Systemy ochrony przed zużyciem instalacji przemysłowych w energetyce

Instalacje przemysłowe wykorzystywane w sektorze energetycznym pracują w ekstremalnych warunkach – pod wysokim ciśnieniem, w bardzo wysokich lub niskich temperaturach, w obecności agresywnych chemikaliów, pyłów oraz czynników erozyjnych i korozyjnych. Takie środowisko sprzyja szybkiemu zużyciu materiałów, a tym samym prowadzi do spadku efektywności, wzrostu kosztów utrzymania oraz ryzyka awarii. Właśnie dlatego systemy ochrony przed zużyciem są nieodzownym elementem strategii eksploatacyjnej nowoczesnych instalacji energetycznych.

Czym jest zużycie instalacji przemysłowych?

Zużycie instalacji to proces stopniowego niszczenia elementów konstrukcyjnych, wynikający z ich eksploatacji oraz oddziaływania niekorzystnych czynników fizycznych, chemicznych i mechanicznych. W przypadku instalacji energetycznych mamy do czynienia z wieloma typami zużycia, które często występują jednocześnie.

Do najczęstszych mechanizmów zużycia należą:

• erozja – ścieranie powierzchni materiałów przez cząstki ciał stałych znajdujące się w medium roboczym (np. popiół lotny w spalinach),
• korozja – chemiczne oddziaływanie czynników (np. tlenków siarki, wody, kwasów) prowadzące do degradacji materiału,
• ścieranie – mechaniczne uszkodzenia powierzchni w wyniku tarcia elementów ruchomych lub cieczy zanieczyszczonych cząstkami,
• zmęczenie materiału – uszkodzenia wynikające z cyklicznych obciążeń (zmian ciśnienia, temperatury),
• zużycie cieplne – uszkodzenia wywołane przez długotrwałe oddziaływanie wysokich temperatur.

Wszystkie te procesy prowadzą do obniżenia sprawności, wzrostu zużycia energii oraz ryzyka awarii, które mogą skutkować kosztownymi przestojami.

Główne obszary zagrożone zużyciem w energetyce

W energetyce zawodowej i przemysłowej najbardziej narażone na zużycie są elementy, przez które przepływają gorące, agresywne i ścierające media. Do takich elementów zalicza się:

• kotły parowe (ściany membranowe, komory spalania),
• rurociągi parowe i wodne (zwłaszcza łuki, trójniki, zawory),
• instalacje odsiarczania spalin (absorbery, cyklony, wentylatory),
• turbiny i wirniki pomp,
• elektrofiltry i odpylacze,
• młyny węglowe i podajniki paliwa,
• wymienniki ciepła.

Ochrona tych elementów przed zużyciem jest kluczowa dla utrzymania stabilnej pracy jednostek wytwórczych i uniknięcia nieplanowanych przerw w dostawie energii.

Najważniejsze systemy ochrony przed zużyciem

Współczesne systemy ochrony przed zużyciem bazują na zaawansowanych technologiach materiałowych oraz inżynierii powierzchni. Ich celem jest stworzenie warstwy ochronnej, która minimalizuje wpływ czynników niszczących na właściwy materiał konstrukcyjny.

1. Powłoki ochronne

Powłoki ochronne to jedna z najczęściej stosowanych metod zabezpieczania instalacji przed zużyciem. Mogą mieć charakter metaliczny, ceramiczny, polimerowy lub kompozytowy – w zależności od rodzaju zagrożenia.

Najpopularniejsze rodzaje powłok:

• napawane warstwy stopowe – np. stal wysokostopowa lub stopy niklu odporne na korozję i wysoką temperaturę,
• powłoki ceramiczne – wyjątkowo odporne na ścieranie i korozję chemiczną (stosowane np. w cyklonach i młynach węglowych),
• powłoki natryskiwane cieplnie (thermal spray coatings) – nanoszone metodą HVOF, łukową, plazmową,
• powłoki polimerowe – stosowane w instalacjach niskotemperaturowych, często z dodatkiem ceramicznym.

2. Wkładki i wykładziny ochronne

W przypadku instalacji o dużej intensywności przepływu materiałów sypkich lub cząstek stałych, często stosuje się:

• wkładki ceramiczne lub węglikowe – montowane wewnątrz rur, kolan, cyklonów,
• wykładziny bazaltowe, gumowe lub poliuretanowe – stosowane w systemach transportu popiołu i żużla,
• metalowe płyty trudnościeralne – np. HARDOX, używane do ochrony komór spalania i podajników.

3. Systemy z monitorowaniem zużycia

Nowoczesne podejście do ochrony przed zużyciem obejmuje także monitorowanie stanu technicznego elementów instalacji. Wykorzystuje się w tym celu:

• czujniki grubości powłok i ścianek rur,
• systemy detekcji nieszczelności,
• termowizję i skanowanie powierzchni,
• predykcyjne algorytmy utrzymania ruchu (predictive maintenance), które na podstawie danych z czujników prognozują zużycie.

Takie rozwiązania pozwalają nie tylko wykryć zużycie zanim dojdzie do awarii, ale również optymalizować cykle remontowe i planować konserwację w najbardziej efektywny sposób.

4. Chemiczne inhibitory zużycia

W instalacjach, gdzie czynnikiem niszczącym jest przede wszystkim korozja, stosuje się specjalne chemikalia inhibujące procesy chemiczne, np.:

• inhibitory kwasowe w instalacjach wody kotłowej,
• dodatki do paliw redukujące emisję i osadzanie siarki,
• substancje wiążące związki chloru w spalinach.

Ich zadaniem jest modyfikacja właściwości medium roboczego tak, aby ograniczyć jego agresywność względem materiałów konstrukcyjnych.

Korzyści z wdrożenia systemów ochrony przed zużyciem

Właściwe zabezpieczenie instalacji przemysłowych przed zużyciem przynosi szereg wymiernych korzyści:

• wydłużenie okresu eksploatacji urządzeń nawet o kilkadziesiąt procent,
• zmniejszenie liczby awarii i przestojów technologicznych,
• obniżenie kosztów remontów i konserwacji,
• zwiększenie bezpieczeństwa pracy instalacji,
• utrzymanie wysokiej sprawności energetycznej, poprzez ograniczenie strat ciepła i ciśnienia,
• lepsze zarządzanie cyklem życia instalacji.

Dodatkowo, inwestycja w ochronę przed zużyciem ma również wymiar środowiskowy – ogranicza straty energetyczne i emisje związane z awariami oraz potrzebą częstszego wytwarzania energii kompensującej przerwy technologiczne.

Kto odpowiada za projektowanie i wdrażanie ochrony?

Za dobór, projektowanie i wdrożenie odpowiednich systemów ochrony odpowiadają zazwyczaj zespoły:

• inżynierów utrzymania ruchu w zakładach energetycznych,
• specjalistów ds. diagnostyki technicznej,
• firm serwisowych i dostawców technologii powłokowych,
• projektantów instalacji przemysłowych.

Kluczowe jest tutaj podejście indywidualne – każde rozwiązanie powinno być dopasowane do specyfiki instalacji, rodzaju mediów, warunków pracy oraz oczekiwanego czasu eksploatacji.

Podsumowanie

Systemy ochrony przed zużyciem stanowią fundamentalny element eksploatacji nowoczesnych instalacji przemysłowych w energetyce. Zastosowanie odpowiednich powłok, wykładzin, monitoringu oraz środków chemicznych pozwala znacząco wydłużyć żywotność urządzeń, ograniczyć koszty utrzymania i poprawić niezawodność pracy systemów energetycznych. W obliczu rosnących wymagań dotyczących efektywności i ciągłości dostaw energii, inwestycje w zaawansowane technologie ochrony przed zużyciem stają się nie tylko opłacalne, ale wręcz konieczne.

Przeczytaj także ➡ https://xn--nawstpie-reb.pl/jakie-normy-i-regulacje-dotycza-ochrony-instalacji-przed-zuzyciem/