• Курьянова Т.А. "Экологические особенности эксплуатации промышленных печей"
  • Курьянова Т.А. "Экологические особенности эксплуатации промышленных печей"

    Курьянова Татьяна Анатольевна,
    ведущий специалист АНО ДПО «МАСПК»

    Экологические особенности эксплуатации промышленных печей

    Конструктивные элементы печей нефтепереработки претерпевают в процессе эксплуатации значительные температурные воздействия 500-1000°С, в процессе работы горелочных устройств возникают значительные тепловые потоки горячих газов. Возникающие сколы, трещины, эрозивные зоны на поверхности жаростойких бетонов, в швах кладки огнеупорных кирпичей понижают эксплуатационные свойства объектов, являются зонами начальной коррозии металла труб, разрушения бетона, перегрева прилегающих конструкций, грозящих снижению несущих способностей сооружения. По мере использования печи приходится приостанавливать на внеплановые и плановые ремонты на протяжении разных периодов года.
    Как оказалось на практике, с точки зрения экономичности плановых ремонтов их выгодно изготавливать в зимние периоды года, когда использование горючесмазочной продукции с заводов НПЗ не так ощутимо по сравнению с летним периодом. С точки зрения ремонтного обслуживания данный период не достаточно комфортен при наличии весомых отрицательных температур в нашем регионе.
    Профилактические меры во время ремонта различного рода печных труб внутри печей нуждаются в их пропарки, сварки, резки, чистки, освобождения от внутренних наслоений в виде дисульфидов, сульфидов, тиофенов и прочих агрессивных и менее агрессивных отложений. Данные мероприятия происходят в непосредственной близости с окружающими — это пространство внутри печей оборудовано различными строительными элементами: стенами, сводами, подами. Естественным моментом во время остановки печей на ремонт по праву считается процесс конденсации влаги во время охлаждения печи с максимальных 1000°С до минимальных 30°С.
    Конденсат активно способствует гидролизу отложившихся солей вышеперечисленных соединений, при этом находят место хода реакций: MgCl2 + H2O → MgOHCl + HCl MgCl2 + 2 H2O → Mg (OH)2 + 2 HCl. Есть вероятность создания аналогичных гидролизных реакции с солями сероводорода, кальция и т.д. Учитывая процессы горения в печах на стенах, сводах происходит непрерывное отложение сажистских скоплений, которые способны проникать по трещинам, открытым и капиллярным порам в глубь бетона, а при охлаждении туда просачиваются пары воды и происходит процесс накопление влаги, в комплексе с растворением различных агрессивных соединений.
    Все данные накопления начинают процессы разрушения кладок кирпичей, жаростойких бетонов, коррозию металлических элементов, швов в конструктивных габаритных элементах. Наращивание прочностных показателей бетона подкрепляется тепловым эффектом, возникающим во время вывода печи на режим рабочих температур, что в результате способствует дальнейшему наращиванию процесса кристаллизации – срастания «берегов» трещин и усилению прочностных показателей бетона, сокращению площади его эрозии, выбросов твёрдых частиц и пыления в атмосферу воздуха и поддержанию атмосферы в нормативных показателях. Чаще всего в большинстве случаев подобные объекты подвергаются циклическому режиму работы с нагревом и охлаждением, существенное значение имеет и режим первого нагрева различных конструкций и агрегатов. При этом нагреве возникают наибольшие температурные усилия, в этом случае элементы претерпевают неравномерные по сечению температурные внутренние напряжения; большую роль при этом играют выбор вяжущих, усадка бетона при твердении, расположение арматуры.
    Во время длительного одностороннего нагрева конструкций особенно сильно подвергается нагреву сторона, обращенная к источнику тепла, при охлаждении происходит резкое снижение температуры. При охлаждении железобетонных и бетонных элементов от высоких температур до низких, порой до минус 40оС, в условиях зимнего планового ремонта возникает процесс появления воды и конденсации в порах бетона, разграничение границ конденсации пара на поверхности и в объеме материала является условным и при этом имеет место создание «ядер» мест конденсации. Этот способ можно назвать еще методом флуктуационных зародышей. Конденсация пара в объеме наступает при определенном перенасыщении пара, так называемом критическим. В этом случае соблюдается соотношение S ≥ Sкр, где Sкр — критическое перенасыщение пара.
    Не последнюю роль играют деформации, которые возникают в твердеющем бетоне, образующие поровое пространство, при всем при этом основная доля приходится на те из них, которые повязаны с изгибающими и растягивающими нагрузками, циклическими и внутренними напряжениями от высоких до низких температур (особенно во время ремонта и остановки объекта на зимний период) воздействиями внешней среды на внутренний объем бетона и его поверхность, коррозийными процессами за счет конденсации влаги в толщину бетона и создания перенасыщения парового давления агрессивного газа типа SO2, СО2.
    За последние годы в России и за рубежом в различных отраслях производства, энергетике, металлургии, химической промышленности, строительстве, медицине и др. для изучения процессов теплообмена на поверхностях различных полей успешно используют технику инфракрасного излучения. При этом далеко не последнюю роль играют тепловизоры – приборы, которые способные без контактного соприкосновения на расстоянии с объектом преобразовать тепловое излучение объекта в инфракрасной области спектра в видимое изображение.