РД 34.27.511-98

    
    
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

    
    
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ
В ТРУБОПРОВОДАХ И НАСОСАХ СИСТЕМ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ

    
    
Срок действия с 1998-07-01
до 2008-07-01

    
    
    РАЗРАБОТАН Всероссийским теплотехническим научно-исследовательским институтом (ВТИ)
    
    РАЗРАБОТЧИК Г.С.Чеканов
    
    УТВЕРЖДЕН Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 30.03.1998 г.
    
    Первый заместитель начальника Департамента А.П.Берсенев
    
    Периодичность проверки - 5 лет
    
    
    Настоящие Методические указания позволяют определить причины образования солевых отложений в трубопроводах систем гидрозолоудаления (ГЗУ) и устанавливают способы предотвращения образования или уменьшения скорости роста этих отложений, а также рекомендуют мероприятия, обеспечивающие работоспособность систем гидрозолоудаления в тех случаях, когда полностью исключить образование отложений невозможно.
    
    Методические указания распространяются на проектируемые и находящиеся в эксплуатации гидравлические системы удаления и складирования золошлаковых отходов от сжигания твердого топлива на тепловых электростанциях и в котельных.
    
    С выходом настоящих Методических указаний утрачивают силу Временные руководящие указания по предотвращению образования отложений в трубопроводах систем гидрозолоудаления (М.: БТИ ОРГРЭС, 1969).
    
    

    1 ТИПЫ ОТЛОЖЕНИЙ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В ТРУБОПРОВОДАХ И ДРУГИХ ЭЛЕМЕНТАХ СИСТЕМ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ

    
    1.1 Отложения - это прочные кристаллические образования, состоящие преимущественно из малорастворимых соединений кальция или из смеси транспортируемых золошлаковых отходов и этих соединений кальция, выполняющих в данной смеси роль вяжущего.
    
    1.2 По относительному содержанию соединений кальция и золы отложения разделяются на три вида:
    
    солевые, состоящие преимущественно (на 90% и более) из малорастворимых соединений кальция;
    
    смешанные, состоящие из золы, точнее из ее неактивных компонентов (), и малорастворимых соединений кальция;
    
    золовые, состоящие преимущественно из золы и шлака.
    
    Отложения последнего типа образуются в результате оседания крупных частиц золы и шлака из пульпы при недостаточной скорости ее движения. Для предотвращения образования этих отложений необходимо соблюдать скоростной режим движения золовой пульпы, рекомендуемый в "Методических указаниях по наладке и испытаниям систем гидрозолоудаления" РД 34.27.405 (М.: СПО Союзтехэнерго, 1989). Далее в настоящих Методических указаниях отложения этого типа не рассматриваются.
    
    1.3 Зола некоторых топлив обладает цементирующими свойствами и при определенных условиях может образовывать прочные, трудноудаляемые отложения. Хотя по химическому составу они практически соответствуют составу образующей их золы, их следует отнести к смешанным отложениям по соотношению содержания неактивных компонентов и соединений кальция.
    
    1.4 По химическому составу соединений кальция, содержащихся в солевых и смешанных видах, различают пять типов отложений:
    
    карбонатные, содержащие безводный карбонат кальция (кальцит);
    
    гидратные, содержащие гидрооксид кальция;
    
    сульфатные, содержащие двухводный кристаллогидрат сульфата кальция;
    
    сульфитные, содержащие двухводный кристаллогидрат сульфита кальция;
    
    гексагидратные, содержащие шестиводный кристаллогидрат карбоната кальция.
    
    В отложениях одновременно могут присутствовать несколько разных малорастворимых соединений кальция. В этом случае их тип определяется по тому соединению кальция, содержание которого превышает остальные.
    
    

    2 ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ

    
    2.1 Непосредственной причиной образования отложений в системах ГЗУ является кристаллизация малорастворимых соединений кальция в случае пересыщения ими золовой пульпы или осветленной воды, контактирующей со стенками трубопроводов или других элементов системы. В свою очередь это пересыщение происходит преимущественно в результате химического взаимодействия растворенных в пульпе и осветленной воде веществ с веществами, содержащимися в добавочной воде, поглощаемыми из дымовых газов и воздуха или растворяющимися из золы. Причинами пересыщения могут быть также испарение воды (в мокрых золоуловителях и шлаковых ваннах котлов) и сезонные изменения температуры воды в системе ГЗУ.
    
    2.2 Пересыщение карбонатом кальция пульпы и осветленной воды, имеющих щелочную реакцию (рН>10,5), происходит в результате:
    
    - смешивания с водой (стоками), содержащей бикарбонатные ионы
    

,                               (1)

    
    - поглощения диоксида углерода из атмосферного воздуха
    

.                                          (2)

    
    В случае использования для гидротранспорта природной (технической) воды пересыщение пульпы карбонатом кальция происходит в результате взаимодействия содержащегося в этой воде бикарбоната кальция с гидрооксидом кальция, образующимся при растворении щелочных компонентов транспортируемой золы
    

.                               (3)

    
    2.3 Пересыщение пульпы и осветленной воды гидрооксидом кальция происходит при растворении и гидратации содержащихся в золе свободной окиси кальция и некоторых клинкерных соединений (кальциевых силикатов, алюминатов и алюмоферритов), например,
    

.                               (4)

    
    2.4 Пересыщение пульпы сульфатом кальция происходит:
    
    - при поглощении щелочной водой диоксида серы из дымовых газов с последующим окислением сульфит-ионов до сульфат-ионов
    

,                      (5)

    
    - при использовании для гидротранспорта золы морской воды в результате растворения в этой воде свободной окиси кальция золы.
    
    2.5 Пересыщение золовой пульпы сульфитом кальция происходит при одновременном растворении свободной окиси кальция из золы и поглощении диоксида серы из дымовых газов в мокрых золоуловителях, если рН пульпы будет более 5. При таком рН образующаяся в результате поглощения диоксида серы сернистая кислота диссоциирует до образования ионов , которые, соединяясь с ионами , образуют малорастворимый двухводный сульфит кальция
    

.                               (6)

    
    2.6 Гексагидрат карбоната кальция образуется при температуре, равной или ниже 4 °С, а его предельная растворимость в воде примерно на 30% меньше растворимости образующегося при более высокой температуре безводного карбоната кальция (кальцита). Вследствие этого пульпа или осветленная вода, насыщенные кальцитом, при их охлаждении ниже 4 °С оказываются пересыщенными гексагидратом карбоната кальция. Эта причина пересыщения главным образом осветленной воды на золоотвале возникает в начале зимнего сезона. В последующем пересыщение гексагидратом карбоната кальция пульпы и осветленной воды, имеющих температуру менее 4 °С, может происходить по тем же причинам, что и пересыщение безводным карбонатом кальция (см. п.2.2).
    
    2.7 Кристаллизация малорастворимых соединений из пересыщенных растворов происходит преимущественно на поверхности твердых тел, контактирующей с таким раствором, и в первую очередь на поверхности, имеющей кристаллическую структуру, подобную структуре образующихся кристаллов. При пересыщении пульпы, например, карбонатом кальция, кристаллизация этого соединения происходит преимущественно на поверхности содержащихся в пульпе частиц золы и шлака. И только небольшая часть карбоната кальция оседает на стенках пульпопроводов и других элементов системы, омываемых этой пульпой. Но, кроме непосредственной кристаллизации, происходит сращивание кристаллов карбоната кальция, образовавшихся на стенках пульпопровода, с аналогичными кристаллами на поверхности золовых частиц, оказавшимися вблизи от стенок в радиусе действия межмолекулярных сил. По этой причине на стенках образуются смешанные отложения, состоящие на 20-80% из золы, прочно связанной кристаллами пересыщающего пульпу карбоната кальция или другого малорастворимого соединения кальция.
    
    2.8 Кристаллизация соединений, пересыщающих осветленную воду, в которой практически отсутствуют взвешенные твердые частицы, происходит в основном на стенках трубопроводов, насосов и запорной арматуры, омываемых этой водой. Возможен также процесс сращивания кристаллов, осевших на стенках, с кристаллами, образующимися в объеме или на мельчайших частицах золы, оставшихся в осветленной воде. Так образуются солевые отложения, состоящие из малорастворимых соединений кальция и незначительного количества золы.
    
    2.9 По степени пересыщения различают три типа растворов:
    
    - стабильные, в которых концентрация растворенных веществ ниже их предельной растворимости при данной температуре, и кристаллизации не происходит;
    
    - метастабильные, имеющие относительно невысокую степень пересыщения, в которых кристаллизация возможна, но протекает медленно и преимущественно на имеющихся в растворе твердых частицах или на стенках;
    
    - лабильные, в которых кристаллизация наступает сразу после пересыщения, носит лавинообразный характер и происходит во всем объеме жидкости.
    
    К лабильному пересыщению карбонатом кальция может привести смешивание щелочной осветленной воды с технической водой, а к лабильному пересыщению гексагидратом карбоната кальция - охлаждение щелочной осветленной воды на золоотвале в начале зимнего периода. Все остальные причины приводят к образованию метастабильных растворов, поскольку пересыщению предшествуют сравнительно медленно текущие процессы поглощения водой газов или растворения в воде щелочных компонентов золы.
    
    2.11 Процессы образования прочных отложений из цементирующейся золы аналогичны процессам схватывания и твердения бетона и заключаются в гидратации содержащихся в золе кальциевых силикатов с последующей кристаллизацией гидрооксида кальция, образующегося в промежутках между частицами золы, и карбоната кальция, образующегося в результате поглощения диоксида углерода из атмосферного воздуха гидрооксидом кальция.
    
    

    3 СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В ТРУБОПРОВОДАХ И НА ДРУГИХ УЧАСТКАХ СИСТЕМ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ

    
    3.1 В системах ГЗУ наиболее распространено образование карбонатных отложений в смывных насосах, коллекторах и трубопроводах разводки смывной и побудительной воды, а также в соплах. Причиной этого обычно является добавка в осветленную воду технической воды (см. п.2.1). Для устранения этой причины необходимо исключить возможность смешивания щелочной осветленной воды с технической или другими типами воды (природной, пожарной, условно чистыми стоками и т.п.), содержащими бикарбонатные ионы. При необходимости добавку такой воды (, м/ч) следует проводить в каналы золошлаковой пульпы или непосредственно в бункеры багерных насосов в количестве не более
    

,                                         (7)

    
где - количество перекачиваемой пульпы, м/ч;
    
     - содержание бикарбонатных ионов в добавочной воде (стоках), мг-экв/дм.
    
    Если добавки превышают допустимое количество, их следует направлять по отдельному трубопроводу на золоотвал. При необходимости кратковременных больших добавок, например при первоначальном заполнении бассейна золоотвала, допускается перевод на некоторое время всех насосов смывной воды с осветленной на техническую воду.
    
    Добавки технической воды в систему ГЗУ зачастую происходят из-за невозможности подачи осветленной воды из золоотвала в необходимом количестве. Нужно, чтобы насосы и трубопроводы осветленной воды выбирались, исходя из максимальной потребности ТЭС в осветленной воде, включая промывку пульпопроводов перед остановкой в резерв, гидроуборку зольных помещений, обмывку поверхностей нагрева и золоуловителей перед ремонтом и др.
    
    3.2 Недопустимо также попадание щелочной осветленной воды в техническую воду, особенно в воду системы охлаждения конденсаторов турбин. Поэтому на всех перемычках между трубопроводами осветленной воды системы ГЗУ и воды технического водоснабжения необходимо устанавливать последовательно две задвижки с дренированием промежутка между ними. При закрытых задвижках вентиль дренажа должен быть открыт.
    
    3.3 В пульпопроводах, в смывных аппаратах (гидрозатворах) сухих золоуловителей и в самотечных каналах, когда для гидротранспорта используется техническая вода, а транспортируемая зола имеет повышенное содержание щелочных компонентов (гидратная щелочность более 100 мг-экв/кг), образуются преимущественно смешанные карбонатные отложения. Причиной их образования является взаимодействие бикарбоната кальция, содержащегося в технической воде, с гидрооксидом кальция, растворяющимся .....золы* (см. п.п.2.2 и 2.7).
_______________
    * Брак оригинала. - Примечание .
    
    Предотвратить образование таких отложений можно путем замены технической воды на возвращаемую из золоотвала осветленную воду, в которой нет бикарбонатных ионов, т.е. путем перевода системы ГЗУ на оборотную схему водопользования.
    
    3.4 В пульпопроводах возможно образование смешанных гексагидратных отложений. Причины те же, что и образования карбонатных отложений, но при условии охлаждения пульпы ниже 4 °С. Обычно шлаковая пульпа и золовая пульпа после сухих золоуловителей имеют температуру не ниже 10 °С, а пульпа из мокрых золоуловителей - не ниже 40 °С. Но при протяженных трассах пульпопроводов в районах с холодной и ветряной зимой возможно охлаждение пульпы до температуры, при которой возможна кристаллизация гексагидрата карбоната кальция, т.е. образование гексагидратных отложений.
    
    Предотвращение образования гексагидратных отложений в пульпопроводах возможно теми же способами, что и предотвращение карбонатных отложений (см. п.3.2), а также путем поддержания температуры пульпы на всей длине пульпопроводов выше 4 °С. Последнее достигается путем теплоизоляции начальных участков пульпопроводов, где прежде всего и образуются отложения этого типа.
    
    3.5 Сульфатом кальция может быть пересыщена пульпа мокрых золоуловителей. Основными причинами такого пересыщения являются испарение орошающей золоуловители воды и поглощение этой водой оксидов серы из дымовых газов.
    
    Другими причинами пересыщения пульпы сульфатом кальция могут быть добавки в пульпу стоков с высокой концентрацией сульфатов, например стоков от сероулавливающих установок, и использование для гидротранспорта морской воды.
    
    Образование сульфатных отложений со скоростью более 0,5 мм/год происходит, когда произведение концентраций содержащихся в пульпе ионов и превысит 2400 (мг-экв/дм). В то же время скорость роста сульфатных отложений заметно повышается с увеличением концентрации образующих отложения ионов (примерно пропорционально увеличению произведения концентраций в четырнадцатой степени). Так, при произведении концентраций сульфатных ионов и ионов кальция в пульпе, равном 3500 (мг-экв/дм), скорость роста сульфатных отложений составит 50 мм/год.
    
    3.6 Наибольшего пересыщения сульфатом кальция пульпа достигает на выходе из мокрых золоуловителей, когда заканчивается ее контакт с дымовыми газами, а основная часть поглощенного орошающей водой диоксида серы окисляется до сульфатных ионов. Поэтому сульфатные отложения образуются в основном в сливных патрубках мокрых золоуловителей и в гидрозатворах. Далее в самотечных каналах пульпа разбавляется водой из побудительных сопл, и интенсивность кристаллизации сульфата кальция существенно уменьшается. Образования сульфатных отложений в пульпопроводах, как правило, не происходит, поскольку оставшееся незначительное пересыщение снимается в основном на частицах золы и шлака пульпы.
    
    Предотвратить или существенно уменьшить скорость образования сульфатных отложений в сливных патрубках и гидрозатворах мокрых золоуловителей можно путем добавки осветленной или технической воды в нижнюю часть каплеуловителей (на конусное днище или непосредственно в сливной патрубок).
    
    3.7 Предотвратить образование сульфатных отложений при сбросе в систему ГЗУ сточных вод с повышенным содержанием сульфатов можно при условии рассредоточенного по времени поступления этих стоков непосредственно в бункеры багерных насосов. Допустимый объем стоков определяется из условия, что произведение концентраций ионов и в образующейся смеси соответствует произведению концентраций менее 2400 (мг-экв/дм). Если эти условия соблюсти невозможно, следует такие сточные воды направлять непосредственно на золоотвал по специальному трубопроводу.
    
    3.8 Сульфитные отложения могут образовываться только в мокрых золоуловителях и только в тех случаях, когда пульпа имеет рН>5,0 (см. п.2.5). Такая щелочность пульпы возможна при очистке в мокрых золоуловителях дымовых газов от сжигания топлива с приведенным содержанием серы менее 0,045% кг/МДж и гидратной щелочностью золы более 2000 мг-экв/кг. Сульфитные отложения образуются на стенках и решетках входных патрубков, на конусном днище центробежных каплеуловителей и в сливных патрубках.
    
    Предотвратить образование сульфитных отложений можно, увеличив концентрацию оксидов серы в дымовых газах путем добавок к основному топливу более сернистого топлива, например мазута.
    
    3.9 В оборотных гидравлических системах удаления золы с гидратной щелочностью, превышающей 5000 мг-экв/кг, например золы сланцев, пульпа может оказаться пересыщенной гидрооксидом кальция. Но это пересыщение снимается обычно в результате кристаллизации гидрооксида кальция на частицах золы и шлака пульпы и не представляет опасности для пульпопроводов.
    
    3.10 Более опасна цементация высокощелочной золы при контакте ее с водой (см. п.2.9). Такие отложения образуются на границе сухой и мокрой поверхности стенок гидрозатворов золоуловителей и самотечных каналов. Для их предотвращения необходимо, чтобы поверхности, на которые могут попасть частицы золы, имели надежное орошение, обеспечивающее смыв осевшей золы, до того как произойдет ее цементация.
    
    Обеспечить это условие, например в гидрозатворах сухих золоуловителей, весьма сложно, поэтому радикальным решением для предотвращения отложений цементирующейся золы является использование для ее улавливания только сухих золоуловителей, а для ее транспортировки - пневматических или механических систем.
    
    3.11 Если золошлаковая пульпа пересыщена сульфатом кальция, это пересыщение в той или иной мере сохранится в осветленной воде, причем пересыщение безопасное для пульпопроводов может оказаться опасным для насосов и трубопроводов осветленной воды, поскольку в осветленной воде практически отсутствуют взвешенные твердые частицы и кристаллизация сульфата кальция будет происходить преимущественно на стенках этих элементов систем ГЗУ.
    
    Для предотвращения образования сульфатных отложений в насосах и трубопроводах осветленной воды необходимо выдерживать эту воду в отстойном прудке золоотвала и в бассейне осветленной воды в течение не менее 100 часов для полного устранения пересыщения сульфатом кальция.
    
    Конфигурация бассейна, а также расположение водовыпусков из золоотвала и водозабора в насосы должны обеспечивать обмен осветленной воды во всем объеме бассейна.
    
    3.12 Аналогичная длительная выдержка воды в бассейне золоотвала позволяет исключить образование в трубопроводах осветленной воды и гидратных отложений, но только в период времени с положительной температурой атмосферного воздуха. Это связано с тем, что ликвидация пересыщения воды гидрооксидом кальция на золоотвале происходит в основном в результате поглощения диоксида углерода из воздуха. В зимний период, когда бассейн покрывается льдом, поглощение диоксида углерода осветленной водой практически прекращается и щелочность воды может увеличиться выше допустимого предела. Поэтому при гидротранспорте высокощелочной золы в зимний период в тракте осветленной воды возможно образование гидратных отложений.
    
    3.13 При щелочной реакции осветленной воды на золоотвале вследствие указанного поглощения диоксида углерода происходит пересыщение воды карбонатом кальция и, как следствие, образование в насосах и трубопроводах осветленной воды карбонатных, а при низкой температуре - гексагидратных отложений. Устранить образование такого пересыщения можно путем полной нейтрализации щелочности осветленной воды. Предложено несколько схем нейтрализации осветленной воды дымовыми газами, но их реализация требует сооружения специальных и достаточно сложных установок и до всесторонней промышленной проверки рекомендовать такую нейтрализацию в качестве средства предотвращения отложений преждевременно.
    
    3.14 Разработан и проверен в промышленной эксплуатации комплекс мероприятий, позволяющих существенно уменьшить скорость образования отложений, компенсировать в течение достаточно длительного времени их негативное воздействие на нормальную эксплуатацию систем и периодически очищать трубопроводы и другие элементы систем ГЗУ от образовавшихся отложений. Рекомендации по реализации этих мероприятий изложены в последующих разделах.
    
    

    4 МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ СКОРОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И КОМПЕНСАЦИИ ИХ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

    
    4.1 При щелочной реакции осветленной воды исключить ее пересыщение карбонатом кальция в результате поглощения атмосферного диоксида углерода доступными техническими средствами не представляется возможным, но интенсивность образования этих отложений можно существенно уменьшить. Скорость роста карбоната кальция на стенках трубопроводов осветленной воды примерно пропорциональна величине абсолютного пересыщения воды этим соединением, т.е. разности концентрации карбоната кальция и его растворимости при данной температуре. При абсолютном пересыщении 1 мг-экв/дм линейная скорость образования карбонатных отложений может достигать 50-80 мм/год.
    
    4.2 Максимальное абсолютное пересыщение осветленной воды карбонатом кальция (1,0-1,2 мг-экв/дм) наблюдается после шахтных водосливов, где происходит активный контакт воды с атмосферным воздухом. Соответственно сами водосливы и выпускные трубопроводы после них наиболее подвержены зарастанию отложениями. Поэтому необходимо иметь не менее двух водосливов из отстойного прудка золоотвала и размещать их возможно ближе к разделительной дамбе между собственно золоотвалом и бассейном осветленной воды (с учетом необходимости намыва зольного пляжа вдоль этой дамбы для повышения ее фильтрационной устойчивости и возможности последующего наращивания).
    
    Трубопроводы для выпуска воды из шахтных водосливов должны быть диаметром не менее 1000 мм. Для зарастания такого трубопровода потребуется не менее 10 лет, что соответствует или превышает проектный срок заполнения золоотвала. Если же зарастание водосливов и водовыпусков будет происходить более интенсивно, наличие резерва позволяет проводить их периодическую очистку.
    
    4.3 В бассейне осветленной воды одновременно протекают два противоположных процесса: поглощение диоксида углерода из воздуха, т.е. пересыщение карбонатом кальция поверхностного слоя воды и кристаллизация карбоната кальция, происходящая во всем объеме воды бассейна.
    
    В результате абсолютное пересыщение карбонатом кальция глубинных слоев осветленной воды у дальнего от водовыпусков участка бассейна может быть на 25% ниже, чем в поверхностных слоях воды на том же участке, и в 2-3 раза меньше, чем непосредственно у водовыпусков из шахтных водосливов. Из этого следует, что для максимального сокращения степени пересыщения осветленной воды карбонатом кальция перед водозабором из бассейна в насосы конфигурация и размеры этого бассейна должны обеспечить ламинарный характер течения воды, а также не иметь вертикальных препятствий и переливов, способствующих перемешиванию поверхностных и глубинных слоев осветленной воды.
    
    Предпочтителен вариант, когда осветленная вода по такому коллектору подается на площадку ТЭС до места установки смывных насосов.
    
    4.5 Количество и типоразмер насосов, а также количество и диаметр трубопроводов осветленной воды определяется, исходя из максимальной потребности в этой воде и гидравлического сопротивления трассы.
    
    Количество стационарно установленных насосов осветленной воды с учетом необходимого аварийного резервирования должно быть на один больше потребного по расчету. Все насосы должны быть одного типоразмера, причем еще один или два таких насоса с электроприводами должны быть в ремонтном резерве, т.е. в случае серьезной поломки вышедший из строя насос или электропривод демонтируются и вместо них устанавливается резервный, а демонтированный неисправный передается в ремонт.
    
    4.6 В системах ГЗУ со щелочной осветленной водой для компенсации зарастания трубопроводов карбонатными отложениями необходимо иметь запас по сечению трубопроводов осветленной воды по сравнению с расчетным. Для подачи осветленной воды к насосам и далее от насосов на расстоянии в 1 км следует использовать трубопроводы диаметром на 20% больше расчетного. Остальная часть трубопроводов может иметь диаметр на 10% больше расчетного.
    
    Не рекомендуется делать перемычки между трубопроводами осветленной воды для возможности подключения их к разным насосам. Эти перемычки с задвижками зарастут отложениями в первую очередь и пользоваться ими будет практически невозможно. Целесообразна схема: водозаборный трубопровод - насос - магистральный трубопровод с двумя задвижками: одна - на напорной стороне насоса, вторая - в конце трубопровода перед общим коллектором, к которому подключены смывные насосы.
    
    Это также отвечает требованиям сооружения, кроме необходимых по расчету, еще одного трубопровода осветленной воды для проведения периодической очистки этих трубопроводов, при которой очищаемый трубопровод выводится в резерв.
    
    Из-за возможного зарастания отложениями не рекомендуется устанавливать за насосами осветленной воды обратные клапаны.
    
    4.7 Подачу осветленной воды к насосам следует производить через сифонный водозабор, состоящий из подъемного участка, помещаемого в водозаборный оголовок бассейна на глубину не менее 1 м, горизонтального участка, проложенного по поверхности земли от бассейна до насосной, и опускного участка, размещающегося в насосной осветленной воды и подключенного к соответствующему насосу. Установки задвижек на таком сифонном водозаборе, в том числе и на всасе насоса, не требуется. Подача воды к насосу происходит при заполнении сифона водой путем откачки воздуха из внутреннего объема сифона. Для этого в насосной осветленной воды устанавливается вакуумный насос или водоструйный эжектор, работающий от дренажного насоса. Откачка воздуха производится из верхней части сифонов. Там же устанавливаются патрубки с пробковыми кранами (воздушники), при открытии которых сифон заполняется воздухом и прекращается подача воды в соответствующие насосы.
    
    Сифонный подвод воды обеспечивает работу насосов "под заливом" и надежную изоляцию заглубленной насосной от воды в бассейне золоотвала при проведении замены насосов или других ремонтных работ. Для возможности очистки сифонный водозабор монтируется из труб длиной не более 3 м с фланцевыми соединениями.
    
    При зарастании сифонного водозабора соответствующий насос и трубопровод выводят в резерв, опоражняют, включая сам сифон, и демонтируют последний. Заросшие отложениями участки сифона очищают механическим или другим способом и устанавливают на свои места. После этого заполняют сифон водой и включают насос.
    
    4.8 Трубопроводы осветленной воды прокладываются до места установки смывных насосов и соединяются одним общим коллектором, площадь сечения которого должна быть не менее суммарной площади сечений этих трубопроводов. Отсекающие задвижки на трубопроводах осветленной воды следует устанавливать как можно ближе к коллектору. Сооружение на ТЭС резервных баков осветленной воды не рекомендуется.
    
    4.9 Перечисленные мероприятия позволяют снять опасное пересыщение осветленной воды до ее поступления на ТЭС. Поэтому резервирования трубопроводов подачи осветленной воды от смывных насосов к шлаковым ваннам и гидрозатворам не требуется.
    
    Исключением являются системы ГЗУ с короткими (менее 1 км) трассами осветленной воды при относительно высокой ее щелочности (рН>12). В таких системах необходимо резервирование и трубопроводов внутренней разводки осветленной воды.
    
    4.10 Скорость кристаллизации в пересыщенных растворах и, следовательно, интенсивность образования отложений, можно уменьшить путем ввода в пульпу или осветленную воду ингибирующих добавок типа ИОМС, ДПФ, полиакриламида, жидкого стекла и др. Но до окончания исследований влияния этих добавок на процессы образования отложений, определения необходимой дозировки и технико-экономического обоснования применения добавок того или иного типа рекомендовать такой способ борьбы с отложениями представляется преждевременным.
    
    

    5 ОЧИСТКА ТРУБОПРОВОДОВ И НАСОСОВ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ

    
    5.1 Перечисленные в предыдущем разделе мероприятия позволяют обеспечить подачу осветленной воды на ТЭС в необходимом количестве в течение не менее одного календарного года или нескольких лет, пока толщина образующихся отложений не превысит предусмотренный резерв по диаметру трубопроводов. Затем требуется провести очистку трубопроводов от образовавшихся отложений.
    
    5.2 Из проверенных в промышленных условиях способов очистки трубопроводов осветленной воды и пульпопроводов от карбонатных и гидратных отложений наиболее экономичным и универсальным является разработанный ВТИ способ промывки трубопроводов смесью воды и дымовых газов под избыточным давлением.
    
    Этот способ пригоден для очистки стальных, чугунных и полиэтиленовых трубопроводов любых размеров, конфигурации, протяженности и способов прокладки, в том числе под землей, на эстакадах или в зданиях, а также трубопроводов с внутренними вставками из каменного литья.
    
    Для очистки этим способом непригодны железобетонные и асбоцементные трубопроводы.
    
    Способ не требует покупных реагентов, не вызывает коррозии очищаемых трубопроводов и не имеет экологически вредных отходов. Промывочная вода после отстоя разрушившихся и вынесенных из очищаемого трубопровода отложений будет отличаться от исходной только увеличенным на 1-2 мг-экв/дм содержанием бикарбоната кальция, т.е. незначительным увеличением общей щелочности и жесткости.
    
    5.3 Для приготовления промывочной смеси воды и дымовых газов сооружается установка, состоящая из центробежного высоконапорного водяного насоса, обеспечивающего подачу 250-300 м/ч воды с давлением не менее 2,5 МПа, водогазового эжектора и труб диаметром 250-300 мм, для подачи воды к насосу и от насоса к эжектору, дымовых газов от котла к газовой камере эжектора и водогазовой смеси от эжектора к очищаемому трубопроводу.
    
    Подача дымовых газов осуществляется за счет разрежения в газовой камере эжектора, т.е. не требуется установка дополнительных вентиляторов.
    
    Очищаемый трубопровод на период промывки выводится из работы и надежно изолируется от других трубопроводов и насосов системы ГЗУ. Продолжительность очистки - от 10 до 30-40 суток.
    
    5.4 Для очистки рабочих колес насосов, запорной арматуры и сопл от карбонатных отложений рекомендуется кислотная промывка. Для этого заросшие отложениями рабочие колеса насосов, задвижки, клапаны и сопла демонтируются и на несколько минут помещаются в емкость соответствующих размеров, заполненную 5%-ной ингибированной соляной кислотой.
    
    5.5 Для очистки трубопроводов и насосов от гексагидратных отложений целесообразно использовать свойство этих отложений разрушаться при температуре выше 18 °С. Для очистки насосов рекомендуется включить их в работу при закрытой задвижке с напорной стороны. Необходимо, чтобы насос при этом был заполнен водой. Через примерно 20 мин работы в таком режиме вода в насосе нагреется, а еще через такое же время гексагидратные отложения перекристаллизуются в кальцит с выделением кристиллизационной воды и разрушением кристаллической решетки.
    
    После этого, не выключая насоса, подают осветленную воду на всас и открывают задвижку на напорной стороне. Потоком воды разрушившиеся до порошкообразного состояния отложения выносятся в трубопровод осветленной воды и в конечном итоге попадают на золоотвал.
    
    5.6 Интенсивное образование гексагидратных отложений происходит примерно в течение недели дважды в год: в начала зимы перед появлением льда в бассейне осветленной воды и весной, когда этот лед начинает таять. В эти периоды гексагидратные отложения активно образуются также в трубопроводах подачи воды из бассейна к насосам. Очистка таких трубопроводов возможна, если они выполнены в виде сифона (см. п.4.7).
    
    Для очистки сифонный подвод разбирают на отдельные транспортабельные части и перемещают в помещение с температурой воздуха выше 20 °С. Через несколько часов пребывания в таких условиях отложения разрушаются и трубопроводы могут быть возвращены для восстановления демонтированного водозабора.
    
    5.7 Специальная очистка магистральных трубопроводов от гексагидратных отложений обычно не требуется. Образующиеся в течение зимы отложения этого типа в летний период самоликвидируются. Исключение составляют системы ГЗУ, в которых вода в летний период не нагревается выше 20 °С. Для таких случаев рекомендуется в начале летнего периода все участки, где зимой могут откладываться гексагидратные отложения, промыть горячей водой или прогреть паром.
    
    5.8 Для предотвращения образования гексагидратных отложений в трубопроводах внутренней разводки осветленной воды рекомендуется в период интенсивного образования этих отложений подогревать осветленную воду перед смывными насосами до 4-5 °С, например, подавая пар непосредственно на всас насосов.
    
    5.9 В тех случаях, когда не удается исключить образование гексагидратных отложений в трубопроводах внутренней разводки осветленной воды, рекомендуется прогревать заросшие участки, но уже до температуры более 20 °С. Для этого также целесообразно использовать низкопотенциальный пар.
    
    5.10 Для очистки магистральных трубопроводов от плотных отложений любого типа может быть применена механизированная очистка при помощи "виброкрота", разработанного Львовским ОРГРЭС'ом. Это устройство представляет собой гидротурбинку с разбалансированным ротором, которая вставляется в очищаемый трубопровод и приводится во вращение водой, подаваемой в него насосом.
    
    В передней части корпуса гидротурбинки имеются специальные ножи, которые, при интенсивной вибрации "крота", скалывают отложения со стенок трубопровода. По мере удаления отложений со стенок "виброкрот" под напором воды передвигается по очищаемому трубопроводу, а сколотые отложения уносятся потоком воды на золоотвал.
    
    Такая механизированная очистка применима только для трубопроводов наземной прокладки (на лежневых опорах). Трубопроводы, проложенные в зданиях, на эстакадах и на опорах других типов, очищать таким способом не следует, так как очистка сопровождается интенсивной вибрацией, которая может привести к разрушению опорных конструкций.
    
    Не рекомендуется очищать этим способом трубопроводы, проложенные под землей, по дну реки или проходящие через искусственные дамбы или насыпи, поскольку возможна остановка "виброкрота" из-за перекоса или внутренних дефектов трубопровода. Определить место и устранить причину такой остановки или просто извлечь "виброкрот" из очищаемого трубопровода в таких случаях весьма затруднительно.
    

    6 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И ТИПА ОБРАЗУЮЩИХСЯ ОТЛОЖЕНИЙ

    
    6.1 Возможность образования и тип образующихся отложений можно оценить по величине рН и содержанию ионов и в воде проектируемой системы ГЗУ, а также по гидратной щелочности золы.
    
    6.2 При рН роды более 10,5 в трубопроводах, насосах и соплах, через которые подается осветленная вода, возможно образование карбонатных, а в зимнее время гексагидратных отложений.
    
    При рН от 9,0 до 10,5 возможно образование только гексагидратных отложений.
    
    6.3 Образование сульфатных отложений возможно, если произведение концентраций ионов и будет более 1600 (мг-экв/дм), а если оно превысит 2400 (мг-экв/дм), следует ожидать интенсивного образования сульфатных отложений.
    
    6.4 Гидратная щелочность летучей золы более 500 мг-экв/кг может привести к образованию смешанных карбонатных отложений в смывных аппаратах, в золовых каналах и в пульпопроводах при использовании для гидротранспорта технической воды. Химический состав и щелочные характеристики летучей золы основных энергетических углей, сжигающихся на электростанциях России, приведены в приложении А.
    
    6.5 Величину рН и содержание ионов и можно рассчитать по методике, изложенной в РД 34.02.402-92. Более точные данные о составе воды в проектируемой системе ГЗУ можно получить путем химического моделирования, заключающегося в последовательном выщелачивании проб летучей золы проектного топлива с имитацией поступления в систему солей, содержащихся в добавочной воде.
    
    6.6 В приложении Б приведены данные о составе осветленной воды, полученные путем химического моделирования систем ГЗУ при бессточном режиме работы, когда потери воды из системы ограничены потерями на заполнение пор складируемой золы и на испарение, а компенсация этих потерь происходит только за счет атмосферных осадков. Для оценки концентрации каждого типа ионов мг-экв(дм) в воде проектируемой системы ГЗУ в эти данные необходимо внести коррективы по формуле
    

,                                (8)

    
где - концентрация иона "J" из приложения Б, мг-экв/дм;
    
     - расход золы, поступающей на золоотвал, т/ч;
    
     - концентрация иона "J" в добавочной воде, мг-экв/дм;
    
     - количество добавочной воды, м/ч;
    
     - потери воды из системы в результате фильтрации, м/ч;
    
     - потери воды из системы в результате сбросов, м/ч.
    
    При корректировке по формуле (8) значения концентрации ионов , если добавочная вода имеет нейтральную или кислую реакцию, вместо следует принять концентрацию в этой воде бикарбонатных ионов или ионов водорода и изменить знак в числителе формулы с плюса на минус.
    
    Если полученное в этом случае значение будет отрицательным, концентрацию ионов принимают равной 10 мг-экв/дм, что соответствует нейтральной реакции воды.
    
    

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

Химический состав и щелочные характеристики летучей золы энергетических
топлив, сжигающихся на электростанциях России

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)

Содержание в воде замкнутых бессточных систем гидрозолоудаления ионов,
определяющих возможность образования солевых и смешанных отложений

    
    
    
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: АООТ "ВТИ", 1998