Pomontażowe trawienie układu wodno-parowego kotłów energetycznych

Pomontażowe trawienie układu wodno-parowego kotłów energetycznych

na przykładzie kotła parowego typu Foster Wheeler Compact OE 700-17,1/568/568/250 nr K-4 w Elektrowni Turów oraz kotła Raciborskiej Fabryki Kotłów "Rafako" OOG 320 nr K-2 w Elektrociepłowni PKN Orlen Płock.

1.0. Wstęp

Do budowy kotłów używa się głównie stali węglowych (K18) i stopowych (16M, 15HM, 110H2M). Tylko nieliczne elementy zbudowane są ze stali o podwyższonej odporności na korozję (P91). Elementy ze stali węglowych i stopowych w warunkach montażu kotła narażone są na korozję, którą należy usunąć w procesie trawienia kotła. Dokładne oczyszczenie wewnętrznych powierzchni obiegu wodno - parowego, pozwala na znaczne skrócenie okresu rozruchu kotła i całego bloku energetycznego. Poza tym dokładne oczyszczenie wewnętrznych powierzchni pozwala zmniejszyć do minimum możliwość awarii kotła, przede wszystkim podczas rozruchu i w początkowym okresie eksploatacji

2.0. Cel i ogólne zasady procesu trawienia

Pomontażowe trawienie urządzeń energetycznych wykonuje się w celu oczyszczenia ich wewnętrznych powierzchni z różnego rodzaju - zanieczyszczeń: technologicznych, poprodukcyjnych, pomontażowych jak i przypadkowych.
W toku kolejno po sobie następujących operacji technologicznych procesu trawienia, wewnętrzne powierzchnie obiegu wodno-parowego zostają odtłuszczone, oczyszczone ze zgorzeliny poprodukcyjnej i z produktów korozji atmosferycznej, w efekcie otrzymuje się czyste powierzchnie. Podczas płukania (głównie), a także w pozostałych operacjach technologicznych trawienia, zostają usunięte z układu luźne zanieczyszczenia mechaniczne nie roztwarzające się w stosowanych kąpielach.
Proces trawienia polega na przeprowadzeniu zanieczyszczeń w związki rozpuszczalne w stosowanych kąpielach i usunięciu ich z układu w formie roztworu. Substancje stałe, luźne i nierozpuszczalne w tych kąpielach a wyżej wymienione, usuwane będą z układu podczas operacji płukania. Powłokę ochronną, zabezpieczającą oczyszczone powierzchnie przed korozją atmosferyczną na okres od trawienia do dmuchania uzyskuje się w efekcie zastosowania pasywacji jako ostatniej operacji technologicznej trawienia.

3.0. Wybór metody trawienia układu

Najpopularniejszą metodą trawienia jest metoda cyrkulacyjna. Polega ona na wymuszaniu przepływu, a co za tym idzie dotarcie medium do wszystkich elementów kotła za pomocą odpowiednio dobranych pomp cyrkulacyjnych. Metoda ta zapewnia poprawne wypłukanie kotła z zanieczyszczeń stałych nie rozpuszczalnych w stosowanych kąpielach oraz wytrawienie podgrzewaczy i przegrzewaczy czy rurociągów parowych.
Inną metodą trawienia jest metoda "autocyrkulacji". Metoda ta wymusza przepływ za pomocą gazu inertnego (np. azotu) tylko w odparowalniku i walczaku. Do płukania i trawienia innych elementów muszą być użyte odpowiednie pompy np. cyrkulacyjne.
W nowo zbudowanych kotłach energetycznych przeważnie trawieniu poddawane są wszystkie elementy układu wodno parowego. Rzadko zdarza się trawienie układu wodnego i tylko przedmuchiwanie układu parowego.
Metodę przepływową trawienia Firma nasza zastosowała podczas trawienia układu wodno parowego kotła parowego typu OE 700-17,1/568/568/250 nr K-4 w El. Turów, którego trawienie odbyło się w dniach 13.08 - 02.09.2003 r.
Natomiast metoda "autocyrkulacji" została zastosowana w przypadku trawienia kotła typu OOG 320 nr K-2 w Ec. PKN Orlen Płock, którego trawienie odbyło się w dniach 05.10 - 14.10.2003 r.

4.0. Instalacja pomocnicza.

Pomocnicza instalacja do płukania i trawienia urządzeń i rurociągów w obu przypadkach została wykonana według projektów technicznych spełniających wymagania Klienta oraz pozwalała na skuteczne wytrawienie poszczególnych elementów kotła.
Kocioł Foster Wheeler Compact OE 700-17,1/568/568/250 ma bardzo dużą pojemność - 865,8 m3. Skuteczne wypłukanie elementów kotła było możliwe przy zastosowaniu dużych wydajności przepływów ponad 2150 m3/h, co pozwalało uzyskać znaczną prędkość liniową nawet w rurach o dużej średnicy.
Zbudowana instalacja pomocnicza składała się między innym z dwóch pomp pomocniczych OS 250AM/5 o wydajności 450 m3/h każda, i dwóch pomp 35W50 o wydajności 1250 m3/h każda. Zastosowane pompy umożliwiały uzyskanie przepływ z wydajnością ponad 3000 m3/h.
Do tego przepływu dostosowano przekroje rur instalacji pomocniczej.
Do regulacji przepływu podczas trawienia używano armatury pomocniczej z napędem elektrycznym i ręcznym.
Kocioł Raciborskiej Fabryki Kotłów "Rafko" OOG 320 nr K-2 w Ec. PKN Orlen Płock ma pojemność - 106 m3. Instalacja pomocnicza składała się między innym z układu azotowego do cyrkulacji w rurach ekranowych oraz dwóch pomp pomocniczych OS 150A/4 do wymuszania przepływu w przegrzewaczach kotła i rurociągach paliwowych (gazowych i olejowych).

5.0. Zakres trawienia

Procesom płukania, odtłuszczania, kwasowania i pasywacji poddane zostały wszystkie elementy kotła tj. rurociągi wody zasilającej, kotłowy podgrzewacz wody z komorami, walczak, parownik, przegrzewacze pary, rurociągi pary, rurociągi wtrysków, a w przypadku kotła OOG 320 również instalacja oleju opałowego, instalacja gazu opałowego i rozpałkowego.

6.0. Opis technologiczny procesu trawienia.

Trawienie układów zrealizowano w następujących operacjach technologicznych.

6.1. Próba szczelności trawionego układu i instalacji pomocniczej.

Po napełnieniu całego układu wodą zdemineralizowaną przeprowadzono próbę szczelności układu przy ciśnieniu, jakie mogły wytworzyć pompy pomocnicze zamontowane w instalacji pomocniczej.

6.2. Płukanie wstępne układu trawienia.

Płukanie odbywało się wodą demineralizowaną przy użyciu pomp pomocniczych w cyrkulacji, z wydajnością zapewniającą maksymalne prędkości przepływu wody w płukanych układach. Płukanie prowadzono do uzyskania klarownej wody popłucznej pozbawionej zanieczyszczeń stałych. W czasie płukania wykonywano pomiar ilości zawiesiny, stężenia żelaza Fecał.
Rozpoczęcie płukania
Zakończenie płukania
Pomiar ilości zawiesiny

6.3. Odtłuszczanie.

Odtłuszczanie odbywało się wodnym roztworem IMPUREXU B-63 w temperaturze 60 - 70°C. W czasie odtłuszczania wykonywano pomiar temperatury, "p", "m", pH, zawiesiny, stężenia PO4-3, stężenia Fecał, oraz ChZT,

6.4. Płukanie po odtłuszczaniu.

Płukanie usuwające resztki roztworu odtłuszczającego z układu realizowane było przy użyciu pomp pomocniczych w cyrkulacji, z wydajnością zapewniającą maksymalne prędkości przepływu wody w płukanych układach. Płukanie prowadzono do uzyskania klarownej wody popłucznej pozbawionej zanieczyszczeń stałych i pH obojętnego, kontrolując wartość "p", "m", pH, ilości zawiesiny, stężenia PO4-3, oraz przewodności właściwej.

6.5. Próba drożności.

Badanie drożności rur kotłowych tj. kotłowego podgrzewacza wody, ekranów, przegrzewaczy przeprowadza się w celu sprawdzenia drożności elementów kotła. Drożność rur sprawdzono za pomocą kamery termowizyjnej nagrzewając układ do temperatury 40÷50°C.
Rury wieszakowe II ciągu.
Przegrzewacz naścienny.
kotła OOG-320 K2w Elektrociepłowni PKN ORLEN w Płocku.

6.6. Kwasowanie.

Kwasowanie przeprowadza produkty korozji oraz częściowo krzemionkę w związki rozpuszczalne w wodzie i usuwa je z układu w postaci roztworu. Kwasowanie przeprowadzono wodnym roztworem inhibitowanym kwasem fluorowodorowym. W czasie kwasowania wykonywano pomiar temperatury, stężenia kwasu i żelaza (Fecał i Fe+2)
Wnętrze walczaka po odtłuszczaniu.
Wnętrze walczaka po trawieniu i pasywacji.
kotła OE 700-17,1/568/568/250 nr K-4 w El. Turów

6.7. Płukanie po kwasowaniu.

Płukanie prowadzono do zaniku odczynu kwaśnego i zakończono, gdy woda popłuczna była klarowna, pozbawiona zanieczyszczeń stałych, o przewodności właściwa

6.8. Pasywacja.

Wytrawione powierzchnie spasywowano zabezpieczając je przed korozją atmosferyczną do czasu rozpalenia kotła.
Obrazy endoskopowe kotła OOG-320 K2w Elektrociepłowni PKN ORLEN w Płocku po procesie trawienia
oczyszczony spaw (rura opadowa)
rura ekranowa (wlot do dolnej komory)

6.9. Neutralizacja ścieków potrawiennych.

Wszystkie ścieki potrawienne, zgodnie z ustaleniami ze służbami ochrony środowiska i służbami chemicznymi elektrowni i elektrociepłowni, zostały zneutralizowane i odprowadzone na poletka osadcze (kwatery ściekowe) w Elektrowni Turów lub do oczyszczalni ścieków w PKN Orlen Płock.

7.0. Efekty trawienia

Ocenę poprawności wykonanego procesu dokonano zgodnie z PN-90/M-34315 pt. "Kotły parowe i wodne. Zasady odbioru po montażu." pkt. 2.3 "Jakość powierzchni trawionych uznaje się za zadawalającą jeżeli zostały usunięte z wewnętrznych powierzchni oleje, rdza, zgorzelina i powłoki ochronne"
Ocena efektów oczyszczania została przeprowadzona w oparciu o:

• rewizję: walczaka,
• wyczystek rur opadowych,
• komór ekranowych
• wlotowych i wylotowych RH I i RH II, dolnych komór separatorów, głównego zaworu regulacyjnego wody zasilającej,
• stężenia kwasu, żelaza w poszczególnych operacjach osiągnęły równowagę tzn. były stałe
• próbki (kupony) kontrolne.
• endoskopowe badania czystości rur ekranowych.