Czyszczenie chemiczne kotłów - Kotły parowe i wodne

Współczesne, , kotły parowe i wodne o wysokiej wydajności i sprawności są powszechnie używane w przemyśle do generowania ciepła wykorzystywanego w procesach produkcyjnych i do ogrzewania.

W rezultacie, wymagane ilości ciepła przechodzą w kotłach przez mniejszą metalową powierzchnię wymiany niż kiedykolwiek poprzednio. Sytuacja taka stawia m.in. nowe wymagania przed użytkownikami.

Koszt paliwa, zasilającego kotły, w wielu zakładach stanowi znaczącą część całkowitych kosztów zużywanej energii.

Energochłonność eksploatacji kotła zależy wprost od jego sprawności. Jednym z podstawowych warunków utrzymania niskiej energochłonności jest właściwe, regularne monitorowanie kotłów.

Szczególnie monitorowanie temperatury spalin, pozwala wykryć obniżenie sprawności kotła, wynikające ze zwiększenia największej straty – tak zwanej wylotowej (kominowej) – „ucieczki” energii z gorącymi gazami spalinowymi. Wzrost temperatury spalin (tak jak i zwiększenie zawartości tlenu w spalinach), sygnalizuje obniżenie sprawności kotła. W wielu kotłach możliwa jest poprawa efektywności związana z ograniczeniem straty wylotowej. Strata ta jest tym większa, im większa jest ilość spalin i im wyższa jest ich temperatura. Ilość spalin i ich temperatura, o czym często się zapomina, zależy między innymi od grubości i rodzaju kamienia kotłowego.

W przypadkach nieprawidłowej eksploatacji kotła (np. wytwarzania spalin o zbyt wysokiej temperaturze, dla podtrzymania wydajności kotła), strata kominowa może nawet przekraczać 20%. Przyczyną takiego stanu jest najczęściej zanieczyszczony osadem kocioł, który nie jest w stanie odebrać całej ilości ciepła wytwarzanej przez poprawnie pracujący palnik/palenisko kotła.

Substancja, ogólnie nazywana kamieniem kotłowym lub osadem, jest najczęściej mieszanką, o różnych udziałach, węglanu wapnia (kredy), krzemianu wapnia i magnezu, siarczanu wapnia (gipsu) i produktów korozji (tlenków metali). Właściwości izolujące poszczególnych rodzajów kamienia kotłowego różnią się znacznie i zależą głównie od składu chemicznego osadu, jego porowatości (gęstości) i grubości.

Jak cienkie powłoki kamienia kotłowego mogą powodować duże wzrosty temperatury metalu kotła oraz procentowe straty wydajności pokazuje Tabela 1*)

Tab.1*) Wpływ na kocioł najczęściej spotykanych kamieni

RODZAJ OSADU

Grubość osadu (mm)

Straty wydajności

Wzrost temperatury ścianki

Węglan wapnia

0,076mm

2,5%

31oC

Węglan wapnia

0,102mm

5,0%

90oC

Siarczan wapnia

0,229mm

2,5%

31oC

Siarczan wapnia

0,457mm

5,0%

90oC

Tlenek żelazowy

0,508mm

2,5%

31oC

*) Ciepłownictwo.pl

Innym przykładem zanieczyszczenia nowego kotła osadami jest zamontowanie go w starej instalacji. Dodatkowa wymiana pompy zasilającej może wywołać większe natężenia przepływu, przenosząc osad, z reguły produkty korozji, z pozostałej części instalacji do kotła.

Zawarte w wodzie zasilającej kotły zanieczyszczenia, powodują korozję oraz osadzanie się kamienia na powierzchniach wymiany ciepła. Samo występowanie osadu kotłowego, to również poważne zagrożenie korozyjne urządzeń i instalacji.

Regularne czyszczenie kotłów w elektrowniach i dużych siłowniach jest od bardzo długiego czasu oczywistością. Natomiast w szeroko rozumianym przemyśle i usługach często jest zaniedbywane, a przecież przynosi zwiększone bezpieczeństwo ruchowe, zmniejszone obciążenie środowiska, a poprzez obniżenie kosztów paliwa staje się szybko opłacalne.

Regularne czyszczenie urządzeń jest częścią nieodzownej profilaktyki.

Można za tym zapytać: „Dlaczego niektóre zakłady przemysłowe zaniedbują czyszczenie kotłów i „wydmuchują” swoje pieniądze przez komin?” Odpowiedź może być tylko jedna. Duża część użytkowników kotłów ciągle ma błędne wyobrażenie o dużych nakładach i kosztach chemicznego czyszczenia, zapominając o ciągle rosnących kosztach paliw. Inna z kolei część użytkowników jeszcze ciągle ma obawy, że „chemikalia mogą doprowadzić do uszkodzenia ich kotła”. Na to ostatnie można tylko odpowiedzieć: „Tysiące oczyszczonych z powodzeniem w Polsce kotłów przeczy tym obawom”.

Wdrożenie chemicznego czyszczenie kotłów i wymienników przynosi wymierne efekty ekonomiczne m.in. z tytułu:

  • oszczędności energii,
  • zwiększenia wydajności pracy instalacji i urządzeń,
  • zminimalizowanie awarii,
  • wyeliminowanie wymiany (całkowitej lub częściowej) urządzeń i instalacji.

O skutkach nienormalnej eksploatacji przekonują tzw. uszkodzenia niemechaniczne kotłów, między innymi z tytułu przegrzania metalu w wyniku osadów. Uszkodzenia te zmuszają do drogich napraw urządzeń, ich wymiany oraz przeprowadzenia przedwczesnych remontów średnich i kapitalnych. Degradacja kotłów spowodowana osadami, to w praktyce 100÷300% skrócenie ich żywotności. Kamień kotłowy może również spowodować zniszczenie ważnych elementów kotła, jak na przykład pompy, zawory, czy zwykłe rury, nawet wówczas, gdy kamień nie odkłada się bezpośrednio w nich. Powłoki kamienia kotłowego powodują zmniejszenie wymiany ciepła przez ścianki powierzchni ogrzewalnych, w wyniku ich kilkakrotnie mniejszego współczynnika przewodności cieplnej, co z kolei jest przyczyną obniżenia sprawności kotła i nadmiernego zużycia paliwa.

W Tablicy 2**) podano przykładowe wielkości przewodności cieplnej niektórych kamieni kotłowych i stali węglowej.

Tab.2**)

Kamień kotłowy

Temperatura (oC)

Gęstość (kg/m3)

Współczynnik przewodności cieplnej

(kcal/h m deg)

(W/m deg)

bogaty w gips

300

2000÷2700

0,60÷2,00

0,698÷2,326

bogaty w krzemiany

300

300÷1200

0,07÷0,20

0,081÷0,233

bogaty w węglany

300

1000÷2500

0,13÷2,00

0,151÷2,326

stal węglowa 0,1%C

100

300

7850

45

40

52,335

46,520

**) K.Ražnjević „Tablice cieplne z wykresami”. Wyd. N-T. W-wa 1964

Jak widać najgorszy kamień krzemianowy ponad 550 krotnie gorzej przewodzi ciepło niż stal węglowa.

Jaki kamień powstaje na powierzchni wymiany ciepła (jego skład chemiczny, porowatość) zależy od bardzo wielu czynników, między innymi od składu chemicznego wody zasilającej, zatężenia wody kotłowej, natężenia cieplnego powierzchni ogrzewalnej oraz intensywności odparowania wody.

Kamień twardy i ścisły powstaje przeważnie przy powolnym odparowaniu, natomiast miękki przy gwałtownym. Kamień gipsowy, bardzo ścisły i twardy, powstaje na powierzchniach o dużym obciążeniu cieplnym. Kamień krzemianowy, odznaczający się najniższym współczynnikiem przewodności cieplnej, który jest jednocześnie bardzo trudny do usunięcia, najczęściej spotyka się jako osad twardy i ścisły. Szybkość przekazywania ciepła jest wprost proporcjonalna do przewodności cieplnej powierzchni przekazujących ciepło. Obecność jakiegokolwiek kamienia na powierzchniach wymiany ciepła, może więc znacznie obniżać prędkość przekazywania ciepła, przy temperaturach gazów spalinowych rosnących wprost proporcjonalnie.

Nie dziwi za tym, że kamień kotłowy zmniejsza sprawność kotła, ale również procesu grzewczego, w instalacjach centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Odłożenie się kamienia o grubości 1mm na powierzchni wymiennika, zmniejsza jego sprawność o ok. 10%, tym samym zwiększa zużycie paliwa o podobną wartość. Szacuje się, że wzrost kosztów eksploatacji tych urządzeń, na skutek odkładania się kamienia kotłowego, wynosi średnio ok. 20%.

Jednym, często pomijanym, objawem pracy kotła z kamieniem kotłowym jest jego głośna praca, nie związana z jakąkolwiek jego wadą np. nieszczelnością czy awarią. Dotyczy to przeważnie kotłów wodnych. W niektórych strefach kotła wodnego dochodzi do zagotowywania się wody, która w następnej strefie, zgodnie z kierunkiem przepływu, ulega gwałtownej kondensacji (implozja pary w wodzie). Zjawisko to jest wolniejsze, mniej gwałtowne, w ciepłej lub gorącej wodzie. Następujące po sobie te dwa zjawiska, odpowiedzialne są za głośną pracę kotła. Przy kotłach dobrze izolowanych ten sygnał ostrzegawczy może być jednak niesłyszalny. Uszkodzone kotły zazwyczaj mają za sobą historię głośnego działania i prawie wszystkie zawierają zbyt dużą ilość osadu, niekoniecznie w miejscu pęknięcia.

Wiele kotłów gromadzi osady powodujące marnowanie narastająco, od 10 do 35% paliwa, w ciągu tylko 5 lat. Niewiele już wtedy brakuje, do całkowitego zniszczenia kotła. Koszty zanieczyszczonych kotłów w kraju sięgają setek milionów złotych. Dotyczy to również tysięcy „wodnych”, domowych instalacji centralnego ogrzewania. Nie popełni się wielkiego błędu, gdy straty te przyjmie się przeciętnie jako 10% zużytego paliwa. Przy średnim rocznym zużyciu gazu przez domowy kocioł 1500m3/rok, oszczędność, przy aktualnych cenach gazu, może wynosić około 300zł na rok. Oszczędność paliwa uzyskana dzięki utrzymaniu czystości wewnątrz kotła, wymaga znacznie mniejszych nakładów finansowych niż stosowanie innych rozwiązań oszczędzających paliwo.

Zaleceniem dla wszystkich użytkowników kotłów powinno za tym być:

  • Monitoruj wzrost temperatury gazów spalinowych.
  • Utrzymuj czystość kotłów (sadza/kamień kotłowy).

Zalety czyszczenia chemicznego:

  • duża skuteczność metod; osady rozpuszczają się szybko i skutecznie,
  • względnie niski koszt zabiegu,
  • szybkość wykonania operacji,
  • metody bezpieczne zarówno dla ludzi jak i urządzeń.

Nasza oferta dotyczy kompleksowych usług w zakresie oczyszczania urządzeń i instalacji z kamienia kotłowego, z wykorzystaniem najnowszych technologii. Dostarczamy potrzebne chemikalia i sprzęt.

Aby efekt czyszczący maksymalizować, do każdego rodzaju urządzenia i osadu stosujemy indywidualną technologię opracowaną na podstawie badań laboratoryjnych. Stosowane przez nas inhibitory skutecznie zabezpieczają materiały konstrukcyjnych urządzeń przed korozją.

Przedsiębiorstwo w tej branży działa od 30 lat. Nasze doświadczenie się liczy.

W dotychczasowej praktyce Przedsiębiorstwo zrealizowało około 600 czyszczeń chemicznych