온수 보일러의 부식, 난방 시스템, 난방 시스템증기 응축수 시스템보다 훨씬 더 자주 발생합니다. 대부분의 경우 이러한 상황은 온수 가열 시스템을 설계할 때 이것이 제공된다는 사실로 설명됩니다. 관심이 적다, 보일러의 부식 형성 및 그에 따른 부식 발생 요인은 증기 보일러 및 기타 모든 장비의 경우와 정확히 동일하게 유지됩니다. 탈기에 의해 제거되지 않는 용존산소, 경도염, 이산화탄소, 급수로 온수 보일러에 들어가면 원인 다양한 유형부식 - 알칼리성(결정간), 산소, 킬레이트, 하위 슬러지. 대부분의 경우 킬레이트 부식은 소위 "복합체"라고 불리는 특정 화학 시약이 있을 때 형성됩니다.
온수 보일러의 부식 발생과 그에 따른 개발을 방지하기 위해서는 보충수 특성에 대한 준비를 진지하고 책임감 있게 받아들일 필요가 있습니다. 유리 이산화탄소와 산소의 결합을 보장하고 pH 값을 허용 가능한 수준으로 유지하며 난방 장비와 보일러, 파이프라인 및 난방 장비의 알루미늄, 청동 및 구리 요소를 부식으로부터 보호하기 위한 조치를 취하는 것이 필요합니다.
최근에는 난방 네트워크, 온수 보일러 및 기타 장비의 고품질 교정을 위해 특수 화학 시약이 사용되었습니다.
물은 동시에 보편적인 용매이자 저렴한 냉각수이며 난방 시스템에 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 준비가 충분하지 않으면 불쾌한 결과를 초래할 수 있으며, 그 중 하나는 다음과 같습니다. 온수 보일러의 부식. 가능한 위험은 주로 바람직하지 않은 불순물이 많이 존재하는 것과 관련이 있습니다. 부식의 형성과 진행을 방지하는 것은 가능합니다. 단, 부식 발생 원인을 명확하게 이해하고 다음 사항을 숙지해야 합니다. 현대 기술.
온수 보일러 및 물을 냉각수로 사용하는 모든 난방 시스템은 다음과 같은 불순물로 인해 발생하는 세 가지 유형의 문제가 특징입니다.
- 기계적 불용성;
- 침전물 형성 용해;
- 신랄한.
나열된 각 불순물 유형은 온수 보일러나 기타 장비의 부식 및 고장을 일으킬 수 있습니다. 또한 보일러의 효율과 성능을 저하시키는 원인이 됩니다.
그리고 장기간 사용하면 난방 시스템통과되지 않음 특별 훈련물, 이는 순환 펌프 고장, 급수 시스템 직경 감소 및 그에 따른 손상, 제어 실패 및 차단 밸브와 같은 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 가장 단순한 기계적 불순물(점토, 모래, 일반 흙)은 다음과 같이 거의 모든 곳에 존재합니다. 수도물, 그리고 지하수 샘에서. 또한 냉각수에는 지속적으로 물과 접촉하는 시스템의 열 전달 표면, 파이프라인 및 기타 금속 요소의 부식 생성물이 다량 포함되어 있습니다. 시간이 지남에 따라 이들의 존재가 주로 보일러 부식, 형성과 관련된 온수 보일러 및 모든 화력 장비의 기능에 매우 심각한 문제를 유발한다는 것은 말할 필요도 없습니다. 석회 침전물, 염분 제거 및 보일러 물의 거품 발생.
원인이 되는 가장 일반적인 원인 온수 보일러의 부식, 이는 경도가 높은 물을 사용할 때 발생하는 탄산염 침전물로 제거가 가능합니다. 경도 염의 존재로 인해 저온에서도 스케일이 형성된다는 점에 유의해야 합니다. 난방 장비. 그러나 이것이 부식의 유일한 원인은 아닙니다. 예를 들어, 물을 130도 이상의 온도로 가열하면 황산칼슘의 용해도가 크게 감소하여 치밀한 스케일 층이 형성됩니다. 이 경우 온수 보일러의 금속 표면에 부식이 발생하는 것은 불가피합니다.
보일러의 부식 현상은 열 응력을 받는 내부 표면에서 가장 자주 나타나고 외부 표면에서는 상대적으로 덜 나타납니다.
후자의 경우, 금속의 파괴는 대부분의 경우 부식과 침식이 결합된 작용에 의해 발생하며, 이는 때때로 가장 중요한 의미를 갖습니다.
침식 파괴의 외부 징후는 깨끗한 금속 표면입니다. 부식에 노출되면 일반적으로 부식 생성물이 표면에 남아 있습니다.
내부(수생 환경에서) 부식 및 스케일 과정은 스케일 층의 열 저항과 부식 침전물, 그리고 결과적으로 금속 표면의 온도 상승으로 인해 외부 부식(기체 환경에서)을 악화시킬 수 있습니다.
외부 금속 부식(보일러 노 측면)은 다양한 요인에 따라 달라지지만 무엇보다도 연소되는 연료의 종류와 구성에 따라 달라집니다.
경유보일러의 부식
연료유에는 바나듐과 나트륨의 유기 화합물이 포함되어 있습니다. 바나듐(V) 화합물을 함유한 슬래그의 용융 침전물이 용광로를 향한 파이프 벽에 축적된 경우, 과도한 공기 및/또는 520-880 oC의 금속 표면 온도에서 다음 반응이 발생합니다.
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 = V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 = 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 = 5Fe3O4 + 4V2O3 (4)
(나트륨 화합물) + O2 = Na2O (5)
바나듐(액체 공융 혼합물)과 관련된 또 다른 부식 메커니즘도 가능합니다.
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 = 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V2O5 + M = Na2O. V2O4. 5V2O5 + MO (7)
(M - 금속)
바나듐 및 나트륨 화합물은 연료 연소 중에 V2O5 및 Na2O로 산화됩니다. 금속 표면에 부착된 침전물에서 Na2O는 결합제입니다. 반응 (1)-(7)의 결과로 형성된 액체는 자철광 보호막(Fe3O4)을 녹여 퇴적물(퇴적물(슬래그)의 녹는 온도 - 590-880oC) 아래의 금속 산화를 유발합니다.
이러한 과정의 결과로 벽은 스크린 파이프, 화실을 향하여 고르게 얇아집니다.
바나듐 화합물이 액체가 되는 금속 온도의 증가는 파이프 내부의 스케일 침전물에 의해 촉진됩니다. 따라서 금속의 항복 강도 온도에 도달하면 외부 및 내부 침전물의 결합 작용으로 인해 파이프가 파열됩니다.
파이프 스크린의 고정 부분과 파이프의 용접 이음새의 돌출부도 부식됩니다. 표면의 온도 상승이 가속화됩니다. 파이프와 같은 증기-물 혼합물에 의해 냉각되지 않습니다.
연료유에는 유기 화합물, 원소 황, 황산나트륨(Na2SO4) 형태의 황(2.0-3.5%)이 함유되어 있을 수 있으며, 이는 생성수에서 오일로 유입됩니다. 이러한 조건에서 금속 표면의 바나듐 부식은 황화물 부식을 동반합니다. 이들의 결합 효과는 퇴적물에 V2O5 87%와 Na2SO4 13%가 존재할 때 가장 두드러지며, 이는 연료유의 바나듐과 나트륨 함량이 13/1 비율인 것과 같습니다.
겨울철에는 용기에 담긴 증기로 연료유를 가열할 때(배수를 용이하게 하기 위해) 0.5~5.0%의 물이 추가로 들어갑니다. 결과: 보일러 저온 표면의 침전물 양이 증가하고 연료유 라인과 연료유 탱크의 부식이 증가합니다.
위에서 설명한 보일러 스크린 파이프의 파괴 계획 외에도 증기 과열기, 페스툰 파이프, 보일러 번들, 이코노마이저의 부식은 일부 섹션에서 가스 속도, 특히 연소되지 않은 연료유 입자를 포함하고 박리된 가스 속도 증가로 인해 몇 가지 특성을 가지고 있습니다. 슬래그 입자.
부식 식별
파이프의 외부 표면은 회색과 짙은 회색 침전물의 조밀한 에나멜 같은 층으로 덮여 있습니다. 화실을 향한 측면에는 파이프가 얇아지고 있습니다. 표면의 침전물과 산화막을 청소하면 평평한 부분과 "점수"형태의 얕은 균열이 명확하게 보입니다.
파이프가 실수로 파손되면 세로로 좁은 균열이 보입니다.
미분탄 보일러의 부식
석탄 연소 생성물의 작용으로 인한 부식에서는 황과 그 화합물이 결정적으로 중요합니다. 또한 부식 과정은 염화물(주로 NaCl)과 알칼리 금속 화합물의 영향을 받습니다. 석탄에 황이 3.5% 이상, 염소가 0.25% 이상 포함되어 있으면 부식이 발생할 가능성이 가장 높습니다.
알칼리성 화합물과 황산화물을 함유한 플라이애시는 560~730oC의 온도에서 금속 표면에 침전됩니다. 이 경우 발생하는 반응의 결과로 K3Fe(SO4)3 및 Na3Fe(SO4)3과 같은 알칼리 황산염이 형성됩니다. 이 용융 슬래그는 금속의 보호 산화물 층인 자철광(Fe3O4)을 파괴(용해)합니다.
부식 속도는 금속 온도 680-730 °C에서 최대이며, 부식성 물질의 열분해로 인해 부식 속도가 감소합니다.
가장 큰 부식은 증기 온도가 가장 높은 과열기의 출구 파이프에서 발생합니다.
부식 식별
스크린 파이프에서는 부식 손상을 받기 쉬운 파이프 양쪽의 평평한 부분을 관찰할 수 있습니다. 이들 지역은 서로 30~45°C의 각도로 위치하며 퇴적층으로 덮여 있습니다. 그 사이에는 가스 흐름의 "정면" 영향에 노출된 상대적으로 "깨끗한" 영역이 있습니다.
광상은 다공성 비산회로 이루어진 외부층, 흰색 수용성 알칼리 황산염으로 이루어진 중간층, 반짝이는 흑색 산화철(Fe3O4)과 황화물(FeS)로 이루어진 내부층의 3개 층으로 구성됩니다.
보일러의 저온 부분(이코노마이저, 공기 히터, 배기 팬)에서 금속 온도는 황산의 "이슬점" 아래로 떨어집니다.
고체 연료를 연소할 때 가스 온도는 토치의 1650°C에서 굴뚝의 120°C 이하로 감소합니다.
가스 냉각으로 인해 황산이 증기상으로 형성되고, 더 차가운 금속 표면과 접촉하면 증기가 응축되어 액체 황산을 형성합니다. 황산의 "이슬점"은 115-170 °C입니다(그 이상일 수 있음 - 가스 흐름의 수증기 및 황산화물(SO3) 함량에 따라 다름).
이 과정은 반응으로 설명됩니다.
S + O2 = SO2 (8)
SO3 + H2O = H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 (10)
철 및 바나듐 산화물이 있는 경우 SO3의 촉매 산화가 가능합니다.
2SO2 + O2 = 2SO3 (11)
어떤 경우에는 석탄을 태울 때 황산 부식이 갈탄, 셰일, 이탄, 심지어 천연 가스를 태울 때보다 덜 중요합니다. 이는 상대적으로 수증기가 더 많이 방출되기 때문입니다.
부식 식별
이러한 유형의 부식은 금속의 균일한 파괴를 유발합니다. 일반적으로 표면은 거칠고 약간의 녹 코팅이 있으며 비부식성 표면과 유사합니다. 장기간 노출되면 금속이 부식 생성물 침전물로 덮일 수 있으므로 검사 중에 조심스럽게 제거해야 합니다.
작동 중단 중 부식
이러한 유형의 부식은 이코노마이저와 외부 표면이 황 화합물로 코팅된 보일러 영역에서 발생합니다. 보일러가 냉각됨에 따라 금속 온도는 "이슬점" 아래로 떨어지며 위에서 설명한 것처럼 황 침전물이 있으면 황산이 형성됩니다. 가능한 중간체는 아황산(H2SO3)이지만 매우 불안정하여 즉시 황산으로 변합니다.
부식 식별
금속 표면은 일반적으로 코팅으로 코팅됩니다. 이를 제거하면 유황 침전물이 있던 금속 파괴 부분과 부식되지 않은 금속 부분을 찾을 수 있습니다. 그런 모습이는 작동 중인 보일러의 위에서 설명한 절약 장치 금속 및 기타 "차가운" 부품의 부식과 정지된 보일러의 부식을 구별합니다.
보일러를 세척할 때 황 침전물의 침식과 표면의 건조 부족으로 인해 부식 현상이 금속 표면에 어느 정도 고르게 분포됩니다. 세척이 충분하지 않으면 황 화합물이 있는 곳에 부식이 국한됩니다.
금속 침식
특정 조건에서 금속은 침식 파괴를 겪습니다. 다양한 시스템내부와 보일러를 모두 갖춘 보일러 밖의가열된 금속, 난류가 고속으로 발생하는 곳.
아래에서는 터빈 침식에 대해서만 설명합니다.
터빈은 고체 입자와 증기 응축수 방울의 충격으로 인해 침식될 수 있습니다. 고체 입자(산화물)는 특히 열 과도 상태에서 과열기와 증기 라인의 내부 표면에서 떨어져 나옵니다.
증기 응축수의 물방울은 주로 터빈 및 배수 파이프라인의 마지막 단계 블레이드 표면을 파괴합니다. 응축수가 "산성"인 경우(pH가 5 단위 미만) 증기 응축수의 침식-부식 효과가 가능합니다. 부식은 또한 염화물 증기(퇴적물 질량의 최대 12%)와 물방울에 가성소다가 있을 때 위험합니다.
침식 식별
응축수 낙하 충격으로 인한 금속 파괴는 터빈 블레이드의 앞쪽 가장자리에서 가장 두드러집니다. 가장자리는 얇은 가로 톱니와 홈(홈)으로 덮여 있으며 충격을 향하는 경사 원추형 돌출부가 있을 수 있습니다. 칼날의 앞쪽 가장자리에는 돌출부가 있고 뒤쪽면에는 거의 없습니다.
고체 입자로 인한 손상은 블레이드의 앞쪽 가장자리에 찢어짐, 미세 찌그러짐, 흠집 등의 형태로 나타납니다. 홈이나 경사진 원뿔이 없습니다.
수증기의 영향으로 발생하는 증기 보일러의 강철 부식은 주로 다음과 같은 반응으로 발생합니다.
3Fe + 4H20 = Fe2O3 + 4H2
보일러의 내부 표면은 자성 산화철의 얇은 막으로 되어 있다고 가정할 수 있습니다. 보일러 가동 중에는 산화막이 지속적으로 파괴되고 다시 형성되어 수소가 배출됩니다. 자성산화철 표면막은 강철의 주된 보호막이므로 물에 대한 투과율이 가장 낮은 상태로 유지되어야 합니다.
보일러, 부속품, 물 및 증기 파이프라인의 경우 주로 단순 탄소강 또는 저합금강이 사용됩니다. 모든 경우에 부식성 매체는 다양한 순도의 물 또는 수증기입니다.
부식 과정이 발생할 수 있는 온도는 비활성 보일러가 있는 실내 온도부터 보일러 작동 시 포화 용액의 끓는점까지이며 때로는 700°에 도달합니다. 용액의 온도는 순수한 물의 임계온도(374°)보다 상당히 높을 수 있습니다. 그러나 보일러의 염분 농도가 높은 경우는 드뭅니다.
물리적, 화학적 원인으로 인해 증기 보일러에서 막 손상이 발생할 수 있는 메커니즘은 덜 중요한 장비의 낮은 온도에서 연구된 메커니즘과 본질적으로 다릅니다. 차이점은 보일러의 부식률은 높은 온도와 압력으로 인해 훨씬 더 크다는 것입니다. 보일러 벽에서 환경으로의 열 전달 속도가 15cal/cm2sec에 달해 부식도 증가합니다.
냄비 부식
부식 구멍의 모양과 금속 표면의 분포는 매우 다양할 수 있습니다. 부식 피트는 때때로 기존 피트 내에 형성되며 종종 서로 너무 가까워서 표면이 극도로 고르지 않게 됩니다.공식 부식 인식
특정 유형의 부식 손상 형성 원인을 파악하는 것은 여러 원인이 동시에 작용할 수 있기 때문에 종종 매우 어렵습니다. 또한 보일러가 고온으로 냉각될 때나 물을 배수할 때 발생하는 여러 가지 변화로 인해 운전 중 발생한 현상이 가려지는 경우도 있습니다. 그러나 경험은 보일러의 공식 부식을 인식하는 데 큰 도움이 됩니다. 예를 들어, 부식 껍질이나 결절 표면에 흑색 자성 산화철이 존재한다는 것은 보일러에서 활성 공정이 일어나고 있음을 나타내는 것으로 관찰되었습니다. 이러한 관찰은 부식 방지를 위해 취해진 조치를 확인하는 데 종종 사용됩니다.
활성 부식 영역에서 형성되는 산화철은 때때로 보일러 물에 현탁액으로 존재하는 흑색 자성 산화철과 혼합되어서는 안 됩니다. 미세하게 분산된 자성 산화철의 총량이나 보일러에서 방출된 수소의 양은 부식 발생 정도와 정도를 나타내는 신뢰할 수 있는 지표가 될 수 없다는 점을 기억해야 합니다. 응축수 탱크나 보일러 공급 배관과 같은 외부 소스에서 보일러로 유입되는 철 수화물은 보일러에 산화철과 수소가 모두 존재한다는 것을 부분적으로 설명할 수 있습니다. 공급수와 함께 공급된 수산화제1철은 보일러 내에서 반응에 의해 반응한다.
3Fe(OH)2 = Fe3O4 + 2H2O + H2.
공식 부식 발생에 영향을 미치는 이유
이물질과 스트레스. 강철의 비금속 개재물과 응력은 금속 표면에 양극 영역을 생성할 수 있습니다. 일반적으로 부식 피트는 다음과 같습니다. 다양한 크기표면 전체에 무질서하게 흩어졌습니다. 응력이 있는 경우 쉘의 위치는 적용된 응력의 방향을 따릅니다. 전형적인 예핀 튜브는 핀이 갈라진 곳뿐만 아니라 보일러 튜브가 벌어진 곳에서도 사용할 수 있습니다.
용존 산소.
공식 부식의 가장 강력한 활성화제는 물에 용해된 산소일 가능성이 있습니다. 모든 온도에서, 심지어 알칼리성 용액, 산소는 활성 탈분극 장치 역할을합니다. 또한, 산소 농도 요소는 보일러에서 쉽게 발생할 수 있으며, 특히 정체 영역이 생성되는 스케일이나 오염이 있는 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 유형의 부식을 방지하기 위한 일반적인 조치는 탈기입니다.
용해된 무수탄산.
무수탄산 용액은 약산성 반응을 나타내기 때문에 보일러의 부식을 가속화합니다. 알칼리성 보일러수는 용해된 무수탄산의 공격성을 감소시키지만 결과적인 이점은 증기 공급 표면이나 응축수 라인까지 확장되지 않습니다. 기계적 탈기를 통해 용존 산소와 함께 무수탄산을 제거하는 것이 일반적입니다.
최근에는 가열 시스템의 증기 및 응축수 라인의 부식을 제거하기 위해 시클로헥실아민을 사용하려는 시도가 이루어졌습니다.
보일러 벽에 침전물이 쌓입니다.
부식 구멍은 밀 스케일, 보일러 슬러지, 보일러 스케일, 부식 생성물 및 유막과 같은 퇴적물의 외부 표면(또는 표면 아래)을 따라 발견되는 경우가 매우 많습니다. 일단 시작된 공식 부식은 부식 생성물을 제거하지 않는 한 계속해서 발생합니다. 이러한 유형의 국부 부식은 퇴적물의 음극(보일러 강철과 관련하여) 특성이나 퇴적물 아래의 산소 고갈로 인해 강화됩니다.
보일러 물의 구리.
보조 장비(축전기, 펌프 등)에 사용되는 다량의 구리 합금을 고려하면 대부분의 경우 보일러 침전물에 구리가 포함되어 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 일반적으로 금속 상태로 존재하며 때로는 산화물 형태로 존재합니다. 광상 내 구리의 양은 1% 미만에서 거의 순수한 구리까지 다양합니다.
보일러 부식에 대한 구리 침전물의 중요성에 대한 문제는 해결될 수 없습니다. 어떤 사람들은 구리가 부식 과정에서만 존재하며 어떤 식으로든 영향을 미치지 않는다고 주장합니다. 반면에 다른 사람들은 강철과 관련하여 음극인 구리가 공식 부식에 기여할 수 있다고 믿습니다. 이러한 관점 중 어느 것도 직접적인 실험으로 확인되지 않았습니다.
많은 경우에 상당한 양의 구리 금속을 함유한 보일러 전체의 침전물에도 불구하고 부식이 거의(또는 전혀) 관찰되지 않았습니다. 또한 구리가 고온의 알칼리성 보일러 물에 있는 저탄소 강철과 접촉하면 구리가 강철보다 더 빨리 파괴된다는 증거도 있습니다. 구리 링, 플레어 파이프의 압착 끝, 구리 리벳 및 보일러 물이 통과하는 보조 장비의 스크린은 상대적으로 낮은 온도에서도 거의 완전히 파괴됩니다. 이를 고려하면, 구리 금속은 보일러 강철의 부식을 증가시키지 않는 것으로 여겨진다. 증착된 구리는 단순히 형성 시 수소에 의한 산화구리 환원의 최종 생성물로 간주될 수 있습니다.
반대로, 보일러 금속의 매우 강한 부식 공식은 특히 구리가 풍부한 퇴적물 근처에서 종종 관찰됩니다. 이러한 관찰은 구리가 강철에 대해 음극이기 때문에 공식 부식을 촉진한다는 제안으로 이어졌습니다.
보일러 표면에는 금속 철이 노출되는 경우가 거의 없습니다. 대부분의 경우 보호층, 주로 산화철로 구성됩니다. 이 층에 균열이 생기면 구리에 양극인 표면이 노출될 가능성이 있습니다. 이러한 장소에서는 부식 구멍의 형성이 증가합니다. 이는 또한 어떤 경우에는 쉘이 형성된 곳에서 부식이 가속화되고 때로는 산을 사용하여 보일러를 청소한 후 관찰되는 심한 공식 부식도 설명할 수 있습니다.
유휴 보일러의 부적절한 유지 관리.
가장 많은 것 중 하나 일반적인 이유부식 껍질의 형성은 유휴 보일러를 적절하게 관리하지 않기 때문에 발생합니다. 유휴 보일러는 완전히 건조된 상태로 유지되거나 부식이 불가능한 방식으로 처리된 물로 채워져야 합니다.
비활성 보일러의 내부 표면에 남아 있는 물은 공기 중 산소를 용해시켜 껍질을 형성하고 나중에 부식 과정이 진행되는 중심이 됩니다.
유휴 보일러를 부식으로부터 보호하기 위한 일반적인 지침은 다음과 같습니다.
1) 여전히 뜨거운 보일러(약 90°)에서 물을 배출합니다. 완전히 건조되고 건조하게 유지될 때까지 보일러를 통해 공기를 불어넣는 단계;
2) 과량의 SO3 이온(약 0.01%)을 함유한 알칼리수(pH = 11)로 보일러를 채우고 물 또는 증기 밀봉 상태로 보관합니다.
3) 크롬산염(0.02-0.03% CrO4")을 함유한 알칼리성 용액을 보일러에 채웁니다.
보일러를 화학적으로 청소할 때 산화철 보호층이 여러 곳에서 제거됩니다. 결과적으로 이러한 장소는 새로 형성된 연속 층으로 덮이지 않을 수 있으며 구리가 없더라도 껍질이 그 위에 나타날 것입니다. 따라서 화학적 세척 후 즉시 끓는 알칼리성 용액으로 처리하여 산화철 층을 재생하는 것이 좋습니다(작동하는 새 보일러에 수행되는 작업과 유사).
이코노마이저의 부식
보일러 부식에 관한 일반 조항은 이코노마이저에도 동일하게 적용됩니다. 그러나 급수를 가열하고 보일러 앞에 위치한 이코노마이저는 부식 피트 형성에 특히 민감합니다. 이는 급수에 용해된 산소의 파괴적인 작용을 경험하는 최초의 고온 표면을 나타냅니다. 또한 이코노마이저를 통과하는 물은 일반적으로 pH 값이 낮고 화학적 지연제를 포함하지 않습니다.
이코노마이저의 부식 방지에는 물의 공기를 제거하고 알칼리 및 화학적 지연제를 첨가하는 것이 포함됩니다.
때로는 보일러 물의 일부를 이코노마이저를 통해 통과시켜 처리하는 경우도 있습니다. 이 경우 이코노마이저에 슬러지가 쌓이는 것을 피해야 합니다. 이러한 보일러 물 재순환이 증기 품질에 미치는 영향도 고려해야 합니다.
보일러 수처리
부식 방지를 위해 보일러수를 처리할 때 주요 목적은 금속 표면에 보호막을 형성하고 유지하는 것입니다. 물에 첨가되는 물질의 조합은 작동 조건, 특히 압력, 온도, 열 장력 및 공급수의 품질에 따라 달라집니다. 그러나 모든 경우에 세 가지 규칙을 따라야 합니다. 즉, 보일러 물은 알칼리성이어야 하고, 용존 산소를 포함해서는 안 되며, 가열 표면을 오염시켜서는 안 됩니다.가성소다는 pH = 11-12에서 최상의 보호 기능을 제공합니다. 실제로 복잡한 보일러 물 구성의 경우 pH = 11에서 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 17.5kg/cm2 미만의 압력에서 작동하는 보일러의 경우 pH는 일반적으로 11.0~11.5 사이로 유지됩니다. 더 높은 압력의 경우 부적절한 순환과 알칼리 용액 농도의 국지적 증가로 인해 금속이 파괴될 가능성이 있기 때문에 pH는 일반적으로 10.5 - 11.0으로 간주됩니다.
잔류 산소를 제거하기 위해 아황산 염, 수산화 제1철 및 유기 환원제와 같은 화학적 환원제가 널리 사용됩니다. 철 화합물은 산소 제거에 매우 뛰어나지만 열 전달에 바람직하지 않은 영향을 미치는 슬러지를 형성합니다. 유기 환원제는 고온에서의 불안정성으로 인해 일반적으로 35kg/cm2 이상의 압력에서 작동하는 보일러에는 권장되지 않습니다. 고온에서 황산염이 분해된다는 증거가 있습니다. 그러나 최대 98kg/cm2의 압력 하에서 작동하는 보일러에서는 소량의 농도로 사용하는 것이 널리 실행됩니다. 많은 고압 설비는 화학적 탈기 없이 작동됩니다.
확실한 이점에도 불구하고 탈기를 위한 특수 장비의 비용은 상대적으로 낮은 온도에서 작동하는 소규모 설비의 경우 항상 정당화되는 것은 아닙니다. 저기압. 14kg/cm2 미만의 압력에서는 급수 히터의 부분 탈기를 통해 용존 산소 함량을 약 0.00007%로 높일 수 있습니다. 화학적 환원제를 첨가하면 특히 물의 pH가 11보다 높을 때 좋은 결과를 얻을 수 있으며, 물이 보일러에 들어가기 전에 산소 결합제를 첨가하여 산소가 보일러 외부에서 흡수되도록 합니다.
농축된 보일러수의 부식
낮은 농도의 가성소다(약 0.01%)는 강철의 산화물 층을 부식으로부터 확실하게 보호할 수 있는 상태로 유지하는 데 도움이 됩니다. 농도가 국부적으로 증가하면 심각한 부식이 발생합니다.알칼리 농도가 위험한 값에 도달하는 보일러 표면 영역은 일반적으로 순환수와 관련하여 과도한 열 공급이 특징입니다. 금속 표면 근처에 알칼리가 풍부한 구역이 나타날 수 있습니다. 다른 장소보일러 부식 구멍은 줄무늬나 긴 부분에서 발생하며 때로는 매끄럽고 때로는 단단하고 조밀한 자성 산화물로 채워져 있습니다.
수평으로 또는 약간 기울어져 있고 위에서 강렬한 방사선에 노출된 튜브는 상부 생성기를 따라 내부에서 부식됩니다. 보일러에서도 비슷한 사례가 관찰되었습니다. 고성능, 특별히 고안된 실험에서도 재현되었습니다.
무거운 보일러 부하로 인해 물 순환이 고르지 않거나 중단된 튜브는 하부 생성기를 따라 파손될 수 있습니다. 때로는 부식이 측면 표면의 다양한 수위를 따라 더 두드러집니다. 자성 산화철의 풍부한 축적이 종종 관찰될 수 있습니다. 때로는 느슨하게, 때로는 조밀한 덩어리를 형성하기도 합니다.
과열된 강철은 종종 파괴를 증가시킵니다. 이는 경사관 상단에 증기층이 형성되어 발생할 수 있습니다. 증기 재킷의 형성은 보일러 작동 중 튜브의 다양한 위치에서 온도 측정을 통해 알 수 있듯이 열 공급이 증가한 수직 튜브에서도 가능합니다. 이러한 측정에서 얻은 일반적인 데이터는 그림 1에 나와 있습니다. 7. "핫스팟" 위 및 아래의 정상 온도를 갖는 수직 튜브의 제한된 과열 영역은 물이 끓는 막으로 인해 발생할 수 있습니다.
보일러 튜브 표면에 증기 기포가 형성될 때마다 그 아래 금속의 온도가 상승합니다.
증기 기포 - 물 - 가열 표면의 경계면에서 물의 알칼리 농도가 증가해야 합니다. 그림에서. 금속과 접촉하고 증기 기포가 팽창하면서 수막의 온도가 약간만 상승해도 가성소다 농도가 높아지는 것으로 나타났습니다. 이는 백만분율이 아닌 백분율로 측정됩니다. 각 증기 기포의 결과로 형성된 알칼리가 풍부한 물막은 금속의 작은 영역과 매우 짧은 시간 동안 영향을 미칩니다. 그러나 가열 표면에 대한 증기의 전체 효과는 물의 전체 질량에 가성소다의 백만 분의 1만 포함되어 있다는 사실에도 불구하고 농축된 알칼리 용액의 지속적인 작용에 비유될 수 있습니다. 가열 표면의 가성소다 농도의 국지적 증가와 관련된 문제에 대한 해결책을 찾기 위한 여러 시도가 있었습니다. 따라서 가성소다보다 더 높은 농도로 중성염(예: 금속 염화물)을 물에 첨가하는 것이 제안되었습니다. 그러나 가성소다의 첨가를 완전히 배제하고 가수분해성 인산염을 도입하여 필요한 pH 값을 확보하는 것이 가장 좋습니다. 용액의 pH와 인나트륨 농도 사이의 관계는 그림 1에 나와 있습니다. 인나트륨을 함유한 물은 pH 값이 높지만 수산기 이온의 농도를 크게 높이지 않고 증발할 수 있습니다.
그러나 가성소다의 작용을 제거한다는 것은 부식을 촉진하는 한 가지 요인이 제거되었다는 것을 의미할 뿐입니다. 튜브에 증기 재킷이 형성되면 물에 알칼리가 포함되어 있지 않더라도 부식이 여전히 가능하지만 가성소다가 있을 때보다 그 정도는 적습니다. 문제에 대한 해결책도 디자인 변경을 통해 찾아야 하며 동시에 경향을 고려해야 합니다. 지속적인 증가가열 표면의 에너지 강도로 인해 부식이 확실히 증가합니다. 튜브의 가열 표면에 직접적으로 존재하는 얇은 물층의 온도가 용기 내 물의 평균 온도를 적어도 약간 초과하는 경우, 그러한 층의 가성소다 농도는 상대적으로 강하게 증가할 수 있습니다. 이 곡선은 수산화나트륨만 함유한 용액의 평형 조건을 대략적으로 보여줍니다. 정확한 데이터는 어느 정도 보일러의 압력에 따라 달라집니다.
강철의 알칼리성 취성
알칼리 취성은 농축된 알칼리 용액이 축적될 수 있고 기계적 응력이 높은 리벳 이음새 또는 기타 접합 부위에 균열이 나타나는 것으로 정의할 수 있습니다.가장 심각한 손상은 거의 항상 리벳 이음새 부분에서 발생합니다. 때로는 보일러가 폭발하는 원인이 되기도 합니다. 상대적으로 새로운 보일러라도 값비싼 수리를 수행해야 하는 경우가 더 많습니다. 미국인 1명 철도 1년 만에 40개의 기관차 보일러에 균열이 발생하여 수리 비용이 약 $60,000가 소요되었습니다. 취성 현상은 튜브의 플레어링 영역, 연결부, 매니폴드 및 나사형 연결부에서도 관찰되었습니다.
알칼리 취성을 유발하는 데 필요한 응력
실제 사례에서는 응력이 항복 강도를 초과하지 않는 경우 기존 보일러 강철의 취성 파괴 가능성이 낮다는 것을 보여줍니다. 전압 압력에 의해 생성된증기 또는 구조물 자체 무게로 인한 균일하게 분포된 하중은 균열을 일으킬 수 없습니다. 그러나 보일러 시트 롤링, 리벳팅 중 변형 또는 영구 변형을 수반하는 냉간 가공으로 인해 발생하는 응력으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.
외부에서 가해지는 응력이 균열 형성에 반드시 필요한 것은 아닙니다. 이전에 일정한 굽힘 응력 하에서 유지되었다가 해제된 보일러 강철 샘플은 보일러 물의 증가된 알칼리 농도와 농도가 동일한 알칼리 용액에서 균열이 발생할 수 있습니다.
알칼리 농도
보일러 드럼 내 알칼리의 정상 농도는 NaOH 0.1%를 초과하지 않기 때문에 균열이 발생하지 않으며, 알칼리 취성이 관찰되는 최저 농도는 정상보다 약 100배 높습니다.
이러한 높은 농도는 리벳 이음매 또는 기타 틈새를 통한 물의 침투가 극도로 느리기 때문에 발생할 수 있습니다. 이는 증기 보일러의 대부분 리벳 조인트 외부에 단단한 염이 나타나는 것을 설명합니다. 가장 위험한 누출은 감지하기 어려운 누출로, 잔류 응력이 높은 리벳 조인트 내부에 고체 물질의 잔류물이 남습니다. 응력과 농축 용액의 결합 작용으로 인해 알칼리 취성 균열이 나타날 수 있습니다.
알칼리 취성 검출 장치
물의 조성을 모니터링하기 위한 특수 장치는 리벳 이음새 영역에서 발생하는 것과 동일한 조건에서 응력을 받은 강철 샘플의 알칼리 농도가 증가하면서 물이 증발하는 과정을 재현합니다. 대조 샘플의 균열은 이 구성의 보일러 물이 알칼리 취성을 유발할 수 있음을 나타냅니다. 따라서 이 경우 이를 제거하기 위해서는 수처리가 필요하다. 위험한 재산. 그러나 대조 시료의 균열이 보일러에 이미 균열이 나타났거나 나타날 것이라는 의미는 아닙니다. 리벳 이음매 또는 기타 접합부에는 대조 샘플에서와 같이 누출(증기), 응력 및 알칼리 농도의 증가가 반드시 있는 것은 아닙니다.
제어 장치는 증기 보일러에 직접 설치되어 보일러 수질을 판단할 수 있습니다.
테스트는 제어 장치를 통해 물을 지속적으로 순환시키면서 30일 이상 지속됩니다.
알칼리 취성 균열 인식
기존 보일러 강철의 알칼리 취성 균열은 피로 균열이나 높은 응력 균열과는 성격이 다릅니다. 이는 그림 1에 설명되어 있습니다. I9는 이러한 균열의 입계 특성을 보여 미세한 네트워크를 형성합니다. 입계알칼리취성균열과 부식피로에 의한 입계균열의 차이를 비교하여 알 수 있다.
기관차 보일러에 사용되는 합금강(예: 니켈 또는 규소-망간)에서도 균열이 격자 모양으로 배열되지만 일반 보일러강의 경우처럼 항상 결정자 사이를 통과하는 것은 아닙니다.
알칼리 취성 이론
결정의 경계에 위치한 금속 결정 격자의 원자는 나머지 입자 덩어리의 원자보다 이웃으로부터 덜 대칭적인 영향을 받습니다. 그러므로 그들은 결정 격자를 더 쉽게 떠난다. 공격적인 환경을 신중하게 선택하면 결정 경계에서 원자를 선택적으로 제거하는 것이 가능할 것이라고 생각할 수도 있습니다. 실제로 실험에 따르면 산성, 중성 (약한 전류의 도움으로 부식에 유리한 조건 생성) 및 농축 알칼리 용액에서 입계 균열이 발생할 수 있음이 나타났습니다. 일반적인 부식을 일으키는 용액에 결정자 표면에 보호막을 형성하는 물질을 첨가하여 개질하면 부식은 결정자 사이의 경계에 집중됩니다.
이 경우 공격적인 해결책은 가성소다 용액입니다. 나트륨 실리카 염은 결정 사이의 경계에 영향을 주지 않고 결정의 표면을 보호할 수 있습니다. 보호 및 공격적 조치를 결합한 결과는 농도, 온도, 금속의 응력 상태 및 용액 구성 등 다양한 상황에 따라 달라집니다.
알칼리 취성에 대한 콜로이드 이론과 강철에 용해되는 수소 작용 이론도 있습니다.
알칼리성 취성을 방지하는 방법
알칼리 취성을 방지하는 한 가지 방법은 보일러 리벳팅을 용접으로 대체하여 누출 가능성을 제거하는 것입니다. 취성은 입계 부식에 강한 강철을 사용하여 제거할 수도 있습니다. 화학적 처리보일러 물. 현재 사용되는 리벳형 보일러에서는 후자의 방법이 유일하게 허용되는 방법입니다.
대조 샘플을 사용한 예비 테스트는 최선의 방법물에 대한 특정 보호 첨가제의 효과를 결정합니다. 황화나트륨 염은 균열을 방지하지 않습니다. 나트륨질소염은 최대 52.5kg/cm2의 압력에서 균열을 방지하는 데 성공적으로 사용됩니다. 대기압에서 끓는 농축된 질소질소염 용액은 연강에 응력 부식 균열을 일으킬 수 있습니다.
현재, 질소질소나트륨염은 고정식 보일러에 널리 사용됩니다. 질소산나트륨의 농도는 알칼리 농도의 20~30%에 해당합니다.
스팀 히터의 부식
과열기 튜브 내부 표면의 부식은 주로 고온에서 금속과 증기 사이의 상호 작용에 의해 발생하며, 그보다 적은 범위에서는 증기에 의한 보일러 물 염의 동반에 의해 발생합니다. 후자의 경우, 가성소다 농도가 높은 용액 막이 금속 벽에 형성되어 강철을 직접 부식시키거나 튜브 벽에 소결되는 침전물을 생성하여 파열이 발생할 수 있습니다. 유휴 보일러와 상대적으로 차가운 과열기에서 증기 응축이 발생하는 경우 산소와 무수탄산의 영향으로 공식 부식이 발생할 수 있습니다.부식 속도의 척도로서의 수소
증기 온도 현대 보일러사용되는 온도에 접근 산업 생산증기와 철의 직접적인 반응에 의한 수소.
최대 650°의 온도에서 증기의 영향을 받는 탄소강 및 합금강으로 만들어진 파이프의 부식 속도는 방출되는 수소의 양으로 판단할 수 있습니다. 수소 발생은 때때로 일반적인 부식의 척도로 사용됩니다.
최근 미국의 발전소에서는 가스 및 공기 제거를 위한 세 가지 유형의 소형 장치가 사용되었습니다. 이는 가스의 완전한 제거를 보장하며, 탈기된 응축수는 보일러에서 증기에 의해 제거되는 염분을 결정하는 데 적합합니다. 보일러 작동 중 과열기의 전체 부식에 대한 대략적인 값은 증기가 과열기를 통과하기 전과 후에 채취한 증기 샘플의 수소 농도 차이를 결정하여 얻을 수 있습니다.
증기 중의 불순물로 인한 부식
과열기로 들어가는 포화 증기는 보일러 물에서 나오는 작지만 측정 가능한 양의 가스와 염분을 운반합니다. 가장 일반적으로 발생하는 가스는 산소, 암모니아 및 이산화탄소입니다. 증기가 과열기를 통과할 때 이러한 가스 농도의 눈에 띄는 변화는 관찰되지 않습니다. 금속 과열기의 경미한 부식만이 이러한 가스의 작용으로 인한 것일 수 있습니다. 물에 용해되거나 건조되거나 과열기 요소에 침전된 염분이 부식에 기여할 수 있다는 사실은 아직 입증되지 않았습니다. 그러나 보일러 물에 의해 운반되는 염분의 주성분인 가성소다는 매우 뜨거운 튜브의 부식에 기여할 수 있으며, 특히 알칼리가 금속 벽에 부착된 경우 더욱 그렇습니다.
포화증기의 순도를 높이는 것은 공급수에서 가스를 철저히 제거함으로써 달성됩니다. 증기에 의해 운반되는 염분의 양을 줄이는 것은 다음을 사용하여 상부 수집기에서 철저한 청소를 통해 달성됩니다. 기계적 분리기, 급수를 이용한 포화 증기 세척 또는 물의 적절한 화학적 처리.
포화 증기에 의해 동반된 가스의 농도 및 특성 결정은 위의 장치를 사용하여 수행됩니다. 화학 분석. 물의 전기 전도도나 다량의 응축수의 증발을 측정하여 포화 증기의 염분 농도를 결정하는 것이 편리합니다.
전기 전도도를 측정하는 개선된 방법이 제안되었으며 일부 용존 가스에 대한 적절한 보정이 제공됩니다. 위에서 언급한 소형 탈기 장치의 응축수는 전기 전도도를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
보일러가 유휴 상태일 때 과열기는 응축수가 축적되는 냉장고입니다. 이 경우 증기에 산소나 이산화탄소가 포함되어 있으면 일반적인 수중 구멍 뚫기가 가능합니다.
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스크린 배관의 부식은 냉각수 불순물이 집중된 곳에서 가장 활발하게 발생합니다. 여기에는 보일러수의 깊은 증발이 발생하는 열부하가 높은 스크린 파이프 영역이 포함됩니다(특히 증발 표면에 열전도율이 낮은 다공성 퇴적물이 있는 경우). 따라서 내부 금속 부식과 관련된 스크린 파이프의 손상을 방지하는 것과 관련하여 통합적인 접근 방식의 필요성을 고려해야 합니다. 물의 화학적 성질과 연소 조건 모두에 영향을 미칩니다.
스크린 파이프의 손상은 주로 혼합된 성격을 띠며 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.
1) 강철 과열 징후가 있는 손상(파괴 지점에서 파이프 벽의 변형 및 얇아짐, 흑연 입자의 존재 등).
2) 금속 과열의 특징적인 징후가 없는 취성 파괴.
많은 파이프의 내부 표면에는 2층 성격의 상당한 퇴적물이 있습니다. 위쪽은 약하게 접착되고 아래쪽은 비늘 모양이며 금속에 단단히 접착됩니다. 스케일 바닥층의 두께는 0.4-0.75mm입니다. 손상 영역에서는 내부 표면의 스케일이 파괴됩니다. 파괴 장소 근처와 그로부터 어느 정도 떨어진 곳에 있는 파이프의 내부 표면은 부식 구멍과 부서지기 쉬운 미세 손상의 영향을 받습니다.
손상의 일반적인 모습은 파괴의 열적 특성을 나타냅니다. 파이프 전면의 구조적 변화(펄라이트의 깊은 구형화 및 분해, 흑연 형성(탄소가 흑연으로 45-85% 전환))는 스크린의 작동 온도뿐만 아니라 강철의 허용 온도도 나타냅니다. 20,500°C를 초과했습니다. FeO의 존재는 또한 작동 중 높은 수준의 금속 온도(845oK 이상 - 즉 572oC)를 확인시켜 줍니다.
수소로 인한 취성 손상은 일반적으로 열 흐름이 많은 지역, 두꺼운 퇴적층 아래, 경사 또는 수평 파이프뿐만 아니라 용접 백킹 링이나 흐름의 자유로운 이동을 방해하는 기타 장치 근처의 열 전달 영역에서 발생합니다. 경험해 보세요. 1000psi 이하의 압력에서 작동하는 보일러에서 수소로 인한 손상이 발생한다는 사실이 밝혀졌습니다. 인치(6.9MPa).
수소로 인한 손상은 일반적으로 가장자리가 두꺼운 찢어짐을 초래합니다. 가장자리가 두꺼운 찢김의 형성에 기여하는 다른 메커니즘으로는 응력 부식 균열, 부식 피로, 응력 파열 및 (일부 드문 경우) 극심한 과열이 있습니다. 수소 손상으로 인한 손상을 다른 유형의 손상과 시각적으로 구별하는 것이 어려울 수 있지만 몇 가지 기능이 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어, 수소 손상은 거의 항상 금속에 구멍이 뚫리는 것과 관련됩니다(4장과 6장의 주의사항 참조). 다른 유형의 고장(종종 개별 싱크에서 시작되는 부식 피로를 제외하고)은 일반적으로 심각한 부식과 관련이 없습니다.
금속에 대한 수소 손상으로 인한 파이프 파손은 종종 파이프 벽에 직사각형 "창"이 형성되는 형태로 나타나며, 이는 다른 유형의 손상에서는 일반적이지 않습니다.
스크린 파이프의 손상 가능성을 평가하려면 펄라이트 클래스 강철(20조 포함)의 야금학적(초기) 수소 가스 함량이 0.5-1 cm3/100g을 초과하지 않는다는 점을 고려해야 합니다. 수소 함량이 4~5cm3/100g보다 높으면 강의 기계적 특성이 크게 저하됩니다. 이 경우 스크린 파이프의 취성 파손의 경우 금속 특성의 급격한 저하가 단면을 따라 좁은 영역에서만 관찰되기 때문에 잔류 수소의 국부적 함량에 주로 초점을 맞춰야 합니다. 파이프는 단지 0.2-2mm의 거리에서 인접한 금속의 구조와 기계적 특성이 변함없이 만족스럽습니다.
파괴 가장자리에서 얻은 평균 수소 농도 값은 스테이션 20의 초기 함량보다 5-10배 높으며 이는 파이프의 손상 가능성에 상당한 영향을 미칠 수밖에 없습니다.
제시된 결과는 수소 취성이 KrCHPP 보일러의 스크린 파이프 손상에 결정적인 요인인 것으로 나타났습니다.
이 과정에 결정적인 영향을 미치는 요인이 무엇인지에 대한 추가 연구가 필요했습니다. a) 증발 표면에 침전물이 있을 때 열 흐름이 증가하는 영역에서 정상 비등 체제의 불안정화로 인한 열 순환, 그리고 결과적으로 그것을 덮고 있는 보호 산화막의 손상; b) 증발 표면 근처의 침전물에 집중된 부식성 불순물이 작업 환경에 존재합니다. c) 요소 "a"와 "b"의 결합된 작용.
특히 중요한 것은 연소 체제의 역할에 관한 문제입니다. 곡선의 특성은 스크린 파이프의 외부 표면 근처에 여러 경우에 수소가 축적되었음을 나타냅니다. 이는 주로 내부 표면에서 외부 표면으로 확산되는 수소에 거의 불투과성인 지정된 표면에 조밀한 황화물 층이 있는 경우에 가능합니다. 황화물의 형성은 연소된 연료의 높은 황 함량; 스크린 패널에 횃불을 던집니다. 외부 표면에서 금속을 수소화하는 또 다른 이유는 금속이 연도 가스와 접촉할 때 부식 과정이 발생하기 때문입니다. 보일러 배관의 외부 퇴적물 분석에서 알 수 있듯이 일반적으로 위의 두 가지 이유가 모두 발생했습니다.
연소 모드의 역할은 고압 증기 발생기에서 가장 자주 관찰되는 깨끗한 물의 영향으로 스크린 파이프의 부식에서도 나타납니다. 부식의 초점은 일반적으로 최대 국부 열 부하 영역과 파이프의 가열된 표면에만 위치합니다. 이 현상으로 인해 직경이 1cm보다 큰 원형 또는 타원형 함몰이 형성됩니다.
금속 과열은 침전물이 있는 경우 가장 자주 발생합니다. 그 이유는 깨끗한 파이프와 스케일이 포함된 파이프 모두 수신된 열량이 거의 동일하기 때문입니다.
특허 RU 2503747 소유자:
기술 분야
본 발명은 화력 공학에 관한 것이며, 진행 중인 작동 중에 증기 및 온수 보일러, 열교환기, 보일러 장치, 증발기, 난방 본선, 주거용 건물의 난방 시스템 및 산업 시설의 난방 파이프를 규모로부터 보호하는 데 사용할 수 있습니다.
예술의 배경
증기 보일러의 작동은 고온, 압력, 기계적 스트레스 및 공격적인 환경(보일러 물)에 동시에 노출되는 것과 관련이 있습니다. 보일러 물과 보일러 가열 표면의 금속은 접촉 시 형성되는 복잡한 시스템의 별도 단계입니다. 이러한 단계의 상호 작용의 결과는 인터페이스에서 발생하는 표면 프로세스입니다. 그 결과, 발열면의 금속에 부식 및 스케일 형성이 발생하고, 이는 금속의 구조 및 기계적 성질의 변화를 가져오고, 이는 다양한 손상의 발생에 기여한다. 스케일의 열전도율은 철제 가열 파이프보다 50배 낮기 때문에 열 전달 중 열 에너지 손실이 발생합니다. 스케일 두께가 1mm인 경우 7~12%, 3mm~25%입니다. 증기 보일러 시스템에 심각한 스케일 형성 지속적인 행동종종 스케일을 제거하기 위해 1년에 며칠 동안 생산을 중단하기도 합니다.
급수 및 보일러 수의 품질은 내부 가열 표면의 금속 부식, 1차 스케일 형성 및 2차 오염원인 슬러지를 유발할 수 있는 불순물의 존재 여부에 따라 결정됩니다. 스케일 형성. 또한, 물 수송 중 표면 현상과 수처리 과정에서 배관을 통한 응축수에 의해 형성되는 물질의 성질에 따라서도 보일러 수질이 좌우됩니다. 원수에서 불순물을 제거하는 것은 스케일 생성과 부식을 방지하는 방법 중 하나로 원수에서 발견되는 불순물 제거를 극대화하는 것을 목표로 하는 예비(보일러 전) 수처리 방법으로 수행됩니다. 그러나 사용된 방법으로는 물의 불순물 함량을 완전히 제거할 수 없으며 이는 기술적 어려움뿐만 아니라 경제성보일러 전 수처리 방법을 적용합니다. 또한 수처리가 복잡하기 때문에 기술 시스템, 낮은 생산성과 중간 생산성의 보일러에는 중복됩니다.
이미 형성된 침전물을 제거하는 알려진 방법은 주로 기계적 및 화학적 방법청소. 이러한 방법의 단점은 보일러 작동 중에 생산할 수 없다는 것입니다. 또한, 화학적 세척 방법에는 값비싼 화학 물질을 사용해야 하는 경우가 많습니다.
보일러 작동 중에 스케일 형성과 부식을 방지하는 방법도 알려져 있습니다.
미국 특허 제1,877,389호는 온수 및 증기 보일러에서 스케일을 제거하고 형성을 방지하는 방법을 제안합니다. 이 방법에서는 보일러 표면이 음극이고 양극은 파이프라인 내부에 배치됩니다. 이 방법에는 시스템을 통해 직접 또는 교류 전류를 통과시키는 방법이 포함됩니다. 저자는 이 방법의 작용 메커니즘이 전류의 영향으로 보일러 표면에 기포가 형성되어 기존 스케일이 벗겨지고 새로운 스케일이 형성되는 것을 방지한다는 점에 주목했습니다. 이 방법의 단점은 시스템의 전류 흐름을 지속적으로 유지해야 한다는 것입니다.
미국 특허 제5,667,677호는 스케일 형성을 늦추기 위해 파이프라인에서 액체, 특히 물을 처리하는 방법을 제안합니다. 이 방법은 파이프에 전자기장을 생성하여 파이프 및 장비의 벽에서 물에 용해된 칼슘 및 마그네슘 이온을 밀어내고 스케일 형태로 결정화되는 것을 방지하여 보일러, 보일러, 경수의 열 교환기 및 냉각 시스템. 이 방법의 단점은 사용되는 장비의 비용과 복잡성이 높다는 것입니다.
출원 WO 2004016833은 일정 기간 노출 후 스케일을 형성할 수 있는 과포화 알칼리 수용액에 노출된 금속 표면에서 스케일 형성을 감소시키는 방법을 제안하며, 이는 표면에 음극 전위를 적용하는 단계를 포함합니다.
이 방법은 금속이 수용액과 접촉하는 다양한 기술 공정, 특히 열교환기에서 사용될 수 있습니다. 이 방법의 단점은 음극 전위를 제거한 후 금속 표면을 부식으로부터 보호하지 못한다는 것입니다.
따라서, 경제적이면서도 효율성이 높으며, 시공 후 장기간 표면 부식을 방지할 수 있는 난방관, 온수보일러, 증기보일러의 스케일 형성 방지를 위한 개선된 방법의 개발이 필요한 실정이다. 노출.
본 발명에서는 콜로이드 입자와 이온이 금속 표면에 부착하는 힘의 정전기적 성분을 중화시키기에 충분한 전류 운반 전위가 금속 표면에 생성되는 방법을 사용하여 이 문제를 해결합니다.
발명의 간단한 설명
본 발명의 목적은 온수 및 증기보일러의 난방배관의 스케일 형성을 방지하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 온수 및 증기 보일러의 작동 중에 물때 제거의 필요성을 없애거나 크게 줄일 수 있는 가능성을 제공하는 것입니다.
본 발명의 또 다른 목적은 온수 및 증기 보일러의 히팅 파이프의 스케일 형성 및 부식을 방지하기 위해 소모성 시약을 사용할 필요성을 없애는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 오염된 보일러 배관에 온수 및 증기 보일러의 전열관의 스케일 형성 및 부식을 방지하는 작업을 시작할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 철 함유 합금으로 이루어지고, 스케일이 형성될 수 있는 증기-물 환경과 접촉하는 금속 표면의 스케일 형성 및 부식을 방지하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 지정된 금속 표면에 전류가 흐르는 도체를 적용하는 것으로 구성됩니다. 전위, 금속 표면에 대한 콜로이드 입자 및 이온의 접착력의 정전기 성분을 중화하기에 충분합니다.
청구된 방법의 일부 비공개 실시예에 따르면, 전류 운반 전위는 61-150V 범위로 설정된다. 청구된 방법의 일부 비공개 실시예에 따르면, 상기 철 함유 합금은 강철이다. 일부 실시예에서, 금속 표면은 온수 또는 증기 보일러의 가열 튜브의 내부 표면이다.
공개됨 이 설명이 방법에는 다음과 같은 장점이 있습니다. 이 방법의 한 가지 장점은 스케일 형성이 감소된다는 것입니다. 본 발명의 또 다른 장점은 소모성 합성 시약을 사용할 필요 없이 일단 구입하면 작동하는 전기물리 장치를 사용할 수 있다는 점이다. 또 다른 장점은 더러운 보일러 튜브에서 작업을 시작할 수 있다는 것입니다.
따라서 본 발명의 기술적 결과는 온수 및 증기 보일러의 운전 효율을 높이고, 생산성을 높이고, 열전달 효율을 높이며, 보일러 난방을 위한 연료 소모를 줄이고, 에너지를 절약하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 결과 및 이점은 이미 형성된 스케일의 층별 파괴 및 제거 가능성을 제공할 뿐만 아니라 새로운 형성을 방지하는 것을 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 방법을 적용한 결과 보일러 내부 표면의 퇴적물 분포를 도시한 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 방법은 금속 표면에 대한 콜로이드 입자 및 스케일 형성 이온의 접착력의 정전기 성분을 중화시키기에 충분한 전류 운반 전위를 스케일 형성되는 금속 표면에 적용하는 것을 포함합니다.
본 출원에서 사용된 "전도 전위"라는 용어는 금속과 스케일 형성을 초래하는 염을 함유한 증기-물 매체의 경계면에서 전기 이중층을 중화시키는 교류 전위를 의미합니다.
당업자에게 알려진 바와 같이, 주 전하 캐리어인 전자에 비해 느린 금속의 전하 캐리어는 전하를 운반하고 전위 전류를 형성하는 결정 구조의 전위입니다. 보일러의 가열 파이프 표면으로 오는 이러한 전류는 스케일이 형성되는 동안 이중 전기층의 일부가 됩니다. 전류 운반, 전기 맥동(즉, 교류) 전위는 금속 표면에서 접지로 전위의 전하 제거를 시작합니다. 이 점에서 이는 전위 전류의 전도체입니다. 전류가 흐르는 전위의 작용으로 인해 이중 전기층이 파괴되고 스케일이 점차 분해되어 슬러지 형태로 보일러 수로 전달되며, 이 슬러지는 정기적인 퍼지 중에 보일러에서 제거됩니다.
따라서, "전류 운반 전위"라는 용어는 당업자가 이해할 수 있을 뿐만 아니라 선행 기술로부터 공지되어 있다(예를 들어, 특허 RU 2128804 C1 참조).
전류 운반 전위를 생성하기 위한 장치로서, 예를 들어 RU 2100492 C1에 설명된 장치를 사용할 수 있으며, 이는 주파수 변환기 및 맥동 전위 조정기를 갖춘 변환기와 펄스 형태 조정기를 포함합니다. 자세한 설명이 장치의 내용은 RU 2100492 C1에 나와 있습니다. 당업자가 이해하는 바와 같이 임의의 다른 유사한 장치도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 전위는 보일러 베이스로부터 멀리 떨어진 금속 표면의 어느 부분에도 적용될 수 있다. 적용 장소는 청구된 방법을 사용하는 편의성 및/또는 효율성에 따라 결정됩니다. 본 명세서에 개시된 정보와 표준 테스트 기술을 사용하여 당업자는 전류 싱킹 전위를 인가하기 위한 최적의 위치를 결정할 수 있을 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 전류 싱킹 전위는 가변적이다.
본 발명에 따른 전류싱킹전위는 다양한 기간 동안 인가될 수 있다. 전위 인가 시간은 금속 표면의 오염 정도와 특성, 사용된 물의 조성, 온도 조건및 이 기술 분야의 전문가에게 알려진 가열 장치의 작동 특징 및 기타 요소. 당업자는 여기에 개시된 정보와 표준 테스트 절차를 사용하여 열 장치의 목적, 조건 및 조건에 따라 전류 싱킹 전위를 적용하는 최적의 시간을 결정할 수 있습니다.
접착력의 정전기 성분을 중화하는 데 필요한 전류 운반 전위의 크기는 선행 기술, 예를 들어 B.V. Deryagin, N.V. Churaev, V.M. "Surface Forces", Moscow, "Nauka", 1985. 일부 실시예에 따르면, 전류 전달 전위의 크기는 10V ~ 200V, 더 바람직하게는 60V ~ 150V, 훨씬 더 바람직하게는 범위에 있습니다. 61V ~ 150V. 61V ~ 150V 범위의 전류 전달 전위 값은 접착력의 정전기 성분의 기초가 되는 이중 전기 층의 방전으로 이어집니다. 결과적으로 규모가 파괴됩니다. 61V 미만의 전류 전달 전위 값은 스케일을 파괴하기에 충분하지 않으며, 150V 이상의 전류 전달 전위 값에서는 가열 튜브 금속의 원치 않는 전기 침식 파괴가 시작될 가능성이 높습니다.
본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 금속 표면은 다음 열 장치의 일부일 수 있습니다: 증기 및 온수 보일러의 가열 파이프, 열 교환기, 보일러 장치, 증발기, 난방 본관, 주거용 건물의 난방 시스템 및 지속적인 운영 중 산업 시설. 이 목록은 예시적인 것이며, 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 장치의 목록을 제한하지 않는다.
일부 실시예에서, 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 금속 표면을 구성하는 철 함유 합금은 강철 또는 주철, 코바르, 페크랄, 변압기 강철과 같은 다른 철 함유 재료일 수 있다. 알시퍼(alsifer), 마그네토(magneto), 알니코(alnico), 크롬강, 인바(invar) 등. 이 목록은 예시적인 것이며 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 철 함유 합금의 목록을 제한하지 않는다. 당업자는 당업계에 알려진 지식에 기초하여 본 발명에 따라 사용될 수 있는 철 함유 합금을 식별할 수 있을 것이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 스케일이 형성될 수 있는 수성 환경은 다음과 같습니다. 수도물. 수성 매질은 또한 용해된 금속 화합물을 함유하는 물일 수 있다. 용해된 금속 화합물은 철 및/또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 수성 매질은 철 및/또는 알칼리 토금속 화합물의 콜로이드 입자의 수성 현탁액일 수도 있습니다.
본 발명에 따른 방법은 이전에 형성된 침전물을 제거하고 가열 장치의 작동 중에 내부 표면을 세척하는 시약이 필요 없는 수단으로 작용하여 결과적으로 스케일 없는 작동을 보장합니다. 이 경우, 스케일 및 부식 방지가 달성되는 영역의 크기는 효과적인 스케일 파괴 영역의 크기를 크게 초과합니다.
본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다:
시약을 사용할 필요가 없습니다. 환경 친화적인;
구현이 쉽고 특별한 장치가 필요하지 않습니다.
열전달 계수를 높이고 보일러의 효율을 높일 수 있으며 이는 큰 영향을 미칩니다. 경제 지표그의 작품;
보일러 전 수처리에 적용된 방법에 추가로 사용하거나 별도로 사용할 수 있습니다.
물 연화 및 탈기 과정을 포기할 수 있어 매우 단순화됩니다. 기술 계획보일러실을 시공 및 운영 시 비용을 대폭 절감할 수 있습니다.
이 방법의 가능한 대상은 온수 보일러, 폐열 보일러, 폐쇄형 열 공급 시스템, 열담수화 플랜트일 수 있습니다. 바닷물, 증기 변환 장치 등
내부 표면에 부식 손상과 스케일 형성이 없기 때문에 저전력 및 중전력 증기 보일러를 위한 근본적으로 새로운 설계 및 레이아웃 솔루션을 개발할 가능성이 열립니다. 이를 통해 열 공정의 강화로 인해 증기 보일러의 무게와 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 가열 표면의 지정된 온도 수준을 보장하고 결과적으로 연료 소비, 연도 가스의 양을 줄이고 대기로의 배출을 줄입니다.
구현 예
본 발명에서 청구된 방법은 Admiralty Shipyards 및 Krasny Khimik 보일러 공장에서 테스트되었습니다. 본 발명에 따른 방법은 침전물로부터 보일러 장치의 내부 표면을 효과적으로 청소하는 것으로 나타났습니다. 이러한 작업 과정에서 3~10%의 연료 등가 절감 효과가 나타났으며, 절감 값의 변화는 보일러 장치 내부 표면의 다양한 오염 정도와 관련이 있습니다. 작업의 목적은 고품질 수처리, 규정 준수 조건 하에서 중전력 증기 보일러의 시약과 스케일 없는 작동을 보장하기 위해 청구된 방법의 효율성을 평가하는 것이었습니다. 물 화학 체제그리고 높다 전문가 수준장비 작동.
본 발명에서 청구된 방법의 테스트는 국가 단일 기업 "TEK SPb" 남서부 지점의 4번째 Krasnoselskaya 보일러 하우스의 증기 보일러 유닛 No. 3 DKVR 20/13에서 수행되었습니다. 보일러 장치의 작동은 규제 문서의 요구 사항을 엄격히 준수하여 수행되었습니다. 보일러에는 작동 매개변수(생성된 증기의 압력 및 유속, 급수 온도 및 유속, 버너의 폭발 공기 및 연료 압력, 가스 경로 주요 섹션의 진공)를 모니터링하는 데 필요한 모든 수단이 장착되어 있습니다. 보일러 장치의). 보일러의 증기 출력은 18 t/시간으로 유지되었으며, 보일러 드럼의 증기 압력은 8.1…8.3 kg/cm 2 였습니다. 이코노마이저가 난방 모드로 작동했습니다. 도시 상수도 공급수는 GOST 2874-82 "식수"의 요구 사항을 충족하는 원수로 사용되었습니다. 일반적으로 지정된 보일러실에 들어가는 철 화합물의 수는 다음을 초과합니다. 규제 요구 사항(0.3 mg/l)이고 그 양은 0.3-0.5 mg/l이며, 이는 철 화합물로 인해 내부 표면이 심하게 과도하게 자라게 됩니다.
이 방법의 유효성은 보일러 내부 표면의 상태를 기준으로 평가되었습니다.
보일러 장치의 내부 가열 표면 상태에 대한 본 발명에 따른 방법의 영향을 평가합니다.
시험 시작 전 보일러 내부 점검을 실시하고 내부 표면의 초기 상태를 기록하였다. 보일러 예비 점검을 처음으로 실시했습니다. 난방 시즌, 화학적 세척 후 한 달이 지났습니다. 검사 결과, 드럼 표면에는 상자성 특성을 가지며 아마도 산화철로 구성된 짙은 갈색의 고체 침전물이 연속적으로 존재하는 것으로 나타났습니다. 증착물의 두께는 시각적으로 최대 0.4mm였습니다. 끓는 파이프의 눈에 보이는 부분, 주로 용광로를 향한 측면에서 연속적인 고체 침전물이 발견되지 않았습니다(크기가 2~15mm이고 시각적 두께가 최대 0.5인 파이프 길이 100mm당 최대 5개 지점). mm).
RU 2100492 C1에 설명된 전류 전달 전위 생성 장치는 지점 (1)에서 보일러 뒷면에 있는 상부 드럼의 해치(2)에 연결되었습니다(그림 1 참조). 전류 운반 전위는 100V와 동일했습니다. 전류 운반 전위는 1.5개월 동안 지속적으로 유지되었습니다. 이 기간이 끝나면 보일러 장치가 열렸습니다. 보일러 장치 내부 검사 결과, 2~2.5m 이내(구역(4)) 상부 및 하부 드럼 표면(3)에 퇴적물이 거의 전혀 없는 상태(육안으로 0.1mm 이하)가 확인되었습니다. ) 드럼 해치(전류 운반 전위를 생성하는 장치 연결 지점(1))에서. 해치로부터 2.5-3.0m 거리(구역(5))에서 퇴적물(6)은 최대 0.3mm 두께의 개별 결절(점) 형태로 보존되었습니다(그림 1 참조). 또한 앞쪽으로 이동하면 (해치에서 3.0-3.5m 거리에서) 시각적으로 최대 0.4mm까지 연속 퇴적물(7)이 시작됩니다. 장치의 연결 지점으로부터 이 거리에서는 본 발명에 따른 세척 방법의 효과가 실질적으로 분명하지 않았다. 전류 운반 전위는 100V와 동일했습니다. 전류 운반 전위는 1.5개월 동안 지속적으로 유지되었습니다. 이 기간이 끝나면 보일러 장치가 열렸습니다. 보일러 장치 내부 검사 결과, 드럼 해치로부터 2~2.5m 이내의 상부 및 하부 드럼 표면에 퇴적물이 거의 전혀 없는 상태(육안으로 0.1mm 이하)가 확인되었습니다(부착 지점). 전류 운반 전위를 생성하는 장치). 해치로부터 2.5-3.0m 떨어진 곳에 퇴적물은 최대 0.3mm 두께의 개별 결절(점) 형태로 보존되었습니다(그림 1 참조). 또한 앞쪽으로 이동하면(해치에서 3.0-3.5m 거리) 시각적으로 최대 0.4mm의 연속 침전이 시작됩니다. 장치의 연결 지점으로부터 이 거리에서는 본 발명에 따른 세척 방법의 효과가 실질적으로 분명하지 않았다.
드럼 해치로부터 3.5~4.0m 이내의 끓는 파이프의 눈에 보이는 부분에서는 퇴적물이 거의 전혀 없는 것이 관찰되었습니다. 또한 앞쪽으로 이동함에 따라 비연속적인 고체 침전물이 발견됩니다(크기는 2~15mm이고 시각적 두께는 최대 0.5mm).
이 단계의 테스트 결과, 본 발명에 따른 방법은 어떠한 시약도 사용하지 않고 이전에 형성된 침전물을 효과적으로 파괴할 수 있고 보일러 장치의 스케일 없는 작동을 보장할 수 있다는 결론이 내려졌습니다.
테스트의 다음 단계에서는 전류 운반 전위를 생성하는 장치를 "B" 지점에 연결하고 테스트는 30-45일 동안 계속되었습니다.
보일러 장치의 다음 개방은 장치의 연속 작동 3.5개월 후에 수행되었습니다.
보일러 장치를 점검한 결과 이전에 남아 있던 침전물은 완전히 파괴되었으며 보일러 배관 하부에는 소량만 남아 있는 것으로 나타났습니다.
이를 통해 우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었습니다.
보일러 장치의 스케일 없는 작동이 보장되는 영역의 크기는 침전물의 효과적인 파괴 영역의 크기를 크게 초과하므로 전류 운반 전위의 연결 지점을 후속적으로 전송하여 전체 내부 표면을 청소할 수 있습니다. 보일러 장치의 스케일 없는 작동 모드를 유지합니다.
이전에 형성된 퇴적물의 파괴와 새로운 퇴적물의 형성 방지는 다양한 성격의 과정을 통해 보장됩니다.
점검 결과를 토대로 드럼과 끓는 배관을 최종적으로 청소하고 보일러의 스케일 없는 작동에 대한 신뢰성을 판단하기 위해 가열 기간이 끝날 때까지 테스트를 계속하기로 결정했습니다. 다음 보일러 장치 개통은 210일 후에 이루어졌습니다.
보일러 내부 점검 결과, 보일러 상하부 드럼 및 비등관 내부 표면 청소 공정이 거의 완료된 것으로 확인되었습니다. 완전한 제거퇴적물. 금속의 전체 표면에 형성된 얇고 조밀한 코팅은 파란색 변색이 있는 검은색이며, 습기가 있는 상태(보일러를 연 직후)에서도 두께가 시각적으로 0.1mm를 초과하지 않았습니다.
동시에, 본 발명의 방법을 사용할 경우 보일러 유닛의 스케일 없는 운전을 보장하는 신뢰성이 확인되었다.
마그네타이트 필름의 보호 효과는 장치를 분리한 후 최대 2개월 동안 지속되었으며, 이는 예비로 옮기거나 수리할 때 건식 방법을 사용하여 보일러 장치를 보존하기에 충분합니다.
본 발명이 다양한 특정 실시예 및 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 다음 청구범위의 범위 내에서 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.
1. 철 함유 합금으로 제조되고 스케일이 형성될 수 있는 증기-물 환경과 접촉하는 금속 표면에 스케일 형성을 방지하는 방법으로서, 상기 금속 표면에 통전 전위를 인가하는 단계를 포함하는 방법. 상기 금속 표면과 콜로이드 입자 및 이온 형성 스케일 사이의 힘 접착의 정전기 성분을 중화하기 위해 61V ~ 150V 범위입니다.
본 발명은 화력 공학에 관한 것이며 작동 중 증기 및 온수 보일러, 열 교환기, 보일러 장치, 증발기, 난방 본관, 주거용 건물의 난방 시스템 및 산업 시설의 가열 파이프의 스케일 및 부식으로부터 보호하는 데 사용할 수 있습니다. 철 함유 합금으로 제조되고 스케일이 형성될 수 있는 증기-물 환경과 접촉하는 금속 표면에 스케일이 형성되는 것을 방지하는 방법은 상기 금속 표면에 다음 범위의 전류 전달 전위를 인가하는 단계를 포함합니다. 지정된 금속 표면과 콜로이드 입자 및 이온 형성 스케일 사이의 접착력의 정전기 성분을 중화하기 위해 61V ~ 150V입니다. 기술적 결과는 온수 및 증기 보일러의 효율성과 생산성을 높이고 열 전달 효율을 높이며 층별 파괴 및 형성된 스케일 제거를 보장하고 새로운 형성을 방지하는 것입니다. 2 급여 f-ly, 1 ave., 1 병.
