Chemiczne czyszczenie kotłów parowych z osadów gipsu w praktyce

Osady gipsu wypalonego na powierzchni grzewczej kotłów parowych są najtrudniejsze do usunięcia, czego jedną z przyczyn jest ich duża gęstość nawet powyżej 2,7 g/cm³. Obok wzrostu temperatury spalin, co generuje tzw. stratę kominową, są one odpowiedzialne za uszkodzenia niemechaniczne kotłów, między innymi z tytułu przegrzania metalu w wyniku powstania osadów. Obliczono, że strata kominowa może wynosić nawet 50% i więcej spalanego paliwa. Typowym uszkodzeniem w przypadku takiej awarii jest pękanie płomieniówek. Konsekwencją awarii jest wyłączenie kotła z eksploatacji, rewizja i ocena przeprowadzona przez Inspektora UDT oraz naprawa przez zakład uprawniony, po opracowaniu i uzgodnieniu technologii naprawy. Czas naprawy może więc wynosić kilka dni, co jest dużym problemem w zakładzie posiadającym tylko jeden kocioł.

Na zdjęciu [1] przedstawiono pękniętą płomieniówkę, pokrytą osadem gipsu o grubości zaledwie 2 mm. O jego bardzo dużej twardości niech świadczy to, że zakład wykonujący naprawę kotła, po wyfrezowaniu otworu w ścianie sitowej, nie mógł wybić płomieniówki, ponieważ opór stawiała warstwa tak twardego gipsu, że nie ulegał on zeskrobaniu, jak to zazwyczaj dzieje się podczas takiej operacji. Widać także zmianę grubości płomieniówki, której wewnętrzna powierzchnia uległa tak dużej erozji, że powstała dziura.

W tej sytuacji dziwię się Użytkownikom kotłów, że natychmiast po stwierdzeniu wzrostu temperatury spalin o 30-40 ^OC zamiast występować do UDT z wnioskiem o zgodę na chemiczne czyszczenie kotła przez zakład uprawniony, odkładają jego odkamienienie do momentu podjęcia takiej decyzji przez Inspektora UDT w czasie kolejnej okresowej rewizji wewnętrznej prowadzonej co 3 lata. Znam przypadek, gdy Inspektor na prośbę Użytkownika posiadającego tylko jeden kocioł parowy Viessmann Vitomax 200HS M73A001, wydłużył decyzję o dopuszczeniu go do eksploatacji o kolejny rok. Przyczyną było zapewnienie Użytkownika, że właśnie zakupiono środek, którego dodanie do wody kotłowej spowoduje, że kamień kotłowy zniknie.

Zapewne środek był skuteczny w stosunku do innego typu osadu. Jednak w tym konkretnym przypadku, gdy w kotle powstało już kilka warstw osadu – po upływie roku – okazało się, że kamienia jest znacznie więcej, a dodatkowo uległ on wypaleniu na płomienicy do postaci twardego trudno usuwalnego gipsu – zdjęcie [2]. Początkowo siarczany mają kolor szary, ale z czasem pod wpływem wysokiej temperatury ulegają wypaleniu do postaci białego gipsu. Najwięcej gipsu powstaje na płomienicy, ponieważ tam temperatura spalin jest najwyższa. Z tego względu podczas rewizji wewnętrznej każdorazowo należy otwierać dolne włazy wyczystkowe i ocenić stan osadu kamienia kotłowego na płomienicy. Należy przy tym zaznaczyć, że łusek kamienia jakie w wyniku naprężeń odpadły od płomieniówek i spadły na dno kotła nie należy traktować jako próbki reprezentatywne. Często bowiem są to sklejone fragmenty szlamu, który jest łatwo usuwalny nawet w niskim stężeniu środka chemicznego.

Dla zobrazowania tego problemu na zdjęciu [3] i [4] przedstawiono widok próbki osadu A i jej skład chemiczny, a na zdjęciu [5] i [6] widok osadu B na powierzchni grzewczej kotła 200HS M237 117 i jego skład chemiczny. Po spuszczeniu gorącej wody z kotła i otwarciu dolnego i górnego włazu rewizyjnego nastąpiło gwałtowne schłodzenie powierzchni płomienicy, czego efektem było odspojenie od powierzchni pierwszej najgrubszej warstwy kamienia kotłowego – kalcytu i czerwonej krzemionki. Należy przy tym zaznaczyć, że osad w kotle był warstwowy, a głębsze warstwy tak twarde, że próby odkucia ostrym przecinakiem nie powiodły się. Jego całkowita grubość prawdopodobnie wynosiła 6-10 mm (I warstwa 3-4 mm, II warstwa 1-2 mm, III warstwa 1-2 mm, IV warstwa 1-2 mm}. Jak zaznaczono warstw II, III i IV, ze względu na brak wystarczającego dostępu do włazu i jego wielkość, nie udało się odkuć.

W tej sytuacji pomimo pozornie prostego składu chemicznego próbki pobranej z I warstwy, w opracowanej i uzgodnionej w CLDT instrukcji technologicznej chemicznego czyszczenia uwzględniono zasady, które wypracowałem dla usunięcia osadów zawierających gips. Kocioł o pojemności całkowitej 5525 l wyczyściłem przez 3 doby, a uzyskany efekt przeszedł wszelkie oczekiwania, co ilustrują zdjęcie [7] i [8] wykonane po czyszczeniu.

Na zdjęciu [8] przedstawiono dokładnie ten fragment płomienicy widoczny przez dolny prawy właz wyczystkowy, którego stan przed czyszczeniem przedstawia zdjęcie [6]. Jak widać usunąłem 100% osadu, a powierzchnia kotła jest metalicznie czysta i spasywowana. Usunięcie wypalonego, warstwowego kamienia kotłowego o grubości 6-10 mm spowodowało obniżenie temperatury spalin i całkowitą likwidację straty kominowej, co Użytkownikowi kotła przyniosło wymierne oszczędności. Oceniam, że koszt wyczyszczenia 14 letniego kotła z palnikiem olejowym – który nigdy wcześniej nie był czyszczony – zwrócił się w ciągu 5 tygodni ! Osoby zainteresowane zapraszam do obliczenia kwoty, która przez ostatnie lata „poszła z dymem”. Należy podkreślić, że koncentrowanie się wyłącznie na liczeniu kosztów eksploatacji kotłów, z pominięciem obliczenia oszczędności, jakie przyniesie wyczyszczenie tych kotłów jest błędem.

Sprawdzoną podczas czyszczenia dwóch pierwszych kotłów Viessmann Vitomax 200HS skuteczną technologię wykorzystałem podczas czyszczenia ostatniego trzeciego kotła Fako PWC2900 o pojemności 14,8 m². Po 4 dniowym czyszczeniu uzyskano 100% usunięcie osadu zawierającego wypalony gips i powierzchnię kotła metalicznie czystą oraz spasywowaną. Efekt mojej pracy przedstawiono na zdjęciach [9] i [10].

Część osadów gipsowych i krzemianowych nie ulega całkowitemu rozpuszczenia, tylko w postaci łusek i grudek spada na dno kotła i tam zostaje. Podczas czyszczenia dużych kotłów posiadających rurę odmulającą DN50 można jeszcze próbować je wypłukać. W przypadku wspomnianych kotłów typoszeregu Vitomax 200H średnica rury odmulającej to zaledwie DN25, w związku z czym odmulenie jest bardzo uciążliwe, czasochłonne i pracochłonne. Zbyt mała średnica rury odmulającej powoduje, że fragmenty osadu z dna kotła które dostają się do rury odmulającej spowalniają opróżnienie kotła z roztworów roboczych oraz wody podczas płukania. Niekiedy kawałki kamienia wręcz całkowicie zatykają przepływ odmulin w rurze, co wymaga jej ciągłego udrożniania.

Kolejny problem to umiejscowienie włazów wyczystkowych, przez które można odmulić kocioł wybierając kawałki nie do końca rozpuszczonego kamienia i powstały szlam. Najlepiej, gdy właz wyczystkowy znajduje się na tylnej dennicy kotła, a kocioł oddalony jest od ściany na co najmniej 3 m. Odmulanie przez dolne włazy wyczystkowe jest już trudniejsze, ponieważ mimo iż ręka zgina się w łokciu, ręczne zgarnianie i wybieranie szlamu z kotła nawet przy użyciu specjalistycznych narzędzi jest bardzo trudne, a samo włożenie głowy i ramienia w niewielki otwór wymagało ode mnie – przy wzroście 190 cm – bardzo dużego sprytu i sprawności, co zilustrowano na zdjęciu [11].
Jak widać na zdjęciu [12] dostęp do lewego włazu  uniemożliwia system rur zasilających palnik olejowy oraz podstawa skrzynki AKZ, a przed prawym włazem widocznym za zdjęciu [13], dowcipny projektant umieścił rurę gazową, rurę odmulającą oraz rury odwadniające wodowskazy i odprowadzające odsoliny.

Od stycznia 2020 r. usunąłem osady gipsu w następujących kotłach: dwa kotły Loos UL-S 3200 3,2 t/h, Loos UL-S 10000 10 t/h, Fako PWC 2900 2,9 t/h, Viessmann Vitomax 200HS M235052 5 t/h, Viessmann Vitomax 200HS 3,2 t/h, Viessmann Vitomax 200HS M237117 2,95 t/h, Viessmann Vitomax 200HS M237015 1,5 t/h, Viessmann Vitomax 200HS M73A001 0,5 t/h, czy ostatnio RPW1200 i RPS3800 i OR10. Spośród 47 wyczyszczonych przez mnie w tym czasie kotłów parowych i wytwornic pary (kotły cieczowe płomienicowo-płomieniówkowe, kotły żeliwne i kondensacyjne oraz kotły odzyskowe pominięto) osad gipsu wystąpił w 17 urządzeniach, a więc w 36% wyczyszczonych kotłów.

Podsumowując temat mogę stwierdzić, że koszt wyczyszczenia kotła z osadu gipsu jest wyższy. Wynika to z większej ilość zużytych chemikaliów, dłuższego czasu czyszczenia oraz wzrostu stopnia zagrożenia zdrowia a nawet życia specjalistów wykonujących takie czyszczenie. Dotyczy to zwłaszcza kotłów o dużej wielkości powierzchni grzewczej oraz kotłów z taśmowym rusztem węglowym. Jednak likwidacja strat energetycznych na przykładzie przytoczonego wcześniej wyczyszczenia 14 letniego kotła Viessmann Vitomax 200HS M237 117, jest najlepszym dowodem celowości takich czyszczeń, których absolutnie nie wolno „odkładać na później”. Lepiej żeby pieniądze pozostały ma koncie, niż uleciały przez komin.

Z uwagi na posiadane kompetencje oraz duże doświadczenie zawodowe wykonywane przez mnie chemiczne czyszczenia kotłów parowych z osadów gipsu stoją na najwyższym poziomie, czego dowodem jest pełne zadowolenie Klientów oraz wysokie oceny wykonanych przeze mnie czyszczeń wystawiane przez Inspektorów UDT.