Файл: Цирульников, Л. М. Защита газомазутных котлов от сернокислотной коррозии [монография].pdf

ний со стеклянной и металлической поверхностью. За счет повышенных потерь при прокаливании существенно изменялось соотношение других компонентов в отложениях отобранных с кварцевого змеевика. Этот эффект многократно подтвержден в исследованиях эмалевых покрытий на стеклянной основе.

Знание состава и структуры отложений, образующихся на низко­ температурных поверхностях нагрева, позволяет выявить и установить необходимый или желательный уровень температуры стенки за счет предварительного подогрева воздуха до воздухоподогревателя, что дает возможность снизить скорость сернокислотной коррозии.

Рис. 24. Изменение температур стенки образцов опытного змеевика при пуске дроби на опытно-про мышленном котлоагрегате:

1, 2, 3 — начальная, средняя и конечная петли змеевика; пунктиром обозначен момент пуска дроби.

Исследование низкотемпературных отложений позволяет наме­ тить два пути очистки и предотвращения загрязнения низкотемпера­ турных поверхностей нагрева агрессивными отложениями.

Высокую водорастворимость целесообразно использовать для спо­ соба, основанного на периодическом растворении и смыве большого количества отложений струей воды. На основе относительно слабого сцепления рыхлых отложений с металлом и медленного темпа роста от­ ложений рационально применять профилактические способы— дробевую очистку для труб рекуперативного воздухоподогревателя и очист­ ку паровой (или воздушной) струей для набивки регенеративного воз­ духоподогревателя.

Способ очистки низкотемпературных поверхностей нагрева котель­ ных агрегатов от золовых отложений и продуктов коррозии определя­ ется обычно конструкцией отдельных элементов агрегата, а также качеством мазута и другими факторами.

Для очистки экономайзеров и трубчатых воздухоподогревателей, как правило, используется дробевой способ, подробно изученный Н. В. Кузнецовым, Г. И. Лужковым, Л. И. Кроппом (1966), он не вы­ зывает существенных осложнений в период эксплуатации.

47

В то же время методы очистки РВГ1 изучены недостаточно. До по­ следних 5 лет применяли лишь струйный с использованием в качестве рабочего агента воды, сжатого воздуха, перегретого и насыщенного пара. Этот метод основан на использовании значительной кинетичес­ кой энергии струи очищающего агента.

Данные отдельных авторов об эффективности использования раз­ личных агентов для очистки РВП мазутных и газомазутных котлов существенно различаются между собой, поэтому и основанные на этих данных рекомендации неодинаковы. Так, И. И. Надыров и А. Я. Анто­ нов (1965) рекомендуют использовать в качестве очищающего агента щелочную воду, а Л. А. Гойхман, Л. Г. Мадоян, Ю. Я. Мигалин (1965), П. И. Янко, А. А. Степанов, А. П. Бойко (1964) — техническую.

Анализ опыта электростанций Башкирэнерго по очистке РВП от от­ ложений, проведенный Н. И. Верховским и др. (1970), показал, что использование щелочной и технической воды не всегда дает желаемый эффект: в ряде случаев сопротивление РВП и температура уходящих га­ зов не восстанавливаются до первоначальных значений, а сернокислот­ ная коррозия низкотемпературной набивки РВП протекает, как пра­ вило, относительно быстро.

Н. И. Верховский, Г. К. Красноселов, Е. В. Машилов, Л. Μ. Ци­ рульников провели сравнительный анализ известных способов очистки РВП с применением различных агентов. Установлено, что обдувка РВП насыщенным паром, а также низкопотенциальным перегретым паром, как правило,, не приводит к желаемому эффекту, который позволил бы обеспечить номинальную нагрузку и восстановить первоначальное гидравлическое сопротивление.

Несколько большим эффектом характеризуется промывка РВП технической водой, обеспечивающая длительную работу котла с но­ минальной нагрузкой, хотя она и не приводит к полному восстановле­ нию первоначального сопротивления, вызывает резкое повышение скорости сернокислотной коррозии и связанную с этим ежегодную замену низкотемпературной набивки «холодного» слоя РВП (иногда и 2 раза в год). Промывка РВП перегретой водой не приводит к пол­ ному восстановлению первоначального сопротивления, что в отдель­ ных случаях лимитирует работу котлоагрегата с номинальной на­ грузкой (Кузнецов, 1966).

В связи с указанными недостатками безусловный интерес должна представлять промывка набивки РВП раствором, содержащим инги­ битор сернокислотной коррозии. Это позволило бы также снизить интенсивность коррозии и обеспечить работу котла с номинальной нагрузкой.

Большой интерес, кроме того, представляет способ, основанный на периодической обдувке РВП высокопотенциальным перегретым паром. Он может позволить длительный период поддерживать номинальную нагрузку в условиях малого роста гидравлического сопротивления. Можно ожидать, что если и потребуются водные промывки РВП, то количество и частота их будут относительно невелики. Это позволит

48

существенно снизить интенсивность коррозионных разрушений низко­ температурной набивки РВП и продлить срок ее службы.

Широкое распространение получила и термическая очистка РВП путем кратковременного (20—40 мин.) разогрева теплообменной на­ бивки дымовыми газами до температуры, превышающей точку росы, при этом воздух байпасируется помимо РВП, а температура дымовых газов после воздухоподогревателя практически равна температуре ' газов до него (270—320° С). При разогреве набивки серная кислота, сконденсированная на ней, интенсивно испаряется, а отложения под­ сушиваются. Вследствие значительной разности коэффициентов линей­ ного расширения металлической поверхности нагрева и образовавших­ ся на них отложений происходит их термическое разрушение с после­ дующим выносом разрушенных отложений потоком дымовых газов.

Опыт применения этого способа показывает, что скорость корро­ зии набивки РВП составляет при коэффициенте избытка воздуха 1,15 сравнительно небольшую величину — 0,5—0,85 г/м2 • час, аэродина­ мическое сопротивление РВП не меняется в течение 4 месяцев работы на высокосернистом мазуте при увеличении за тот же период темпе­ ратуры уходящих газов на 8° C и присосов воздуха в РВП на 10% (Ha-

дыров, 1973).

• 1 В других случаях присосы воздуха в РВП растут значительно быст­ рее, в 2—4 раза. Кроме того, на дымосос, хотя и кратковременно, воз­ действуют горячиедымовые газы, что снижает его надежность. Наконец,

пламенения сажи (около 300° С), повышает опасность возникновения пожаров в воздухоподогревателях. Поэтому рассмотренный способ очистки регенеративных воздухоподогревателей нужно применять с большой осторожностью. На наш взгляд, он более перспективен для трубчатых воздухоподогревателей.

ОСЛАБЛЕНИЕ СЕРНОКИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА НАБИВКИ РВП

ЗА СЧЕТ ВВОДА В ПРОМЫВОЧНЫЙ РАСТВОР ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ

C целью снижения интенсивности коррозии в период промывок РВП проведено лабораторное изучение эффективности ввода в промы­ вочный раствор различных ингибиторов коррозии.

Известно, что ингибиторы представляют собой соединения, молеку­ лы которых состоят из углеводородного радикала, связанного с функ­ циональной группой, содержащей азот, кислород, серу и другие ато­ мы. Подробно ингибиторы коррозии и механизм их действия описаны Т. А. Киселевым (1949), Б. Н. Овчинниковым, А. В. Верещагиным и Н. Г. Журавлевой (1954), А. К. Ефимовой и А. Μ. Шатуновой (1966),

Дж. И. Брегманом (1966) и другими. Действие ингибитора основано на образовании за счет адсорбции его молекул водоотталкивающих защитных пленок на поверхности металлов. Адсорбция предполагает возникновение на поверхности раздела твердой и жидкой фазы повы­

шенной концентрации ингибитора, в результате чего происходит сцеп­ ление между атомами металла и молекулами ингибитора.

Ун иверсальных ингибиторов коррозии не существует, поэтому очень важно правильно выбрать ингибитор для конкретного характера кор­ розии, так как известно, что ингибиторы, весьма эффективные в одних

Поскольку механизм коррозии может претерпевать значительные изменения под влиянием различных факторов, то и механизм инги­ бирования также будет меняться в зависимости от факторов, вызываю­ щих коррозию, и от химической природы ингибитора.

Замедление коррозионного процесса в кислотах осуществляется обычно путем зведення в агрессивный раствор органических веществ. Особенно высокими тормозящими свойствами обладают амины, аль­ дегиды, кетоны, фенолы, алкалоиды, серосодержащие органические вещества. Однако конкретных данных о влиянии отдельных ингиби­ торов на коррозию углеродистой стали в растворах серной кислоты при температурах, близких к температурным условиям в период про­ мывок, нет.

В лабораторных условиях проверялось действие серной кислоты на металл в присутствии 6 ингибиторов, положительно зарекомендо­ вавших себя в других условиях. Скорость коррозии определялась по уменьшению веса металлических образцов, выполненных из стандарт­ ной набивки «холодного» слоя РВП, отнесенного к единице поверхнос­ ти за единицу времени (г/M2 ■ час). Размер образцов 35 × 20 мм.

Перед опытами образцы очищались механическим путем, отмы­ вались конденсатом, высушивались в сушильном шкафу при темпе­ ратуре ПО—120o C и взвешивались на аналитических весах с точно­ стью до 0,0002 г. Обработанные образцы погружались в серную кислоту концентрацией от 5 до 70% с ингибитором и без него или в сосуд с раст­ воренными в воде низкотемпературными отложениями и выдержива­ лись в термостате при заданной температуре. Опыты проводились при 3 уровнях температур (50, 70, 90° С), близких к температуре стенки набивки «холодного» слоя РВП в период промывки.

В период опытов выполнена также проверка достаточности раство­ римости ингибиторов в промывочной воде и влияния их на раство­ римость отложений.

Первая серия опытов проведена с формалином (40%-ный водный раствор формальдегида), являющимся хорошим ингибитором для со-, ляной кислоты и нашедшим применение для защиты оборудования при добыче и переработке высокосернистых нефтей. C ростом концентра­ ции кислоты до 30% скорость коррозии образцов без ингибиторов воз­ растает при всех уровнях температур, а при дальнейшем повышении концентрации она падает. Ввод формалина в количестве 1 г на 200 см3 раствора кислоты позволяет в 3—12 раз снизить скорость коррозии. C ростом температур отмечается снижение эффективности действия

50

формалина, что объясняется его летучестью. В условиях РВП, где температура металла в процессе промывок может оказаться более 90° С, эффективность действия формалина, несомненно, снизится.

Проверялось также влияние формалина на скорость коррозии об­ разцов в водном растворе низкотемпературных отложений, отобранных с РВП котла ТГМ-84, в которых содержание свободной серной кисло­ ты составляло 15,4%. В зоне актуальной для РВП температуры стенки

Таким образом, применение формалина в качестве ингибитора ока­ зывается нецелесообразным в связи с его летучестью в условиях про­ мывок поверхностей нагрева, относительно невысоким ингибирующим действием и токсичностью формалина.

Следующие серии опытов были выполнены с ингибиторами ИКБ-2 и ИКБ-4, разработанными в БашНИИНП. Дозировка ингибитора со­ ставляла 1 г на 200 см3 раствора серной кислоты. Наблюдается’примерно одинаковый эффект от применения ингибитфров ИКБ-2 и ИКБ-4 в растворах кислоты. В то же время нужно учесть, что ИКБ-2 — ме­ нее вязкое вещество и легче растворяется в воде. Ингибитор ИКБ-4 необходимо предварительно расплавить нагреванием.

Данные о коррозионной стойкости образцов в растворе отложений с содержанием свободной серной кислоты 10,5% в присутствии инги­ битора ИКБ-2 свидетельствуют о том, что несмотря на значительную дозировку ингибитора скорость коррозии образцов снижается только

в1,5—2,5 по сравнению с опытами без ингибитора.

ВБашНИИНП разработан также ингибитор ACH — азотистое сое­ динение нефти. Эффективность действия его проверялась в растворах

исерной кислоты, и отложений с поверхностей нагрева РВП. Эффект от применения ACH в «чистой» серной кислоте высок, причем с повы­ шением температуры от 50 до 90o C скорость коррозии в присутствии ингибитора резко снижается. Ввод примерно тех же количеств инги­ битора ACH в раствор с отложениями (хотя скорость коррозии образ­ цов снижается и в меньшей степени) дает заметный эффект. Применение этого ингибитора в количестве 1—2% от веса промывочной воды позво­ лило бы снизить скорость коррозии набивки РВП в 8—10 раз, но

пока промышленность не приступила к широкому выпуску этого инги­ битора.

Проведены также опыты с кубовыми остатками производства гер­ бицидов, которые в определенных условиях характеризуются ингиби­ рующим действием. Они представляют собой смесь дихлорфенола (47—48%), дихлорфеноксиуксусной кислоты (45—48%), влаги (до 3%) и хлористого натрия (1—5%). Проверка их действия дала отрица­ тельные результаты— в их присутствии скорость сернокислотной кор­ розии образцов увеличивалась в 2—3 раза.

За рубежом накоплен опыт использования ингибиторов, имеющих в своем составе пиридин или его производные (Wickert, 1959; Девис и Александер, 1960). При вводе этих ингибиторов в дымовые газы в зоне

4*