RU2655437C1 - Method of chemical protection of boiler equipment - Google Patents

Method of chemical protection of boiler equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2655437C1
RU2655437C1 RU2017111858A RU2017111858A RU2655437C1 RU 2655437 C1 RU2655437 C1 RU 2655437C1 RU 2017111858 A RU2017111858 A RU 2017111858A RU 2017111858 A RU2017111858 A RU 2017111858A RU 2655437 C1 RU2655437 C1 RU 2655437C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boiler
equipment
boiler equipment
result
chemical
Prior art date
Application number
RU2017111858A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Гаевский
Александр Николаевич Сердюк
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority to RU2017111858A priority Critical patent/RU2655437C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655437C1 publication Critical patent/RU2655437C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G13/00Appliances or processes not covered by groups F28G1/00 - F28G11/00; Combinations of appliances or processes covered by groups F28G1/00 - F28G11/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical protection of boiler equipment. Method of chemical protection of boiler equipment is that a reservoir with natural limestone consisting of calcium carbonate is inserted into boiler furnace, which, as a result of the action of high temperature, decomposes into calcium oxide, carbon dioxide and crystalline hydrates, which then with the exhaust gases along the whole path of the gas path, settling on the internal walls of the equipment of the boiler unit, form a glassy film, which in the future is a natural protection against any aggressive environment generated by the combustion of high-sulfur fuel oil.
EFFECT: invention allows to reduce the influence of the aggressive chemical medium formed as a result of the combustion of high sulfur fuel oil on all elements of the boiler equipment.
1 cl, 1 dwg

Description

Способ химической защиты котельного оборудования относится к методам защиты технологических агрегатов от агрессивной среды, а конкретно к средствам нейтрализации сернистых отложений, образуемых на поверхностях котельного оборудования, работающего на жидком топливе (мазут), и может быть применен в котельных различного назначения как способ увеличения надежности работы, межремонтного цикла и соответственно жизненного цикла оборудования.The chemical protection method for boiler equipment relates to methods for protecting technological units from aggressive environments, and in particular to means for neutralizing sulfur deposits formed on the surfaces of liquid fuel boiler equipment (fuel oil), and can be used in boiler houses for various purposes as a way to increase the reliability of operation , overhaul cycle and, accordingly, the equipment life cycle

Данное предложение является промышленно применимым, так как при разработке технологии использовались распространенные материалы, известные в мировой строительной и горнодобывающей области компоненты, способы и приемы.This proposal is industrially applicable, since the development of the technology used common materials known in the world of construction and mining, components, methods and techniques.

Из сведений об уровне техники известны аналоги №1153226 «Композиция для отмывки отложений с поверхностей нагрева котлов и парогенераторов» МПК: F28G 9/00. Предложенная композиция повышает железоемкость при аналогичных концентрациях содержания оксида кальция на поверхности элементов котельного оборудования. Скорость коррозии образцов стали 20 в предложенных составах снижается в 2,0-3 раза по сравнению с известными составами. Таким образом, использование изобретения по сравнению с известной композицией обеспечивает более эффективную отмывку отложений котлов и парогенераторов и уменьшение скорости коррозии оборудования. Предложенная композиция не обладает токсичными свойствами и является более универсальной, состав У 630 4,50; 812 5,54; 1340 8,00; 350 15,00. Указанное изобретение относится к моющим композициям для очистки металлических поверхностей, в частности к моющим композициям для отмывки отложений с поверхностей нагрева котлов и парогенераторов.From the information about the prior art analogues are known No. 1153226 "Composition for washing deposits from the heating surfaces of boilers and steam generators" IPC: F28G 9/00. The proposed composition increases iron consumption at similar concentrations of calcium oxide on the surface of the elements of boiler equipment. The corrosion rate of steel samples 20 in the proposed compositions is reduced by 2.0-3 times compared with the known compositions. Thus, the use of the invention in comparison with the known composition provides a more efficient washing of deposits of boilers and steam generators and a decrease in the corrosion rate of equipment. The proposed composition does not have toxic properties and is more versatile, the composition of U 630 4.50; 812 5.54; 1340 8.00; 350 15.00. The specified invention relates to detergent compositions for cleaning metal surfaces, in particular to detergent compositions for washing deposits from the heating surfaces of boilers and steam generators.

Данный способ очистки поверхностей обладает следующими недостатками:This method of cleaning surfaces has the following disadvantages:

- требуется приготовление специальных дорогостоящих химических композитов;- requires the preparation of special expensive chemical composites;

- требуются специальные условия для использования;- requires special conditions for use;

- сложно наносить на очищаемую поверхность, в том числе в трудно доступных местах котельного агрегата.- it is difficult to apply to the surface to be cleaned, including in hard to reach places of the boiler unit.

Известно еще одно устройство №642599 «Устройство для сброса шлаковых отложений с поверхностей нагрева», МПК: F28G 7/00. Область применения данного устройства ограничена применением так, как необходимо использовать специальное виброгенерирующее оборудование, которое может отрицательно влиять на плотность стыков трубного соединения котлов.Another device No. 642599 “Device for the discharge of slag deposits from heating surfaces” is known, IPC: F28G 7/00. The scope of this device is limited to use as it is necessary to use special vibration-generating equipment, which can adversely affect the density of the joints of the pipe connection of the boilers.

Кроме того, еще в ряде патентов «Композиции на основе жидкого стекла с различными наполнителями - вспученный перлит, доломит (RU 2126776, 1999), с полыми микросферами золы-уноса (SU 1724524, 07.04.1992), со смесями стеклянных микросфер с микросферами в виде дымовых отходов сжигания топлива с размером частиц 10-300 мкм (RU 2098379, 10.12.97), недостатками которых является то, что технология и композиция материалов достаточно дорогие, имеют более низкие характеристики теплопередачи, следовательно влияет на КПД устройства котельного оборудования (котел, экономайзер).In addition, in a number of patents “Compositions based on water glass with various fillers - expanded perlite, dolomite (RU 2126776, 1999), with hollow microspheres of fly ash (SU 1724524, 04/07/1992), with mixtures of glass microspheres with microspheres in in the form of flue waste of fuel combustion with a particle size of 10-300 microns (RU 2098379, 10.12.97), the disadvantages of which are that the technology and composition of the materials are quite expensive, have lower heat transfer characteristics, therefore, it affects the efficiency of the boiler equipment (boiler, economizer).

При использовании предложенного способа химической защиты котельного оборудования исключаются перечисленные недостатки указанных аналогов. Кроме того, необходимо учесть, что известняковый и известковый метод - это один из самых простых и доступных методов, разработанных для очистки дымовых газов от оксидов серы, так как известняк (карбонат кальция - СаСО3) и известь (оксид кальция - СаО) являются самыми дешевыми и доступными, распространенными материалами, применяемыми в промышленности.When using the proposed method of chemical protection of boiler equipment, the listed disadvantages of these analogues are eliminated. In addition, it must be taken into account that the limestone and calcareous method is one of the simplest and most affordable methods developed for purifying flue gases from sulfur oxides, since limestone (calcium carbonate - CaCO3) and lime (calcium oxide - CaO) are the cheapest and affordable, common materials used in industry.

Предлагаемая технология исключает образование агрессивной среды и существенно оказывает защитные свойства на поверхности нагрева котлов, экономайзеров и пути газоотводящего тракта.The proposed technology eliminates the formation of an aggressive environment and significantly has protective properties on the heating surface of boilers, economizers and the path of the exhaust pipe.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа химической защиты котельного оборудования является возможность нейтрализации влияния агрессивной химической среды, образуемой в результате сжигания высокосернистого топочного мазута, на все элементы котельного оборудования.The technical result when using the proposed method of chemical protection of boiler equipment is the ability to neutralize the influence of the aggressive chemical environment formed as a result of burning high sulfur fuel oil on all elements of the boiler equipment.

Технический результат от использования предлагаемого способа химической защиты котельного оборудования достигается за счет специальной конструкции устройства котельного оборудования и способа его использования, которое в своем составе содержит: Топка котла (1), Верхний барабан (2), Нижний барабан (3), Конвективные водоспускные трубы (4), Горелка (5), Емкость с известняком (6), Газоход (7), Экономайзер (8), Дымосос (9), Дымовая труба (10).The technical result from the use of the proposed method of chemical protection of boiler equipment is achieved due to the special design of the boiler equipment and the method of its use, which in its composition contains: Boiler firebox (1), Upper drum (2), Lower drum (3), Convection drainage pipes (4), Burner (5), Container with limestone (6), Flue (7), Economizer (8), Smoke exhaust (9), Smoke pipe (10).

Ранее процесс нагрева воды происходил следующим образом:Previously, the process of heating water was as follows:

В камере сгорания или Топке котла (1), образуемой между Верхним барабаном (2), Нижнем барабаном (3), Конвективными водоспускными трубами (4), происходит сжигание топочного мазута, подаваемого в Горелку (5). Для обеспечения полного сгорания топлива в Топку котла (1) подается воздух в необходимом количестве, в соответствии с режимной картой.In the combustion chamber or the Firebox of the boiler (1), formed between the Upper drum (2), Lower drum (3), Convective drain pipes (4), combustion fuel oil supplied to the Burner (5) is burned. To ensure complete combustion of fuel, the necessary amount of air is supplied to the furnace of the boiler (1), in accordance with the regime map.

Мазут представляет собой смесь тяжелых остатков прямой перегонки и крекинга, в том числе химические элементы - серу элементарную (SO2), при сжигании переходит в сераорганические соединения, серный ангидрид (SO3) и сероводород. Чем больше в мазуте серы, тем выше токсичность топочных газов, а так же их коррозионная активность по отношению к углеродистым и низколегированным сталям. Допустимое содержание в составе мазута серы должно составлять 0,5-3,5%.Fuel oil is a mixture of heavy residues of direct distillation and cracking, including chemical elements - elemental sulfur (SO 2 ); when burned, it passes into organosulfur compounds, sulfuric anhydride (SO 3 ) and hydrogen sulfide. The more sulfur in fuel oil, the higher the toxicity of the flue gases, as well as their corrosiveness with respect to carbon and low alloy steels. The permissible content of sulfur fuel oil should be 0.5-3.5%.

В результате сжигания мазута несгоревшие частицы серы, улетучиваясь с попутно отводящими дымовыми газами из Топки котла (1) и далее по всему газовому тракту, входят в непосредственный контакт с металлическими поверхностями Топки котла (1), Верхнего барабана (2), Нижнего барабана (3), Конвективных водоспускных труб (4), Газоходов (7), Экономайзера (8), Дымососа (9), Дымовой трубы (10).As a result of burning fuel oil, unburned sulfur particles, volatilizing with associated exhaust gases from the furnace of the boiler (1) and further along the entire gas path, come into direct contact with the metal surfaces of the furnace of the boiler (1), the upper drum (2), and the lower drum (3 ), Convection drainpipes (4), Flues (7), Economizer (8), Smoke exhaust (9), Smoke pipe (10).

И, как следствие, в местах образования «Точки росы» (запотевания - Н2O) переходит в состояние серной кислоты (SO32О=H2SO4).And, as a result, at the places of formation of the “Dew Point” (fogging - H 2 O) it goes into the state of sulfuric acid (SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ).

Для изменения этой ситуации и для защиты котельного оборудования предлагается следующий способ защиты, в котором техническая сущность предлагаемой конструкции, ее устройство и способ защиты котельного оборудования поясняются рисунком Фиг. 1.To change this situation and to protect boiler equipment, the following protection method is proposed, in which the technical essence of the proposed design, its device and method of protecting boiler equipment are illustrated in the figure of FIG. one.

Описание способаMethod description

В процессе сжигания высокосернистого топочного мазута несгоревшие частицы серы, улетучиваясь с попутно отводящими дымовыми газами на всем пути газового тракта, входят в непосредственный контакт с металлическими поверхностями котельного оборудования (см. фиг. 1). При взаимодействии металла и серной кислоты оборудование выходит из строя, т.е. его часто приходится менять.In the process of burning high sulfur fuel oil, unburned sulfur particles, evaporating with incident exhaust gases throughout the gas path, come into direct contact with the metal surfaces of the boiler equipment (see Fig. 1). In the interaction of metal and sulfuric acid, the equipment fails, i.e. it often has to be changed.

Для изменения этой ситуации предлагается внести в помещение Топки котла (1) Емкость с известняком (6). При этом создаются условия для устойчивости к коррозийному износу поверхностей, находящихся в зоне «точки росы», т.е. в месте, где происходит образование серной кислоты.To change this situation, it is proposed to bring into the boiler furnace room (1) a container with limestone (6). In this case, conditions are created for resistance to corrosion wear of surfaces located in the zone of the “dew point”, i.e. in the place where the formation of sulfuric acid occurs.

Т.е. для исключения образования серной кислоты предлагается в Топке котла (1) выложить огнеупорным кирпичом в виде лотка Емкость с известняком (6), где через технологический люк размерами 400*600, расположенный во фронтальной части Топки котла (1), укладывается природный известняк.Those. in order to exclude the formation of sulfuric acid, it is proposed to lay in the Firebox of the boiler (1) a refractory brick in the form of a tray Capacity with limestone (6), where natural limestone is laid through a technological hatch with dimensions 400 * 600 located in the front of the Firebox of the boiler (1).

Далее в процессе эксплуатации котельного агрегата (фиг. 1) под воздействием высоких температур (900-1100°С) происходит термическое разложение карбоната кальция на оксид кальция и двуокись углерода (углекислый газ). Отводящие газы с пылевидной смесью, при взаимодействии с водой, образуют стеклообразную, теплопроводную твердую пленку. В результате чего не происходит оседание сажи в местах образования защитной пленки, а также нейтрализует кислоту. Поглощение серной кислоты при этом происходит в водной суспензии известняка и извести. Активным поглотительным веществом в этом случае являются бикарбонат-ионы, образующиеся по медленной реакции карбоната кальция (СаСО3) с двуокисью кальция (СO2). При использовании извести последняя в растворе переходит в гидроксид кальция, или иначе она называется гашеная известь Са(ОН)2.Further, during the operation of the boiler unit (Fig. 1), under the influence of high temperatures (900-1100 ° C), thermal decomposition of calcium carbonate into calcium oxide and carbon dioxide (carbon dioxide) occurs. Exhaust gases with a dusty mixture, when interacting with water, form a glassy, heat-conducting solid film. As a result, soot does not settle in places where a protective film is formed, and also neutralizes acid. The absorption of sulfuric acid in this case occurs in an aqueous suspension of limestone and lime. The active absorption substance in this case is bicarbonate ions, formed by the slow reaction of calcium carbonate (CaCO 3 ) with calcium dioxide (CO 2 ). When using lime, the latter in solution passes into calcium hydroxide, or else it is called hydrated lime Ca (OH) 2 .

Далее, при взаимодействии с карбонатом кальция (СO2), превращается в гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2.Further, when interacting with calcium carbonate (CO 2 ), it turns into calcium bicarbonate Ca (HCO 3 ) 2 .

В результате этого процесса на металлических поверхностях всего котельного оборудования (фиг. 1) в границе образования «Точки росы» образуется тонкая, стекловидная пленка, которая создает эффект защиты от агрессивной среды.As a result of this process, a thin, glassy film is formed on the metal surfaces of the entire boiler equipment (Fig. 1) at the boundary of the formation of the “Dew Point”, which creates an effect of protection against aggressive environment.

В итоге использования данного способа химической защиты котельного оборудования воздействие газовой среды слабоокислительного характера и серной кислоты на металл снижается и, как следствие: жизненный цикл оборудования котельного агрегата продлевается, коэффициент теплопередачи увеличивается и остается неизменным на протяжении всего срока использования котельного агрегата.As a result of using this method of chemical protection of boiler equipment, the effect of the gas environment of a slightly oxidizing nature and sulfuric acid on the metal is reduced and, as a result: the life cycle of the equipment of the boiler unit is extended, the heat transfer coefficient increases and remains unchanged throughout the life of the boiler unit.

Способ химической защиты котельного оборудования в своем цикле включает следующие химические реакции:The method of chemical protection of boiler equipment in its cycle includes the following chemical reactions:

СаСO3+SO2=CaSO3+CO2;CaCO 3 + SO 2 = CaSO 3 + CO 2 ;

CaSO3+0,5О2+2Н2O=CaSO4+2Н2O.CaSO 3 + 0.5O 2 + 2H 2 O = CaSO 4 + 2H 2 O.

Claims (1)

Способ химической защиты котельного оборудования, отличающийся тем, что в состав котельного оборудования, а именно в топку котла, вводится емкость с природным известняком, состоящим из карбоната кальция, который в результате воздействия высокой температуры разлагается на оксид кальция, двуокись углерода и кристаллогидраты, которые далее с отводящими газами на всем пути газового тракта, оседая на внутренних стенках оборудования котельного агрегата, образуют стеклообразную пленку, которая в дальнейшем является естественной защитой от любой агрессивной среды, образующейся при сгорании высокосернистого топочного мазута.A method of chemical protection of boiler equipment, characterized in that a container with natural limestone consisting of calcium carbonate, which decomposes as a result of high temperature into calcium oxide, carbon dioxide and crystalline hydrates, is introduced into the boiler equipment, namely into the furnace of the boiler with exhaust gases along the entire path of the gas path, settling on the inner walls of the equipment of the boiler unit, form a glassy film, which is subsequently a natural protection against Any aggressive environment resulting from the combustion of high sulfur heating oil.
RU2017111858A 2017-04-07 2017-04-07 Method of chemical protection of boiler equipment RU2655437C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111858A RU2655437C1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Method of chemical protection of boiler equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111858A RU2655437C1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Method of chemical protection of boiler equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655437C1 true RU2655437C1 (en) 2018-05-28

Family

ID=62559902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111858A RU2655437C1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Method of chemical protection of boiler equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655437C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU663963A1 (en) * 1976-12-27 1979-05-25 Белорусское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Энергетики Промышленности Method of burning fuel
JPS5626986A (en) * 1979-08-13 1981-03-16 Rikiichi Kimata Desulfurization of fuel oil exhaust gas
RU2122682C1 (en) * 1992-02-14 1998-11-27 ОРМАТ, Инк. Method and device for preparation of sulfur-containing fuel for burning
RU2137038C1 (en) * 1994-06-09 1999-09-10 Спинхит Элтиди Device for generation of steam in burning carbon-containing material and gas generator with rotating fluidized bed
RU2140611C1 (en) * 1999-04-15 1999-10-27 Закрытое акционерное общество "СОЦИАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ" Method of heat treatment of organic wastes and plant for realization of this method
EA009160B1 (en) * 2004-06-30 2007-10-26 Али Низами Озджан Doubled-fueled tubeless boiler with two combustion chambers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU663963A1 (en) * 1976-12-27 1979-05-25 Белорусское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Энергетики Промышленности Method of burning fuel
JPS5626986A (en) * 1979-08-13 1981-03-16 Rikiichi Kimata Desulfurization of fuel oil exhaust gas
RU2122682C1 (en) * 1992-02-14 1998-11-27 ОРМАТ, Инк. Method and device for preparation of sulfur-containing fuel for burning
RU2137038C1 (en) * 1994-06-09 1999-09-10 Спинхит Элтиди Device for generation of steam in burning carbon-containing material and gas generator with rotating fluidized bed
RU2140611C1 (en) * 1999-04-15 1999-10-27 Закрытое акционерное общество "СОЦИАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ" Method of heat treatment of organic wastes and plant for realization of this method
EA009160B1 (en) * 2004-06-30 2007-10-26 Али Низами Озджан Doubled-fueled tubeless boiler with two combustion chambers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5165386B2 (en) Duct injection with targets for SO3 control
AU2009202595B2 (en) Process for reducing plume opacity
US8980207B1 (en) Method and system for removal of mercury from a flue gas
US4616574A (en) Process for treating combustion systems with pressure-hydrated dolomitic lime
KR101572562B1 (en) process of manufacturing
Otsuka A thermodynamic approach on vapor-condensation of corrosive salts from flue gas on boiler tubes in waste incinerators
US3738819A (en) Method of using combustion adjuvant
RU2655437C1 (en) Method of chemical protection of boiler equipment
CN101955818B (en) Coke-removing and soot-cleaning combustion improver for boiler
US3628925A (en) Combustion adjuvant
CN107824022B (en) Treatment method and treatment system for waste water and waste gas in power industry
EP0058086B1 (en) Method for the prevention of deposits on or the removal of deposits from heating and ancillary surfaces
KR20180068353A (en) Combuston Accelerator
JP3004557B2 (en) Operating method of municipal solid waste incineration plant
RU2363722C2 (en) Mazut additive
KR100934551B1 (en) How to remove sulfur oxides and carbon dioxide
RU2634730C2 (en) Additive for fuel oil
JP3752008B2 (en) Anticorrosive additives and their use
Sharobem et al. The effect of SO2/HCl ratio on superheater high temperature corrosion
Azamata et al. Effect of chlorine and sulphur on stainless steel (AISI 310) due to high temperature corrosion
SU1262202A1 (en) Method for detoxication of effluents formed in operation of steam boilers
SU1037020A1 (en) Method of burning liquid combustible waste
Rees Improving Availability and Economy of Oil Fired Boilers by Reducing Deposition and Corrosion Caused by Flue Gases—Part II
Plumley Present Status and Research Needs In Energy Recovery from Wastes
RU2490318C1 (en) Method for reduction of hazardous emissions from burners with flame combustion