobiega tworze¬ niu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrze¬ walnej niezaleznie od skladu popiolu uzywanego paliwa do spalania. Poza tym srodek wedlug wy¬ nalazku nie powoduje korozji rur kotlowych i do usuwania nalepów z zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej wyraznie zmniejsza sie czestotliwosc uzywania zdmuchiwaczy. Srodek wedlug wyna¬ lazku takze powoduje w praktyce utrzymanie sprawnosci kotla do granicy maksymalnej spraw¬ nosci cieplnej.Przedmiet wynalazku jest blizej wyjasniony w przykladzie wykonania.Przyklad: 18,0 czesci wagowych weglanu so¬ dowego, 6,10 czesci wagowych weglanu potasowe¬ go, 6,5 czesci wagowych siarczanu sodowego, 18 czesci wagowych chlorku sodu, 21 czesci wa¬ gowych tlenku wapnia, 3,5 czesci wagowych siar¬ ki, 6,5 czesci wagowych weglanu baru, 7,2 czesci wagowych tlenku magnezu, 3,5 czesci wagowych dwutlenku manganu miesza sie wspólnie. Poszcze¬ gólne skladniki mieszanki uprzednio zmielono do granulacji ponizej 1 mm. Przed samym uzyciem sroplka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów na5 zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej kotla pylo¬ wego dodaje sie 9,7 czesci wagowych chlorku amo¬ nu do mieszanki i caly material ponownie miesza sie. Zawartosc wody w mieszance zwiazków sta¬ nowiacej srodek zapobiegajacy tworzeniu sie na- 5 lepów nie przekracza 5% wagowych.Nastepnie tak przygotowany srodek zapobiega¬ jacy tworzeniu sie nalepów kieruje sie w sposób ciagly do komory spalania kotla pylowego o po¬ wierzchni ogrzewalnej ok. 10 000 m2 za pomoca 10 sprezonego powietrza o cisnieniu 130 mm slupa H20 najdogodniej przeplywajacego przez palnik na pyl weglowy. Mieszanka sprezonego powietrza i srodka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów zawiera 25 g/Nm3 czesci stalych i wyplywa z szyb- 15 koscia od 20 do 45 m/sek do komory spalania ko¬ tla pylowego. Dawkowanie jednorazowe srodka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów dokonuje sie w ciagu 20 minut, przy jednoczesnym utrzy¬ maniu jego zuzycia w ilosci 2,4 kg na tone spa- 20 lonego mialu weglowego i 0,75% wagowych w stosunku do popiolu zawartego w paliwie kiero¬ wanym do komory spalania kotla pylowego. W palenisku kotlowym utrzymuje sie temperature od 800 do1500°C. 25 Zwiazki chemiczne stanowiace srodek zapobie¬ gajacy tworzeniu sie nalepów po ich wprowadze¬ niu do komory spalania reaguja ze zwiazkami chemicznymi zawartymi w nalepach pokrywaja¬ cych od zewnatrz rury kotlowe. I tak weglany scdu i potasu rozkladaja sie na tlenki sodu i po¬ tasu oraz dwutlenek wegla. Podobnej reakcji pod¬ lega takze weglan baru. Powstale tlenki sodu i po¬ tasu z krzemionka zawarta w nalepach tworza krzemiany — z tlenkiem glinu gliniany a ze zwiazkami zelaza zelaziany.Tlenek wapnia zawarty w srodku zapobiegaja¬ cym tworzeniu sie nalepów reaguje z krzemionka zawarta w nalepach, przy czym nastepuje takze rozklad krzemianu zelaza w temperaturze 1150°C 40 zgodnie z reakcja: 2 FeO-Si02 +CaO +C= 2 Fe + 2 CaO • Si02+ 2 CO W wyzszych temperaturach zachodza nastepuja¬ ce reakcje: Si02 + 2 CaO= 2 CaO •Si02 45 2 CaO-Si02 + CaO = 3 CaO • Si02 Krzemian dwuwapniowy 2 CaO • Si02 powoduje rozsypywanie sie nalepów, przy czym w wyzszych • temperaturach (powyzej 1250°C) wieksza trwalosc posiada krzemian 3 CaO • Si02. Zatem tlenek wa- 50 pnia powoduje powstawanie szeregu odmian alo- tropowych krzemianów w których zmienia sie ciezar wlasciwy jak równiez objetosc nalepów.Tlenek wapnia wchodzi takze w reakcje ze zwiaz¬ kami glinu i zelaza tworzac gliniany i zelaziany wapnia.Tlenek wapnia wspólnie z siarczanem sodu w temperaturze od 800 do 1000°C powoduje reakcje: Na2S04+2C + CaO + C02 = Na2C03+CaS +2C02 Produkty tej reakcji powoduja kruchosc nalepów. 60 Kolejna zachodzaca reakcja: CaO+ S+ C = CaS +CO powoduje obnizenie lepkosci nalepów i tym sa¬ mym przyczepnosci do powierzchni ogrzewalnej.Praktycznie zatem tlenek wapnia z uwagi na two- 65 6 rzenie siarczku wapnia przy wspóludziale siarcza¬ nu sodu i siarki powoduje takze w znacznym stopniu kruchosc nalepów.Zawarte w srodku zapobiegajacym tworzeniu sie nalepów dwutlenek manganu, tlenek sodu i po¬ tasu przekazuja tlen w postaci jonów zespolom krzemionowo-tlenowym przez co powoduje zmniej¬ szenie ich wymiarów — rozdrobnienie zespolu.W efekcie tego nastepuje znaczny spadek lepkosci nalepów.Weglan baru z tlenkami glinu wchodzi w na¬ stepujace reakcje: Al203 +BaC03 =Al203 • BaO+ C02 A1203 • BaO +Na2C03= Al203 • Na2O +BaC03 co powoduje kruchosc nalepów.Chlorek amonu ulega dysocjacji termicznej w wyzszych temperaturach, przy czym wytworzony chlorowodór reaguje zgodnie z równaniami: Al203 + 6 HC1= 2 AlCl3 + 3 H20 Fe203+ 4 HC1= 2 FeCl2 + 2H20+V2 02 Utworzone chlorki sa lotne i tym samym rozluz¬ niaja powierzchnie nalepów. Poza tym tworzace sie inne chlorki sa latwotopliwe i dzieki temu splywaja z zewnetrznych powierzchni ogrzewal¬ nych rur w przypadku usuniecia nalepów.Srodek zapobiegajacy tworzeniu sie nalepów po¬ woduje takze odsiarczenie zelaza oraz spalin zgod¬ nie z reakcja: FeS+ CaO = CaS+ FeO MgO+ S+ C = MgS +CO Na20 +S02= Na2S + lV2 02 Praktycznie odsiarczenie zelaza zawartego w na¬ lepach oraz spalin dokonuje sie za pomoca CaO, MgO, MnO?, Na.O i K20.W efekcie zachodzacych reakcji chemicznych miedzy skladnikami srodka zapobiegajacego two¬ rzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej a skladnikami nalepów na rurach ko¬ tlowych tworza sie nowe zwiazki chemiczne, któ¬ re powoduja zmiane objetosci nalepów i ich lep¬ kosci. Nalepy w wyniku tych procesów kruszeja i stawaja sie sypkie a nastepnie odpadaja od rur kotlowych.Na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej rur kotlowych po usunieciu nalepów w wyniku za¬ chodzacych reakcji chemicznych w komorze spa¬ lania na rurach kotlowych powstaje cienka war¬ stewka nalotu o kolorze niebiesko-czarnym, która zapobiega osadzaniu sie nowych warstw nalepów.Dzieki temu utrzymuje sie zewnetrzne scianki rur kotlowych w stanie czystym. Skladniki srodka za¬ pobiegajacego tworzeniu sie nalepów oraz po¬ wstale chlorki metali osadzone na zewnetrznej po¬ wierzchni ogrzewalnej rur praktycznie nie powo¬ duja ich korozji. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Srodek zapobiegajacy tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej zwlaszcza kotlów pylowych i rusztowych, zawierajacy chlo¬ rek amonu, chlorek sodu i siarke, znamienny tym, ze sklada sie od 4,2 do 53% wagowych ^weglanu sodu, od 1,0 do 2,8% wagowych weglanu potasu, od 2,0 do 41% wagowych chlorku amonu, od 1,6 do 31% wagowych chlorku amonu, od 1,6 do 31%67376 7 8 wagowych siarczanu sodu, od 5,2 do 55,0% wa¬ gowych chlorku sodu, od 3,6 do 53°/o wagowych tlenku wapnia od 0,6 do 22% wagowych siarki, od 0,3 do 26% wagowych weglanu baru, od 0,9 do 31% wagowych tlenku magnezu i od 1,6 do 26% wagowych dwutlenku manganu w postaci tech¬ nicznie czystych skladników lub materialów za¬ wierajacych znaczne ilosci poszczególnych zwiaz¬ ków.

2. Sposób zapobiegania tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej za pomo¬ ca srodka wedlug zastrz. 1 przez kierowania do paleniska srodka ochronnego w postaci sproszko¬ wanej, znamienny tym, ze srodek zapobiegajacy tworzenia sie nalepów kieruje sie w sposób ciagly lub okresowy do komory spalania w której utrzy¬ muje sie temperature od 800 do 1500°C najko¬ rzystniej za pomoca sprezonego powietrza wply¬ wajacego do komory paleniskowej z szybkoscia od 5 do 45 m/sek, przy czym mieszanka powietrza i srodka zawiera do 26 g/Nm3 czesci stalych srod¬ ka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów, przy jednoczesnym utrzymaniu jego zuzycia w ilosci do 2,5 kg na tone spalonego paliwa oraz do 0,80% wagowych w stosunku do popiolu zawartego w paliwie i do 0,0080 kg srodka zapobiegajacego tworzeniu sie nalepów na zewnetrznej powierzchni ogrzewalnej.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jednorazowa dawka srodka zapobiegajacego two¬ rzeniu sie nalepów kieruje sie najdogodniej w ciagu 20 minut, przy czym zmienia sie proporcje poszczególnych skladników srodka w pewnych granicach w kolejnych dawkowanych porcjach do komory spalania w zaleznosci od skladu popiolów w spalonym paliwie. 10 PZG w Pab., zam. 2030-72, nakl. 105-H20 egz. Cena zl 10,— PL PL