533 338 873 501 019 127 biuro@chemiczneczyszczenie.pl

Problemy w czyszczeniu kotłów

W kotłach płomienicowo-płomieniówkowych – które są najczęściej czyszczone – zdarza się, że pomimo grubej warstwy osadu kamienia na powierzchni grzewczej, kocioł pracuje aż do nieuniknionej poważnej awarii. Nasze doświadczenie w czyszczeniu kotła parowego obejmuje ciekawy przypadek w zakładach mięsnych. Otóż przed czyszczeniem kotła, którego nam nieudostępniono do rewizji z uwagi na ciągłą pracę, postanowiliśmy sprawdzić faktyczną ilość osadu w kotle. Ocena wzrokowa była niemożliwa, ponieważ kocioł został wyłączony tuż przed naszym przyjazdem.  W tej sytuacji oceny dokonano poprzez pomiar wodomierzem ilości wpompowanej do kotła wody. Okazało się, że do kotła o całkowitej pojemności 4 m3  byliśmy w stanie wlać tylko 1 m3 – co oznacza – że w kotle było 3 m3  osadu do rozpuszczenia, a więc 8 razy więcej niż zadeklarowano. Ponadto już w trakcie czyszczenia okazało się, że większość płomieniówek jest sklejona kamieniem. W efekcie tak swoistego wyzwania, kocioł czyszczony był dwukrotnie łącznie przez 7 dni, a ostateczna cena usługi była dwukrotnie wyższa od planowanej.  Niestety para wodna jaka wydostawała się z kotła po spuszczeniu wody służącej do pomiaru uniemożliwiła nam zrobienie zdjęć.

Pozostając w temacie grubości osadu, zdjęcie [1] obrazuje grubość kamienia jaki odpadł z płomieniówek II i III ciągu w kotle parowym. Tak gruby osad izolował wymianę ciepła na powierzchni ogrzewalnej, w rezultacie czego aż 70% ciepła z palnika gazowego uchodziła do komina, nie mając możliwości wyprodukowania pary.  Przyczyną powstawania osadu była zła praca SUW oraz niedokładne usuniecie kamienia podczas poprzedniego czyszczenia. Pozostawione na płomienicy i płomieniówkach fragmenty nieusuniętego osadu szybko zapoczatkowują proces zakamienienia. Ponadto nieusunięty stary kamień będąc izolowany nowo tworzącymi się warstwami, wypala się w dużo wyższej temperaturze i w rezultacie jest trudnousuwalny.

Często nowy kamień, który narasta na starym, może mieć inny skład chemiczny, co wymaga zastosowania innej technologii chemicznego czyszczenia. Tak było również podczas czyszczenia kotła w Łodzi, gdzie na płomieniówkach – pod pierwszą grubą warstwą ciemnego osadu z dużą zawartością żelaza i krzemionki – występował twardy jak arcoroc wypalony gips [2]. W tej sytuacji pobranie w trakcie rewizji przed czyszczeniem reprezentatywnych próbek kamienia z miejsc najbardziej obciążonych cieplnie jest kwestią kluczową, która decyduje o powodzeniu procesu wyczyszczenia kotła. Absolutnie nie do przyjęcia jest pobieranie próbki kamienia z dna kotła w postaci łusek, które w wyniku naprężeń odpadły od płomieniówek. Jest to zazwyczaj luźno związany i jeszcze niewypalony osad, który zafałszuje próby symulacyjne.

Odkucie próbki z płomienicy przez dolna wyczystkę
Odkucie próbki z płomienicy przez dolną wyczystkę. Widoczne 4 warstwy osadu: brązowy węglan wapnia, czerwona krzemionka, szary siarczan (miejscami już gips), czarna korozja podosadowa

Taka różnorodność  kamienia  jaki powstaje na pierwszym nawrocie, na płomienicy i płomieniówkach wymaga podczas czyszczenia wielokrotnego cyrkulowania  różnych  roztworów chemicznych, w różnej temperaturze i w rożnym czasie, o czym decyduje miareczkowanie roztworów i określanie ich parametrów, w tym zwłaszcza poziomu jonów żelaza Fe+3. Zbyt duże zakamienienie powierzchni grzewczej kotła zwłaszcza na grodzi sitowej przy pierwszym nawrocie spalin, gdzie ich temperatura jest najwyższa i gdzie grubość osadu jest największa, powoduje przegrzewanie się płomienicy i płomieniówek, a zwłaszcza spawów na styku płomieniówek z grodziami sitowymi i powstawanie mikropęknięć. Zjawisko to często jest niewidoczne, ponieważ powstający osad kamienia kotłowego – chociaż jest sprawcą problemu – jednocześnie uszczelnia pęknięcia, aż do czasu poważniejszego przecieku i awarii. Konsekwencją tego jest najczęściej nieudana próba ciśnieniowa po zakończeniu czyszczenia, która ujawnia wszelkie nieszczelności spawów [4]. W takim przypadku, kocioł kwalifikowany jest do kolejnej naprawy.

Kolejnym winowajcą złego stanu powierzchni grzewczej kotła jest zaniedbanie pasywacji stali kotłowej (często palacze, którzy obserwowali prowadzone czyszczenie opowiadają nam o celowej z niej rezygnacji, „żeby było szybciej i taniej”). Taka praktyka grozi poważną korozją powierzchni grzewczej, a co obrazują głębokie zadawnione wżery na płomieniówkach w postaci korozji podosadowej [5]. Problem ten dotyczy zwłaszcza wężownic w wytwornicach pary [6], które pracują na większym obciążeniu. W skrajnych sytuacjach, zwłaszcza przy niedrożności rury odmulającej zatkanej łuskami osadu [7] i [8], które odpadły od płomieniówek, na

Rewizja wewnętrzna wytwornicy Clayton przy użyciu kamery endoskopowej. Powierzchnia wężownicy metalicznie czysta.
Rewizja wewnętrzna wytwornicy Clayton przy użyciu kamery endoskopowej. Powierzchnia wężownicy metalicznie czysta, ale widoczne wżery korozji podosadowej – decyzję o czyszczeniu podjęto zbyt późno

dnie walczaka tworzy się gruba warstwa kawałków kamienia i mułu [9], który z czasem ulega krystalizacji i już jako twardy osad szczelnie wypełnia całą przestrzeń miedzy dnem płaszcza, a płomienicą [10], a  w wyniku  dalszego  zwiększania  swojej objętości potrafi wydąć płomienicę [11] która przybiera kształt wulkanu. W takim skrajnym przypadku tylko ciągliwość stali kotłowej uratowała przed tragedią [12]. Dodam tylko, że aby zrobić zdjęcie [8], po wyrwaniu dekla włazu wyczystkowego, należało odkuć część osadu.

Te łuski kamienia skutecznie zatkały odmulanie
Te łuski kamienia skutecznie zatkały odmulanie

Przygotowanie kotła do chemicznego czyszczenia jest pracochłonne i obejmuje wykonanie wielu czynności, aby umożliwić podgrzewanie i cyrkulowanie roztworów czyszczących [13]. Samo czyszczenie obejmuje kilkanaście etapów, w tym podstawowe: płukanie wodą w celu usunięcia  luźnego   osadu;  pierwsza cyrkulacja roztworem chemicznym [14]; płukanie wodą do uzyskania właściwego odczynu pH; druga cyrkulacja w celu usunięcia pozostałych osadów [15]; ponowne płukania wodą do uzyskania właściwego odczynu pH;  trzecia (lub w razie potrzeby kolejne) cyrkulacja roztworem chemicznym; odmulania kotła z luźnych osadów;  końcowe płukania wodą do uzyskania właściwego odczynu pH i klarowności popłuczyn. W przypadku szczególnie twardego kamienia czas czyszczenia wydłuża się nawet dwukrotnie.

Przed spuszczeniem, użyte roztwory są neutralizowane do parametrów określonych w obowiązujących przepisach uzyskując w ten sposób status ścieków przemysłowych. Dla zabezpieczenia kotła przed korozją, bezpośrednio po ostatnim płukaniu, realizowany jest proces pasywacji odkamienionych powierzchni [16] [17] .

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach i instalacjach energetycznych, „…prace w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego, określone w ogólnych przepisach bezpieczeństwa i higieny pracy jako prace szczególnie niebezpieczne, powinny być wykonywane co najmniej przez dwie osoby. ust. 15. Do prac wykonywanych przy urządzeniach i instalacjach energetycznych w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego należy zaliczyć w szczególności prace wymagające stosowania chemicznych środków służących do czyszczenia kotłów, rurociągów, zbiorników ciśnieniowych, odwadniaczy, odolejaczy i zasobników ciśnieniowych”. Wobec powyższego, podczas chemicznego czyszczenia – z uwagi na żrący charakter stosowanych chemikaliów oraz szkodliwość powstałych oparów i gazów – pracownicy realizujący czyszczenie muszą stosować odpowiednią odzież ochronną (atestowany kombinezon z kapturem, rękawice i buty) oraz używać maski przeciwgazowej z odpowiednim wkładem [18].

Do szczególnie trudnych czyszczeń należy odkamienianie starszych kotłów z rusztem węglowym, gdzie przy stosunkowo małej wielkości powierzchni grzewczej (np. 125 m2), ich pojemność wodna wraz z przestrzenią parową przekracza 15 a nawet 20 m3. Te wiekowe już kotły przeszły wiele czyszczeń (udanych i nieudanych), a na ich powierzchni grzewczej znaleźć można wypalone osady, których nie usunięto w poprzednich czyszczeniach. W takich przypadkach może czasem pozostać część nieusuwalnego kamienia. Dopuszcza się, że może ona występować max. na 5% powierzchni grzewczej.
Większa pojemność wodna dużych kotłów wymaga zakupu zdecydowanie większej ilości chemikaliów, w celu przygotowania roztworów czyszczących o odpowiednio skutecznym stężeniu roboczym, jakie każdorazowo określa się w trakcie prowadzonych badań stymulacyjnych, dla opracowania optymalnej technologii czyszczenia. Zwiększenie stężenia roboczego tylko o 3% powoduje wzrost masy chemikaliów o kilka ton. Ponadto z uwagi na małą średnice rury spustowej oraz dużą pojemność kotła, wydłuża się proces płukania.
Aby dobrze wyczyścić kocioł parowy o pojemności 2-4 m3 potrzeba 48 godzin. Przy osadzie wielowarstwowym lub zwiększonej pojemności kotła do 6-10 m3 czas wydłuża się do 72 godzin. Kotły o pojemności 15-20 mwymagają czyszczenia i odmulenia przez 4 doby, duże kotły lub zakamienione osadem o wyższej zawartości krzemionki  i siarczanów nawet 5-6 dób. Tak trudne osady występują m. inn. w Białymstoku.

1214

Opracował dr. inż. Leszek Ziółkowski.
Wszystkie prawa zastrzeżone. Powielanie bez zgody autora zabronione.