02 марта 2016г.
Аннотация.
В статье рассмотрены причины возникновения внутренних загрязнений в паровых и водогрейных котлах и приведены примеры из практики проведения технических обследований оборудования.
Ключевые слова: техническое диагностирование; котел; внутренняя поверхность; отложения.
APPEARANCE CAUSES OF INTERNAL CONTAMINANT IN STEAM AND HOT-WATER BOILERS
1Igor Dudochkin, 2Yaroslav Ovchinnikov, 3Kuhta Michael
1A head of the nondestructive testing laboratory, an expert Ltd. «ExpertServisProekt», Ufa
2Deputy general director for diagnosis, an expert
Ltd. «ExpertServisProekt», Ufa
3Expert of the nondestructive examination laboratories, expert visual and measuring testing level II Ltd. «ExpertServisProekt», Ufa
Abstract.
The article provides the causes of internal contamination in steam and hot water boilers and examples from practice technical surveys of equipment.
Keywords: technical diagnosis, boiler, inside surface, buildup.
Техническое диагностирование котлов, проводимое при экспертизе промышленной безопасности, а так же технические освидетельствования котлонадзорного оборудования, часто заставляют специалистов, их проводящих, обращать внимания на отложения, обнаруживаемые на внутренних поверхностях объектов. На наличие это дефекта в обязательном порядке необходимо обращать внимание ответственных лиц организаций - владельцев.
Хотя, перед наружным и внутренним осмотрами котел в соответствии с требованиями пункта 376 ФНП в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», должен быть тщательно очищен от накипи, сажи, золы и шлаковых отложений, полностью избавиться от них бывает очень сложно. С чем же связано появление загрязнений в котле?
После монтажа котлов загрязненность их внутренней поверхности вызвана в основном отложением на ней оксидов железа. Внутренняя поверхность котла может быть загрязнена также сварочным гратом, песком, землей и другими посторонними предметами. На котлах, находящихся в эксплуатации, внутренние отложения состоят в основном из кальциевых соединений и оксидов железа.
Причинами образования отложений являются: выделение труднорастворимых солей в процессе упаривания воды, оседание взвешенных веществ, находящихся в воде или паре, коррозия металла.
Солевые отложения в основном встречаются у котлов низкого и среднего давления. Если отложения появились на котлах высокого давления, то это свидетельствует о неэффективной работе водоподготовительного оборудования или о наличии присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин.
Наносные загрязнения (в виде рыхлого слоя) характерны для барабанных котлов высокого давления, где применяется фосфатирование котловой воды, и чаще всего располагаются над солевыми или коррозионными отложениями. Коррозионные отложения образуются в результате стояночной коррозии и коррозии металла в среде воды или пара при эксплуатации котла.
Вместе с питательной водой в котел поступают различные минеральные примеси, в том числе соединения кальция и магния, оксиды железа, алюминия, меди и др. Накапливаясь в котле по мере испарения воды, эти примеси после наступления состояния насыщения начинают выпадать в виде кристаллов. Центрами кристаллизации служат шероховатости на поверхности нагрева, а также взвешенные и коллоидные частицы, находящиеся в воде.
Вещества, кристаллизующиеся на поверхности нагрева, образуют плотные и прочные отложения - накипь. Накипь, как известно, имеет низкий коэффициент теплопроводимости, составляющий 0,1 - 0,2 Вт/ (м*К). поэтому даже малый слой накипи приводит к резкому ухудшению условий охлаждения поверхностей нагрева, в результате чего повышается температура металла. При этом у поверхности нагрева, расположенной в области высоких температур (экраны, фестоны, первые ряды труб конвективного пучка), температура металла может превысить предельную по условиям прочности, после чего начинается образование отудил с утонением стенок трубы, затем появляется свищ – отверстие (см. Рисунок 1) вдоль образующей трубы, через которое с большой скоростью вытекает струя воды, и котел приходится останавливать. Кроме того, наличие накипи ведет к увеличению расхода топлива при эксплуатации котла.
В качестве примера,
иллюстрирующего опасность возникновения отложений на внутренних поверхностях котла, рассмотрим результаты одного
технического освидетельствования из практики
работы авторов статьи.
При техническом освидетельствовании специалистами парового
котла ДЕ-4-14, были обнаружены следующие дефекты: труба
левого бокового (газоплотного) экрана и труба фронтового экрана в нижней части имели следы сильного перегрева (окалинообразование) и разрушения. Нижняя часть труб покрыта
окалиной значительной толщины.
При внутреннем осмотре со стороны нижнего барабана
установлено, что эти трубы забиты накипью
(шламом). В других трубах
так же имеются значительные шламовые
отложения. При ультразвуковой толщинометрии труб было выявлено
недопустимое утонение
в зоне перегрева до 1 мм. По результатам освидетельствования дефектные трубы были заглушены и проведена отчистка
котла от шлама. На Рисунке 2 мы видим случай
разрушение трубы в следствии полного
перекрытия сечения шламовыми отложениями.
На режим работы котла вредное влияние оказывает повышенные щелочность воды, что может привести
к вспениванию воды в барабане
и в предельном случае - к заполнению вспененной
водой всего парового
объема барабана.
Вспениванию воды способствует содержание
в ней органических соединений аммиака.
В таких условиях
сепарационные устройства не обеспечивают отделение воды от пара и воды из барабана, содержащая различные примеси,
может поступать в перегреватель, создавая опасность его загрязнения и нарушения нормальных условий работы. Повышенная относительная щелочность может явиться причиной
появления щелочной коррозии
металла, а так же трещин
в местах вальцовки
труб в коллекторы и барабан.
Особенно это становится опасным при наличии дефектов
в вальцовочных соединениях. Так, при неплотности вальцовочных соединений происходит выпаривание котловой воды в зазорах, что сопровождается резким увеличением щелочности
и, как следствие, коррозионным растрескиванием тела барабана (межкристаллитная или щелочная коррозия).
Практика показывает, что избавиться от накипи и шлама внутри котла
даже при налаженном водно- химическом режиме не удается, поэтому, постоянный надзор за состоянием внутренних поверхностей оборудования
и соблюдение требований правил по промышленной безопасности является непременным условием нормальной работы котла.
Список литературы
1. Федеральные нормы и правила
в области промышленной безопасности «Правила
промышленной безопасности опасных производственных объектов,
на которых используется оборудование, работающее
под избыточным давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору
от 25 марта 2014 г. № 116.
