RU2503747C2 - Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers - Google Patents
Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503747C2 RU2503747C2 RU2011146220/02A RU2011146220A RU2503747C2 RU 2503747 C2 RU2503747 C2 RU 2503747C2 RU 2011146220/02 A RU2011146220/02 A RU 2011146220/02A RU 2011146220 A RU2011146220 A RU 2011146220A RU 2503747 C2 RU2503747 C2 RU 2503747C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boiler
- scale
- water
- steam
- metal surface
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для защиты от накипи нагревательных труб паровых и водогрейных котлов, теплообменников, бойлерных установок, испарителей, теплотрасс, систем отопления жилых домов и промышленных объектов в процессе текущей эксплуатации.The invention relates to a power system and can be used for protection against scaling of heating pipes of steam and hot water boilers, heat exchangers, boiler plants, evaporators, heating mains, heating systems of residential buildings and industrial facilities during ongoing operation.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Эксплуатация паровых котлов связана с одновременным воздействием высоких температур, давления, механических напряжений и агрессивной среды, которой является котловая вода. Котловая вода и металл поверхностей нагрева котла представляют собой отдельные фазы сложной системы, которая образуется при их контакте. Итогом взаимодействия этих фаз являются поверхностные процессы, возникающие на границе их раздела. В результате этого в металле поверхностей нагрева возникают явления коррозии и образования накипи, что приводит к изменению структуры и механических свойств металла, и что способствует развитию различных повреждений. Поскольку теплопроводность накипи в пятьдесят раз ниже, чем у железа нагревательных труб, то имеют место потери тепловой энергии при теплопередаче - при толщине накипи 1 мм от 7 до 12%, а при 3 мм - 25%. Сильное образование накипи в системе парового котла непрерывного действия часто приводит к остановке производства на несколько дней в году для удаления накипи.The operation of steam boilers is associated with the simultaneous exposure to high temperatures, pressure, mechanical stress and the aggressive environment, which is boiler water. Boiler water and metal heating surfaces of the boiler are separate phases of a complex system, which is formed upon their contact. The result of the interaction of these phases are surface processes that occur at the interface. As a result of this, corrosion and scale formation occur in the metal of the heating surfaces, which leads to a change in the structure and mechanical properties of the metal, and which contributes to the development of various damages. Since the thermal conductivity of scale is fifty times lower than that of iron in heating pipes, there is a loss of thermal energy during heat transfer - with a scale thickness of 1 mm from 7 to 12%, and at 3 mm - 25%. Strong scale formation in a continuous boiler system often leads to production stoppages for several days a year to remove scale.
Качество питательной и, следовательно, котловой воды определяется присутствием примесей, которые могут вызывать различные виды коррозии металла внутренних поверхностей нагрева, образования первичной накипи на них, а также шлама, как источника образования вторичной накипи. Кроме того, качество котловой воды зависит и от свойств веществ, образующихся в результате поверхностных явлений при транспортировке воды, и конденсата по трубопроводам, в процессах водообработки. Удаление примесей из питательной воды является одним из способов предотвращения образования накипи и коррозии и осуществляется методами предварительной (докотловой) обработки воды, которые направлены на максимальное удаление примесей, находящихся в исходной воде. Однако применяемые методы не позволяют полностью исключить содержание примесей в воде, что связано не только с трудностями технического характера, но и экономической целесообразностью применения методов докотловой обработки воды. Кроме того, поскольку водоподготовка представляет сложную техническую систему, она является избыточной для котлов малой и средней производительности.The quality of the feed and therefore boiler water is determined by the presence of impurities, which can cause various types of metal corrosion of the internal heating surfaces, the formation of primary scale on them, as well as sludge, as a source of secondary scale formation. In addition, the quality of boiler water depends on the properties of substances formed as a result of surface phenomena during the transportation of water, and condensate through pipelines, in water treatment processes. The removal of impurities from feed water is one of the ways to prevent the formation of scale and corrosion and is carried out by methods of preliminary (pre-boiler) water treatment, which are aimed at the maximum removal of impurities in the source water. However, the methods used do not completely exclude the content of impurities in the water, which is associated not only with technical difficulties, but also with the economic feasibility of applying pre-boiler water treatment methods. In addition, since water treatment is a complex technical system, it is redundant for small and medium capacity boilers.
Известные методы удаления уже образовавшихся отложений используют в основном механические и химические способы очистки. Недостатком этих способов является то, что они не могут производиться в ходе эксплуатации котлов. Кроме того, способы химической очистки часто требуют использования дорогостоящих химических веществ.Known methods for removing already formed deposits use mainly mechanical and chemical cleaning methods. The disadvantage of these methods is that they cannot be produced during the operation of boilers. In addition, chemical cleaning methods often require the use of expensive chemicals.
Известны также способы предотвращения образования накипи и коррозии, осуществляемые в процессе работы котлов.Also known methods of preventing the formation of scale and corrosion, carried out during the operation of the boilers.
В патенте US 1877389 предложен способ удаления накипи и предотвращения ее образования в водогрейных и паровых котлах. В этом способе поверхность котла представляет собой катод, а анод размещен внутри трубопровода. Способ заключается в пропускании постоянного или переменного тока через систему. Авторы отмечают, что механизм действия способа заключается в том, что под действием электрического тока на поверхности котла образуются пузырьки газа, которые приводят к отслоению существующей накипи и препятствуют образованию новой. Недостатком указанного способа является необходимость постоянно поддерживать протекание электрического тока в системе.US Pat. No. 1,877,389 proposes a method of descaling and preventing its formation in boilers and steam boilers. In this method, the surface of the boiler is a cathode, and the anode is placed inside the pipeline. The method consists in passing direct or alternating current through the system. The authors note that the mechanism of action of the method is that under the influence of an electric current, gas bubbles form on the surface of the boiler, which lead to the detachment of the existing scale and prevent the formation of a new one. The disadvantage of this method is the need to constantly maintain the flow of electric current in the system.
В патенте US 5667677 предложен способ обработки жидкости, в частности воды, в трубопроводе с целью замедления образования накипи. Указанный способ основан на создании в трубах электромагнитного поля, которое отталкивает растворенные в воде ионы кальция, магния от стенок труб и оборудования, не давая им кристаллизоваться в виде накипи, что позволяет эксплуатировать котлы, бойлеры, теплообменники, системы охлаждения на жесткой воде. Недостатком указанного способа является дороговизна и сложность используемого оборудования.US Pat. No. 5,667,677 proposes a method for treating a liquid, in particular water, in a pipeline in order to slow down scale formation. The specified method is based on the creation of an electromagnetic field in the pipes, which repels calcium and magnesium ions dissolved in water from the walls of the pipes and equipment, preventing them from crystallizing in the form of scale, which allows the operation of boilers, boilers, heat exchangers, hard water cooling systems. The disadvantage of this method is the high cost and complexity of the equipment used.
В заявке WO 2004016833 предложен способ уменьшения образования накипи на металлической поверхности, подвергающейся воздействию пересыщенного щелочного водного раствора, из которого способна образовываться накипь после периода воздействия, включающий приложение катодного потенциала к указанной поверхности.WO 2004016833 proposes a method for reducing scale formation on a metal surface exposed to a supersaturated alkaline aqueous solution, from which scale can form after an exposure period, comprising applying a cathode potential to said surface.
Указанный способ может использоваться в различных технологических процессах, в которых металл находится в контакте с водным раствором, в частности, в теплообменниках. Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает защиту металлической поверхности от коррозии после снятия катодного потенциала.The specified method can be used in various technological processes in which the metal is in contact with an aqueous solution, in particular, in heat exchangers. The disadvantage of this method is that it does not protect the metal surface from corrosion after removing the cathode potential.
Таким образом, в настоящее время существует потребность в разработке улучшенного способа предотвращения образования накипи нагревательных труб, водогрейных и паровых котлов, который был бы экономичным и высокоэффективным и обеспечивал антикоррозионную защиту поверхности в течение длительного промежутка времени после воздействия.Thus, there is currently a need to develop an improved method for preventing the formation of scale of heating pipes, boilers and steam boilers, which would be economical and highly efficient and provide corrosion protection for the surface for a long period of time after exposure.
В настоящем изобретении указанная задача решена с помощью способа, согласно которому на металлической поверхности создается токоотводящий электрический потенциал, достаточный для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии коллоидных частиц и ионов к металлической поверхности.In the present invention, this problem is solved by a method according to which a current-collecting electric potential is created on a metal surface, sufficient to neutralize the electrostatic component of the adhesion force of colloidal particles and ions to the metal surface.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного способа предотвращения образования накипи нагревательных труб водогрейных и паровых котлов.An object of the present invention is to provide an improved method for preventing the formation of scale in the heating pipes of boilers and steam boilers.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности исключения или значительного уменьшения необходимости удаления накипи в процессе эксплуатации водогрейных и паровых котлов.Another objective of the present invention is to provide the possibility of eliminating or significantly reducing the need for descaling during operation of hot water and steam boilers.
Еще одной задачей настоящего изобретения является исключение необходимости использования расходных реагентов для предотвращения образования накипи и коррозии нагревательных труб водогрейных и паровых котлов.Another objective of the present invention is to eliminate the need to use consumables to prevent the formation of scale and corrosion of the heating pipes of hot water and steam boilers.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности начала работы по предотвращению образования накипи и коррозии нагревательных труб водогрейных и паровых котлов на загрязненных трубах котла.Another objective of the present invention is to enable the start of work to prevent the formation of scale and corrosion of the heating pipes of hot water and steam boilers on contaminated boiler pipes.
Настоящее изобретение относится к способу предотвращения образования накипи и коррозии на металлической поверхности, выполненной из железосодержащего сплава и находящейся в контакте с пароводяной средой, из которой способна образовываться накипь. Указанный способ заключается в приложении к указанной металлической поверхности токоотводящего электрического потенциала, достаточного для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии коллоидных частиц и ионов к металлической поверхности.The present invention relates to a method for preventing scale formation and corrosion on a metal surface made of an iron-containing alloy and in contact with a steam-water medium from which scale can form. The specified method consists in applying to the indicated metal surface a current-carrying electric potential sufficient to neutralize the electrostatic component of the adhesion force of colloidal particles and ions to the metal surface.
Согласно некоторым частным вариантам реализации заявленного способа токоотводящий потенциал устанавливают в пределах 61-150 В. Согласно некоторым частным вариантам реализации заявленного способа вышеуказанный железосодержащий сплав представляет собой сталь. В некоторых вариантах реализации металлическая поверхность представляет собой внутреннюю поверхность нагревательных труб водогрейного или парового котла.According to some private options for implementing the inventive method, the current-carrying potential is set within 61-150 V. According to some private options for implementing the claimed method, the above iron-containing alloy is steel. In some embodiments, the metal surface is the inner surface of the heating pipes of a boiler or steam boiler.
Раскрытый в данном описании способ имеет следующие преимущества. Одним преимуществом способа является уменьшенное образование накипи. Другим преимуществом настоящего изобретения является возможность использования однажды закупленного работающего электрофизического аппарата без необходимости использования расходных синтетических реагентов. Еще одним преимуществом является возможность начала работы на загрязненных трубках котла.The method disclosed herein has the following advantages. One advantage of the method is reduced scale formation. Another advantage of the present invention is the ability to use once purchased working electrophysical apparatus without the need for consumable synthetic reagents. Another advantage is the possibility of starting work on contaminated boiler tubes.
Техническим результатом настоящего изобретения, таким образом, является повышение эффективности работы водогрейных и паровых котлов, повышение производительности, увеличение эффективности теплопередачи, снижение расходов топлива на нагрев котла, экономия энергии и пр.The technical result of the present invention, therefore, is to increase the efficiency of boilers and steam boilers, increase productivity, increase heat transfer efficiency, reduce fuel consumption for heating the boiler, save energy, etc.
Другие технические результаты и преимущества настоящего изобретения включают обеспечение возможности послойного разрушения и удаления уже образовавшейся накипи, а также предотвращения ее нового образования.Other technical results and advantages of the present invention include providing the possibility of layer-by-layer destruction and removal of the already formed scale, as well as preventing its new formation.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Фиг.1 показан характер распределения отложений на внутренних поверхностях котла в результате применения способа согласно настоящему изобретению.Figure 1 shows the nature of the distribution of deposits on the inner surfaces of the boiler as a result of applying the method according to the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ согласно настоящему изобретению заключается в приложении к металлической поверхности, подверженной образованию накипи, токоотводящего электрического потенциала, достаточного для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии коллоидных частиц и ионов, образующих накипь, к металлической поверхности.The method according to the present invention consists in applying to the metal surface subject to scale formation a current-conducting electric potential sufficient to neutralize the electrostatic component of the adhesion force of colloidal particles and scale-forming ions to the metal surface.
Термин «токоотводящий электрический потенциал» в том смысле, в каком он используется в данной заявке, означает переменный потенциал, нейтрализующий двойной электрический слой на границе металла и пароводяной среды, содержащей соли, приводящие к образованию накипи.The term "current-carrying electric potential" in the sense in which it is used in this application means a variable potential that neutralizes the double electric layer at the interface between the metal and the steam-water medium containing salts, leading to the formation of scale.
Как известно специалисту в данной области техники, носителями электрического заряда в металле, медленными по сравнению с основными носителями заряда -электронами, являются дислокации его кристаллической структуры, которые несут на себе электрический заряд и образуют дислокационные токи. Выходя на поверхность нагревательных труб котла, эти токи входят в состав двойного электрического слоя при образовании накипи. Токоотводящий, электрический, пульсирующий (то есть переменный) потенциал инициирует отведение электрического заряда дислокаций с поверхности металла на землю. В этом отношении он является токоотводящим дислокационные токи. В результате действия этого токоотводящего электрического потенциала двойной электрический слой разрушается, и накипь постепенно распадается и переходит в котельную воду в виде шлама, который удаляется из котла при периодических его продувках.As is known to a person skilled in the art, the carriers of an electric charge in a metal, slow compared to the main charge carriers — electrons — are dislocations of its crystalline structure, which bear an electric charge and form dislocation currents. Coming to the surface of the boiler heating pipes, these currents are part of the double electric layer during the formation of scale. A collector, electrical, pulsating (i.e., alternating) potential initiates the removal of the electric charge of dislocations from the surface of the metal to the ground. In this respect, it is a current collector of dislocation currents. As a result of the action of this current-collecting electric potential, the double electric layer is destroyed, and the scale gradually decays and passes into the boiler water in the form of sludge, which is removed from the boiler during periodic blowdowns.
Таким образом, термин «токоотводящий потенциал» понятен для специалиста в данной области техники и, кроме того, известен из уровня техники (см., например, патент RU 2128804 С1).Thus, the term "current-carrying potential" is understood by a person skilled in the art and, in addition, is known from the prior art (see, for example, patent RU 2128804 C1).
В качестве устройства для создания токоотводящего электрического потенциала может, например, быть использовано устройство, описанное в RU 2100492 С1, которое включает в себя конвертер с частотным преобразователем и регулятором пульсирующего потенциала, а также регулятор формы импульсов. Подробное описание этого устройства дано в RU 2100492 С1. Также может быть использовано любое другое аналогичное устройство, как будет понятно специалисту в данной области техники.As a device for creating a current-conducting electric potential, for example, the device described in RU 2100492 C1 can be used, which includes a converter with a frequency converter and a pulsating potential regulator, as well as a pulse shape regulator. A detailed description of this device is given in RU 2100492 C1. Can also be used any other similar device, as will be clear to a person skilled in the art.
Токоотводящий электрический потенциал согласно настоящему изобретению может быть приложен к любой части металлической поверхности, удаленной от основания котла. Место приложения определяется удобством и/или эффективностью применения заявленного способа. Специалист в данной области техники, используя информацию, раскрытую в настоящем описании, и используя стандартные методики испытаний, сможет определить оптимальное место приложения токоотводящего электрического потенциала.The collector electric potential according to the present invention can be applied to any part of the metal surface remote from the base of the boiler. The place of application is determined by the convenience and / or effectiveness of the application of the claimed method. Specialist in the art, using the information disclosed in the present description, and using standard test methods, will be able to determine the optimal place of application of the current-carrying electric potential.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения токоотводящий электрический потенциал является переменным.In some embodiments of the present invention, the collector electric potential is variable.
Токоотводящий электрический потенциал согласно настоящему изобретению может быть приложен в течение различных периодов времени. Время приложения потенциала определяется характером и степенью загрязненности металлической поверхности, составом используемой воды, температурным режимом и особенностями работы теплотехнического устройства и другими факторами, известными специалистам в данной обрасти техники. Специалист в данной области техники, используя информацию, раскрытую в настоящем описании и используя стандартные методики испытаний, сможет определить оптимальное время приложения токоотводящего электрического потенциала, исходя из поставленных целей, условий и состояния теплотехнического устройства.The collector electric potential according to the present invention can be applied for various periods of time. The time of application of the potential is determined by the nature and degree of contamination of the metal surface, the composition of the water used, the temperature regime and the features of the heat engineering device, and other factors known to specialists in this field of technology. A person skilled in the art, using the information disclosed in the present description and using standard test methods, will be able to determine the optimal application time of the current-collecting electric potential, based on the goals, conditions and condition of the heat engineering device.
Величина токоотводящего потенциала, требуемая для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии, может быть определена специалистом в области коллоидной химии на основании сведений известных из уровня техники, например из книги Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. «Поверхностные силы», Москва, "Наука", 1985. Согласно некоторым вариантам реализации величина токоотводящего электрического потенциала находится в диапазоне от 10 В до 200 В, более предпочтительно от 60 В до 150 В, еще более предпочтительно от 61 В до 150 В. Значения токоотводящего электрического потенциала в диапазоне от 61 В до 150 В приводят к разряжению двойного электрического слоя, являющегося основой электростатической составляющей сил адгезии в накипи и, как следствие, разрушению накипи. Значения токоотводящего потенциала ниже 61 В являются недостаточными для разрушения накипи, а при значениях токоотводящего потенциала выше 150 В вероятно начало нежелательного электроэрозионного разрушения металла нагревательных трубок.The current-carrying potential required to neutralize the electrostatic component of the adhesion force can be determined by a specialist in the field of colloid chemistry based on information known from the prior art, for example, from the book Deryagin B.V., Churaev N.V., Muller V.M. “Surface forces”, Moscow, “Science”, 1985. According to some embodiments, the value of the current-carrying electric potential is in the range from 10 V to 200 V, more preferably from 60 V to 150 V, even more preferably from 61 V to 150 V. Values of the current-carrying electric potential in the range from 61 V to 150 V lead to the discharge of the double electric layer, which is the basis of the electrostatic component of the adhesion forces in the scale and, as a consequence, the destruction of the scale. Values of the current-carrying potential below 61 V are insufficient for the destruction of scale, and with values of the current-carrying potential above 150 V, the onset of undesirable electroerosive destruction of the metal of the heating tubes is likely.
Металлическая поверхность, к которой может быть применен способ согласно настоящему изобретению, может быть частью следующих теплотехнических устройств: нагревательных труб паровых и водогрейных котлов, теплообменников, бойлерных установок, испарителей, теплотрасс, систем отопления жилых домов и промышленных объектов в процессе текущей эксплуатации. Данный список является иллюстративным и не ограничивает список устройств, к которым может быть применен способ согласно настоящему изобретению.The metal surface to which the method according to the present invention can be applied can be part of the following heat engineering devices: heating pipes of steam and hot water boilers, heat exchangers, boiler plants, evaporators, heating mains, heating systems for residential buildings and industrial facilities during ongoing operation. This list is illustrative and does not limit the list of devices to which the method according to the present invention can be applied.
В некоторых вариантах реализации железосодержащий сплав, из которого выполнена металлическая поверхность, к которой может быть применен способ согласно к настоящему изобретению, может представляет собой сталь или другой железосодержащий материал, такой как чугун, ковар, фехраль, трансформаторную сталь, альсифер, магнико, альнико, хромистую сталь, инвар и др. Данный список является иллюстративным и не ограничивает список железосодержащих сплавов, к которым может быть применен способ согласно настоящему изобретению. Специалист в данной области техники на основании сведений, известных из уровня техники, сможет такие железосодержащие сплавы, которые могут быть использованы согласно настоящему изобретению.In some embodiments, the iron-containing alloy from which the metal surface is made to which the method according to the present invention can be applied may be steel or another iron-containing material, such as cast iron, carpet, fechral, transformer steel, alsifer, magnesium, alnico, chrome steel, Invar, etc. This list is illustrative and does not limit the list of iron alloys to which the method according to the present invention can be applied. A person skilled in the art, based on information known from the prior art, will be able to use such iron-containing alloys that can be used according to the present invention.
Водная среда, из которой способна образовываться накипь, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, представляет собой водопроводную воду. Водная среда также может представлять собой воду, содержащую растворенные соединения металлов. Растворенные соединения металлов могут представлять собой соединения железа и/или щелочно-земельных металлов. Водная среда также может представлять собой водную суспензию коллоидных частиц соединений железа и/или щелочно-земельных металлов.The aqueous medium from which scale can form, according to some embodiments of the present invention, is tap water. The aqueous medium may also be water containing dissolved metal compounds. The dissolved metal compounds may be iron and / or alkaline earth metal compounds. The aqueous medium may also be an aqueous suspension of colloidal particles of iron and / or alkaline earth metal compounds.
Способ согласно настоящему изобретению удаляет ранее образовавшиеся отложения и служит безреагентным средством очистки внутренних поверхностей в ходе эксплуатации теплотехнического устройства, обеспечивая в дальнейшем безнакипный режим его работы. При этом размеры зоны, в пределах которой достигается предотвращение образования накипи и коррозии, существенно превышает размеры зоны эффективного разрушения накипи.The method according to the present invention removes previously formed deposits and serves as a reagent-free means of cleaning the internal surfaces during operation of the heat engineering device, providing a further non-scale mode of operation. Moreover, the size of the zone within which the prevention of scale formation and corrosion is achieved significantly exceeds the size of the zone of effective scale destruction.
Способ согласно настоящему изобретению имеет следующие преимущества:The method according to the present invention has the following advantages:
- не требует применения реагентов, т.е. экологически безопасен;- does not require the use of reagents, i.e. environmentally friendly;
- прост в осуществлении, не требует специальных устройств;- easy to implement, does not require special devices;
- позволяет повысить коэффициент теплопередачи и повысить эффективность работы котлов, что существенно сказывается на экономических показателях его работы;- allows to increase the heat transfer coefficient and increase the efficiency of the boilers, which significantly affects the economic indicators of its operation;
- может использоваться как дополнение к применяемым методам докотловой обработки воды, так и отдельно;- can be used as an addition to the methods used for pre-boiler water treatment, or separately;
- позволяет отказаться от процессов умягчения и деаэрации воды, что во многом упрощает технологическую схему котельных и дает возможность значительно снизить затраты при строительстве и эксплуатации.- allows you to abandon the processes of softening and deaeration of water, which greatly simplifies the technological scheme of boiler rooms and makes it possible to significantly reduce costs during construction and operation.
Возможными объектами способа могут быть водогрейные котлы, котлы-утилизаторы, закрытые системы теплоснабжения, установки по термическому опреснению морской воды, паропреобразовательные установки и пр.Possible objects of the method can be hot water boilers, waste heat boilers, closed heat supply systems, thermal desalination plants for sea water, steam converting plants, etc.
Отсутствие коррозионных разрушений, накипеобразования на внутренних поверхностях открывает возможность для разработки принципиально новых конструктивных и компоновочных решений паровых котлов малой и средней мощности. Это позволит, за счет интенсификации тепловых процессов, добиться существенного уменьшения массы и габаритов паровых котлов. Обеспечить заданный температурный уровень поверхностей нагрева и, следовательно, уменьшить расход топлива, объем дымовых газов и сократить их выбросы в атмосферу.The absence of corrosion damage, scale formation on internal surfaces opens up the possibility for the development of fundamentally new design and layout solutions for small and medium-capacity steam boilers. This will allow, due to the intensification of thermal processes, to achieve a significant reduction in the mass and dimensions of steam boilers. Ensure a given temperature level of the heating surfaces and, therefore, reduce fuel consumption, the volume of flue gases and reduce their emissions into the atmosphere.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИEXAMPLE OF IMPLEMENTATION
Способ, заявленный в настоящем изобретении, был испытан на котельных заводах «Адмиралтейские верфи» и «Красный химик». Было показано, что способ согласно настоящему изобретению эффективно очищает внутренние поверхности котлоагрегатов от отложений. В ходе этих работ была получена экономия условного топлива 3-10%, при этом разброс значений экономии связан с различной степенью загрязненности внутренних поверхностей котлоагрегатов. Целью работы являлась оценка эффективности заявленного способа для обеспечения безреагентного, безнакипного режима работы паровых котлоагрегатов средней мощности в условиях качественной водоподготовки, соблюдения водно-химического режима и высокого профессионального уровня эксплуатации оборудования.The method claimed in the present invention was tested at the boiler plants "Admiralty Shipyards" and "Red Chemist". It was shown that the method according to the present invention effectively cleans the internal surfaces of boiler units from deposits. In the course of these works, an equivalent fuel saving of 3-10% was obtained, while the range of savings was associated with a varying degree of contamination of the internal surfaces of the boiler units. The aim of the work was to evaluate the effectiveness of the claimed method for providing a reagent-free, non-scale operation of medium-power steam boilers in conditions of high-quality water treatment, compliance with the water-chemical regime and a high professional level of equipment operation.
Испытание способа, заявленного в настоящем изобретении, проводилось на паровом котлоагрегате №3 ДКВр 20/13 4-ой Красносельской котельной Юго-Западного филиала ГУП «ТЭК СПб». Эксплуатация котлоагрегата проводилась в строгом соответствии с требованиями нормативных документов. На котле установлены все необходимые средства контроля параметров его работы (давления и расхода вырабатываемого пара, температуры и расхода питательной воды, давления дутьевого воздуха и топлива на горелках, разряжения в основных сечениях газового тракта котлоагрегата). Паропроизводительность котла поддерживалась на уровне 18 т/час, давление пара в барабане котла - 8,1…8,3 кг/см2. Экономайзер работал в теплофикационном режиме. В качестве исходной воды использовалась вода городского водопровода, которая соответствовала требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». Необходимо отметить, что количество соединений железа на вводе в указанную котельную, как правило, превышает нормативные требования (0,3 мг/л) и составляет 0,3-0,5 мг/л, что приводит к интенсивному зарастанию внутренних поверхностей железистыми соединениями.Testing of the method claimed in the present invention was carried out on a steam boiler No. 3 DKVR 20/13 of the 4th Krasnoselskaya boiler house of the South-Western branch of the State Unitary Enterprise “Fuel and Energy Complex St. Petersburg”. The operation of the boiler was carried out in strict accordance with the requirements of regulatory documents. The boiler has all the necessary means of controlling its operation parameters (pressure and flow rate of generated steam, temperature and flow rate of feed water, pressure of blast air and fuel on the burners, vacuum in the main sections of the gas path of the boiler). The boiler steam production was maintained at 18 t / h, the steam pressure in the boiler drum was 8.1 ... 8.3 kg / cm 2 . The economizer worked in a heating mode. As the source water, city water was used, which met the requirements of GOST 2874-82 “Drinking water”. It should be noted that the number of iron compounds at the input to the specified boiler room, as a rule, exceeds the regulatory requirements (0.3 mg / l) and is 0.3-0.5 mg / l, which leads to intensive overgrowing of the internal surfaces with glandular compounds.
Оценка эффективности способа производилась по состоянию внутренних поверхностей котлоагрегата.Evaluation of the effectiveness of the method was carried out according to the state of the internal surfaces of the boiler.
Оценка влияния способа согласно настоящему изобретению на состояние внутренних поверхностей нагрева котлоагрегата.Assessing the influence of the method according to the present invention on the state of the internal heating surfaces of the boiler.
До начала испытаний был произведен внутренний осмотр котлоагрегата и зафиксировано исходное состояние внутренних поверхностей. Предварительный осмотр котла был произведен в начале отопительного сезона, через месяц после его химической очистки. В результате осмотра выявлено: на поверхности барабанов сплошные твердые отложения темно-коричневого цвета, обладающие парамагнитными свойствами и состоящие, предположительно, из окислов железа. Толщина отложений составляла до 0,4 мм визуально. В видимой части кипятильных труб, преимущественно на стороне обращенной к топке, обнаружены не сплошные твердые отложения (до пяти пятен на 100 мм длины трубы с размером от 2 до 15 мм и толщиной до 0,5 мм визуально).Prior to testing, an internal inspection of the boiler was carried out and the initial state of the internal surfaces was recorded. A preliminary inspection of the boiler was carried out at the beginning of the heating season, a month after its chemical cleaning. The inspection revealed: on the surface of the drums, solid solid deposits of dark brown color, having paramagnetic properties and consisting, presumably, of iron oxides. The thickness of the deposits was up to 0.4 mm visually. In the visible part of the heating pipes, mainly on the side facing the furnace, not solid solid deposits were found (up to five spots per 100 mm of pipe length with a size of 2 to 15 mm and a thickness of up to 0.5 mm visually).
Устройство для создания токоотводящего потенциала, описанное в RU 2100492 С1, было присоединено в точке (1) к лючку (2) верхнего барабана с тыльной стороны котла (см. Фиг.1). Токоотводящий электрический потенциал был равен 100 В. Токоотводящий электрический потенциал поддерживался непрерывно в течение 1,5 месяцев. По окончании этого периода было произведено вскрытие котлоагрегата. В результате внутреннего осмотра котлоагрегата было установлено практически полное отсутствие отложений (не более 0,1 мм визуально) на поверхности (3) верхнего и нижнего барабанов в пределах 2-2,5 метров (зона (4)) от лючков барабанов (точки присоединения устройства для создания токоотводящего потенциала (1)). На удалении 2,5-3,0 м (зона (5)) от лючков отложения (6) сохранились в виде отдельных бугорков (пятен) толщиной до 0,3 мм (см. Фиг.1). Далее, по мере продвижения к фронту, (на удалении 3,0-3,5 м от лючков) начинаются сплошные отложения (7) до 0,4 мм визуально, т.е. на этом удалении от точки подключения устройства эффект способа очистки согласно настоящего изобретения практически не проявился. Токоотводящий электрический потенциал был равен 100 В. Токоотводящий электрический потенциал поддерживался непрерывно в течение 1,5 месяцев. По окончании этого периода было произведено вскрытие котлоагрегата. В результате внутреннего осмотра котлоагрегата было установлено практически полное отсутствие отложений (не более 0,1 мм визуально) на поверхности верхнего и нижнего барабанов в пределах 2-2,5 метров от лючков барабанов (точки присоединения устройства для создания токоотводящего потенциала). На удалении 2,5-3,0 м от лючков отложения сохранились в виде отдельных бугорков (пятен) толщиной до 0,3 мм (см. Фиг.1). Далее, по мере продвижения к фронту (на удалении 3,0-3,5 м от лючков), начинаются сплошные отложения до 0,4 мм визуально, т.е. на этом удалении от точки подключения устройства эффект способа очистки согласно настоящего изобретения практически не проявился.The device for creating a current-carrying potential described in RU 2100492 C1 was attached at point (1) to the hatch (2) of the upper drum from the back of the boiler (see Figure 1). The collector electric potential was 100 V. The collector electric potential was maintained continuously for 1.5 months. At the end of this period, the boiler was opened. As a result of the internal inspection of the boiler, it was found that there was almost no deposits (not more than 0.1 mm visually) on the surface (3) of the upper and lower drums within 2-2.5 meters (zone (4)) from the drum hatches (points of attachment of the device to create a current-carrying potential (1)). At a distance of 2.5-3.0 m (zone (5)) from the hatches, deposits (6) were preserved in the form of separate tubercles (spots) up to 0.3 mm thick (see Figure 1). Further, as you move towards the front (at a distance of 3.0-3.5 m from the hatches), solid deposits (7) up to 0.4 mm visually begin, i.e. at this distance from the connection point of the device, the effect of the cleaning method according to the present invention was practically not manifested. The collector electric potential was 100 V. The collector electric potential was maintained continuously for 1.5 months. At the end of this period, the boiler was opened. As a result of the internal inspection of the boiler, it was found that there was almost no deposits (not more than 0.1 mm visually) on the surface of the upper and lower drums within 2-2.5 meters from the drum covers (connection points of the device to create a current-carrying potential). At a distance of 2.5-3.0 m from the hatches, deposits were preserved in the form of separate tubercles (spots) up to 0.3 mm thick (see Figure 1). Further, as you move to the front (at a distance of 3.0-3.5 m from the hatches), continuous deposits of up to 0.4 mm visually begin, i.e. at this distance from the connection point of the device, the effect of the cleaning method according to the present invention was practically not manifested.
В видимой части кипятильных труб, в пределах 3,5-4,0 м от лючков барабанов, наблюдалось практически полное отсутствие отложений. Далее, по мере продвижения к фронту, обнаружены не сплошные твердые отложения (до пяти пятен на 100 п.мм с размером от 2 до 15 мм и толщиной до 0,5 мм визуально).In the visible part of the boiling pipes, within 3.5-4.0 m from the hatches of the drums, there was an almost complete absence of deposits. Further, as we moved to the front, not continuous solid deposits were found (up to five spots per 100 p.mm with a size of 2 to 15 mm and a thickness of up to 0.5 mm visually).
В результате этого этапа испытаний был сделан вывод о том, что способ согласно настоящему изобретению без применения каких-либо реагентов позволяет эффективно разрушать ранее образовавшиеся отложения и обеспечивает безнакипный режим работы котлоагрегата.As a result of this test phase, it was concluded that the method according to the present invention without the use of any reagents allows you to effectively destroy previously formed deposits and provides an unscaled mode of operation of the boiler.
На следующем этапе испытаний устройство для создания токоотводящего потенциала было присоединено в точке «В» и испытания продолжались в течение еще 30-45 суток.At the next stage of testing, a device for creating a current-carrying potential was connected at point "B" and the tests continued for another 30-45 days.
Очередное вскрытие котлоагрегата было произведено после 3,5 месяцев непрерывной эксплуатации устройства.The next opening of the boiler was made after 3.5 months of continuous operation of the device.
Осмотр котлоагрегата показал, что оставшиеся ранее отложения полностью разрушены и лишь в незначительном количестве сохранились на нижних участках кипятильных труб.Inspection of the boiler unit showed that the remaining sediments were completely destroyed and only in small quantities were preserved in the lower sections of the heating pipes.
Это позволило сделать следующие выводы:This allowed us to draw the following conclusions:
- размеры зоны, в пределах которой обеспечивается безнакипный режим работы котлоагрегата, существенно превышают размеры зоны эффективного разрушения отложений, что позволяет последующим переносом точки подключения токоотводящего потенциала произвести очистку всей внутренней поверхности котлоагрегата и далее поддерживать безнакипный режим его работы;- the size of the zone within which the boiler unit's operating mode is ensured is significantly higher than the effective destruction of deposits, which allows the subsequent transfer of the connection point of the collector potential to clean the entire internal surface of the boiler and further maintain a non-scaled mode of operation;
- разрушение ранее образовавшихся отложений и предотвращение образования новых обеспечивается различными по характеру процессами.- the destruction of previously formed deposits and the prevention of the formation of new ones is provided by various processes.
По результатам осмотра было принято решение продолжить испытания до конца отопительного периода с целью окончательной очистки барабанов и кипятильных труб и выяснения надежности обеспечения безнакипного режима работы котла. Очередное вскрытие котлоагрегата было произведено через 210 суток.Based on the results of the inspection, it was decided to continue testing until the end of the heating period with the goal of final cleaning of the drums and boiling pipes and ascertaining the reliability of ensuring a boiler-free operating mode. The next opening of the boiler was performed after 210 days.
Результаты внутреннего осмотра котла показали, что процесс очистки внутренних поверхностей котла в пределах верхнего и нижнего барабанов и кипятильных труб завершился практически полным удалением отложений. На всей поверхности металла образовалось тонкое плотное покрытие, имеющее черный цвет с синей побежалостью, толщина которого даже в увлажненном состоянии (практически сразу после вскрытия котла) не превышала 0,1 мм визуально.The results of the internal inspection of the boiler showed that the cleaning process of the internal surfaces of the boiler within the upper and lower drums and heating pipes ended with the almost complete removal of deposits. A thin dense coating was formed on the entire surface of the metal, having a black color with a blue tint, the thickness of which even when wet (almost immediately after opening the boiler) did not exceed 0.1 mm visually.
Одновременно подтвердилась надежность обеспечения безнакипного режима работы котлоагрегата при применении способа настоящего изобретения.At the same time, the reliability of ensuring a boiler-free operating mode of the boiler unit when applying the method of the present invention was confirmed.
Защитное действие магнетитовой пленки сохранялось до 2-х месяцев после отсоединения устройства, что вполне достаточно для обеспечения консервации котлоагрегата сухим способом при переводе его в резерв или на ремонт.The protective effect of the magnetite film lasted up to 2 months after disconnecting the device, which is quite sufficient to ensure the preservation of the boiler in a dry way when transferring it to a reserve or for repair.
Все ссылки, статьи, публикации и патенты и патентные заявки, цитируемые в настоящем документе, в полном объеме включены в него посредством ссылки.All references, articles, publications, and patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
Хотя настоящее изобретение было описано в отношении различных конкретных примеров и вариантов реализации изобретения, следует понимать, что это изобретение не ограничено ими и что оно может быть реализовано на практике в рамках объема приведенной ниже формулы изобретенияAlthough the present invention has been described with respect to various specific examples and embodiments of the invention, it should be understood that this invention is not limited to them and that it can be practiced within the scope of the following claims
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146220/02A RU2503747C2 (en) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146220/02A RU2503747C2 (en) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011146220A RU2011146220A (en) | 2013-05-20 |
| RU2503747C2 true RU2503747C2 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=48788922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011146220/02A RU2503747C2 (en) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2503747C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718458C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Corrosion prevention method of internal surface of steel pipes of water heat supply |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108706694A (en) * | 2018-06-01 | 2018-10-26 | 北京中电聚能新技术有限公司 | A kind of antis cale method and device based on the casting record of energy of a quantum information |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1751225A1 (en) * | 1987-12-16 | 1992-07-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method to prevent formation of scale at heat transfer surface |
| RU2128804C1 (en) * | 1997-12-24 | 1999-04-10 | Глухарев Николай Федорович | Process of evaporation of liquid |
| WO2004016833A2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-26 | Alcan International Limited | Electrochemical scale inhibition |
| RU2278911C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-06-27 | Сибирский Государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева | Method of the electrochemical cathodic cleansing of the metallic surfaces from the non-electroconductive materials |
-
2011
- 2011-11-15 RU RU2011146220/02A patent/RU2503747C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1751225A1 (en) * | 1987-12-16 | 1992-07-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method to prevent formation of scale at heat transfer surface |
| RU2128804C1 (en) * | 1997-12-24 | 1999-04-10 | Глухарев Николай Федорович | Process of evaporation of liquid |
| WO2004016833A2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-02-26 | Alcan International Limited | Electrochemical scale inhibition |
| RU2278911C2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-06-27 | Сибирский Государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева | Method of the electrochemical cathodic cleansing of the metallic surfaces from the non-electroconductive materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718458C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Corrosion prevention method of internal surface of steel pipes of water heat supply |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011146220A (en) | 2013-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Failure analysis on abnormal wall thinning of heat-transfer titanium tubes of condensers in nuclear power plant Part I: Corrosion and wear | |
| CN103510097A (en) | Low-corrosion and high-cleanness chemical cleaning method for condenser | |
| RU2503747C2 (en) | Method of prevention of limescale on heating pipes of water and steam boilers | |
| Vazdirvanidis et al. | Corrosion investigation of stainless steel water pump components | |
| Zhang et al. | Application of alternating electric field scale inhibition device in heat exchange station | |
| Ezuber et al. | A review of corrosion failures in shell and tube heat exchangers: roots and advanced counteractive | |
| CN107208879B (en) | The cleaning method of the fiery furnace wall tubes of direct current cooker | |
| CN201731807U (en) | Radiator descaler | |
| CN101555073A (en) | Digital intelligent scale-removing device | |
| Mobin et al. | The effect of heavy metal ions on the localized corrosion behavior of steels | |
| Meroufel et al. | Severe under-deposit corrosion inducing hydrogen embrittlement in water wall tubes | |
| Olczak et al. | Eco-innovative method of cleaning heat exchangers from boiler scale | |
| Li et al. | Investigation of chemical cleaning of supercritical superheater oxide scale | |
| RU2767674C1 (en) | Method of cleaning and passivating steam turbine condenser tubes inner surfaces from deposits | |
| Mobin et al. | Caustic corrosion failure of back wall riser tube in a high-pressure boiler | |
| Grabowski | Corrosion of Steel in Boilers—Attack by Dissolved Oxygen | |
| CN105316689B (en) | Chemical cleaning agent for natural gas water jacket heating furnace and cleaning method | |
| JP3004918B2 (en) | Apparatus for removing boiler and other pipe adhesion products | |
| Golovin et al. | Contemporary approaches to reducing scale formation in heat-exchange equipment | |
| Howell | Under Deposit Corrosion Mechanisms in Boilers | |
| Sinha | Aspects of failure of condenser tubes and their remedial measures at power plants | |
| KR20130094012A (en) | A steam generator reducing sludge and the method for manufacturing the tube sheet of a steam generator reducing sludge | |
| CN116062913A (en) | Friction nano generator and copper-based catalyst alloy collaborative scale prevention device | |
| CN201136812Y (en) | High-energy and high-efficiency water-magnetizing corrosion protectionscale-borer | |
| Vysoskaya et al. | RESEARCHES OF STRUCTURE OF CORROSION AND SCALE FORNATIONS IN PIPES SYSTEMS OF HEAT SUPPLY FOR SELECTION COMPOSITION OF WASHING SOLUTIONS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20161011 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161011 |