锅炉化学清洗

2019-03-11 19:03:00 zixun
一.锅炉化学清洗的要求 1.新建锅炉的化学清洗 热力设备化学清洗原则方案应与锅炉初设一并送审。 对蒸汽压力在 5.9MPa 以上的汽包炉,必须进行启动前的锅炉化学清洗。对 容量在 200MW 以上机组的凝结水及高、低压给水管道,应进行化学清洗。对蒸 汽压力在 12.7MPa 及以上锅炉,应进行过热器蒸汽吹管或化学清洗。对过热器 进行整体化学清洗时,必须防止垂直蛇形管发生汽塞、氧化铁沉积和奥氏钢腐蚀 的措施。对再热器,除锈蚀严重外,不再进行化学清洗,可采取蒸汽吹管。 2.运行锅炉的化学清洗 对于运行锅炉的化学清洗,要在停炉期间进行,通常是结合机组检修时间加 以安排。 化学清洗时间应根据沉积物量及运行年限确定。 当锅炉水冷壁内沉积物量达 到表 1 中数值(洗垢法,向火侧 180°)或锅炉化学清洗时间间隔达到表中规定 时,应对锅炉进行化学清洗。 表 1 锅炉化学清洗标准 参数 垢量(g/ m2) 时间(年) 600~900 一般 12~15 5.8MPa 及以下汽包炉 400~600 10 5.9~12.6MPa 的汽包炉 300~400 6 12.7MPa 及以上的汽包炉 当化学清洗间隔时间已到上述规定值, 但是按规定的取样方法水冷壁管的垢 量低于规定垢量下限的 1/2,并且无明显垢下腐蚀的锅炉,可以延迟化学清洗。 在锅炉延期化学清洗期间要加强对水冷壁管垢量沉积及腐蚀情况的监督与检查, 在垢量及腐蚀状况达到上述规定之后应尽快安排化学清洗。 由于结垢、腐蚀而造成水冷壁爆管或泄漏的锅炉,即使锅炉运行年限或结垢 量未达到化学清洗标准,亦应立即进行化学清洗。 3.锅炉清洗质量 锅炉及其热力系统化学清洗的质量应达到如下要求: (1)被清洗金属表面清洁,基本无残留氧化物、焊渣及其他杂物。 (2)无明显金属初晶析出的过洗现象,无二次浮锈,无点蚀;腐蚀指示片无点 蚀,平均腐蚀速率应小于 8 g/ (m2·h) ,腐蚀总量应小于 80 g/ m2;不应有镀铜 现象并应形成良好的钝化保护膜。 为了达到上述要求,故锅炉化学清洗通常包括碱洗(碱煮) 、酸洗、漂洗及 钝化工艺。 二.锅炉化学清洗方法 锅炉化学清洗方法的范围与要求,随锅炉机组参数、锅炉状态是新炉还是运 行炉,采取清洗剂及工艺的不同而要采取不同的清洗方法。 由于新炉各部位都可能较脏,清洗的范围除锅炉本体的水汽系统外,还应包 括清洗过热器及炉前系统。也就是从凝结水泵出口,经由除氧器,直至省煤器的 全部水管道。而省煤器、水冷壁及汽包则属于锅炉本体水汽系统。 如果是运行中锅炉化学清洗,一般仅限于锅炉本体水汽系统。 新炉化学清洗属于机组分部试运的工作,由安装单位负责。长期以来,由于 清洗对象为电厂主要设备,范围大、工序多,有的清洗工艺如 EDTA 清洗,还需 要锅炉点火,涉及面很广,故历来受到各方面的重视。再说新建锅炉在投运前清 洗质量, 直接关系到锅炉的安全经济运行, 而且还有助于改善启动时的水汽质量, 使之能大大缩短新机启动到正常水汽品质的时间, 同时也有助于锅炉投入正常运 行后水汽质量保持合格稳定。 现在可选用的清洗剂有盐酸、氢氟酸、柠檬酸、EDTA 等,在国内都有许多 次实践,积累了丰富的经验,属于成熟工艺。关键是应根据新炉的具体情况,正 确选择清洗工艺与控制标准,创造实施清洗的条件。 锅炉清洗时要使用多种化学药剂,针对不同要求采取不同的配方。所用的药 剂主要包括清洗剂、缓蚀剂、添加剂等。既达到清洗的目的,又防止金属腐蚀并 有助于钝化成膜。 1.清洗用药剂 (1)清洗剂。通常锅炉清洗用清洗剂包括无机酸及有机酸两大类,常用的无机 酸主要为盐酸、氢氟酸;有机酸为柠檬酸、EDTA 等。 1)盐酸。盐酸是最常见的清洗剂,它除垢力强、反应快、价格低廉,它还可以 剥离水冷壁管中的氧化铁垢;另一方面,如清洗条件控制不好,它会对铁有腐蚀 作用,故在清洗时,加入一定的缓蚀剂是必要的。 CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑ MgCO3·Mg(OH)2+ 4 HCl → MgCl2 + 3H2O + CO2↑ FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O 以上反应就是盐酸去除碳酸盐垢及氧化铁垢的基本原理。 盐酸会对金属铁产生腐蚀,这是众所周知的。 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ — 盐酸作为清洗剂也有其不足之处:一是盐酸中的 Cl 会促使奥氏体不锈钢发 生应力腐蚀;二是它对硅酸盐垢清洗能力差,需外加氟化物添加剂。 2)氢氟酸。高参数锅炉蒸汽中对 SiO2 含量的要求很严,因而锅炉化学清洗时必 须尽可能多的除去系统中的硅酸盐垢,故盐酸在这方面就存在不足,对高参数锅 炉来说,氢氟酸常选用为清洗剂。 氢氟酸是一种弱无机酸,它对硅化合物有很强的溶解能力;另一方面,它对 氧化铁也有很强的去除作用。 SiO2 + 6HF → H2SiO6 + 2H2O HF + H2O → H3O+ + F— HF 在水中电离产生的 F—,还能与 Fe3+产生络合作用,从而达到去除氧化铁 的目的。此外,HF 还可以用于清洗由奥氏体钢制造的锅炉部件。这样清洗时不 用拆卸水汽系统中的有关部件,减少工作量又缩短化学清洗时间。应用氢氟酸作 清洗剂,清洗费用将较高。 3)柠檬酸。柠檬酸 H3C6H5O7 是大型锅炉化学清洗的一种常用清洗剂。它的主要 优点是:对铁垢及铁锈的清除能力强,反应产物是易溶的络合物,对金属铁的腐 蚀性小;可以清洗奥氏体钢等。其缺点是:清除沉积物的能力不及盐酸,对钙、 镁水垢及硅化合物清洗能力差;药品价格较贵;清洗工艺条件也较苛刻。 4)EDTA。EDTA 即乙二胺四乙酸,也是一种有机酸,它难溶于水,但它的钠盐 或铵盐,则在水中溶解性大大增加,作为清洗剂,它能与沉积物中铁、铜、钙、 镁等金属氧化物反应形成稳定的络合物转入溶液而具有较强的除垢能力。 清洗中 产生的沉渣少,系统不易堵塞;对铁的腐蚀性小,而且对奥氏体钢没有危害;清 洗后金属表面光洁, 具有耐蚀性, 不必再进行钝化处理; 清洗工艺实施比较方便, 它较适合锅炉的整体清洗。EDTA 价格高,这是一个很明显的不足之处,不过清 洗后的排出液还可以作为它用,或者从中回收部分 EDTA,以降低清洗成本。 (2)缓蚀剂。锅炉化学清洗剂通常为无机酸及有机酸,它们具有除垢能力的同 时,对金属铁都有不同程度的腐蚀作用。因而在锅炉化学清洗过程中,要添加某 种添加剂, 来抑制金属的腐蚀, 而又不至降低清洗剂对水垢及沉积物的去除效果, 这类添加剂,即称为缓蚀剂。 采用不同的清洗剂,往往的配用不同的缓蚀剂。它们按缓蚀的作用原理可分 为阳极性、阴极性、复合性;按形成保护膜的性质则可分为氧化膜、沉淀膜、吸 附膜型。各种缓蚀剂多为含氮、含硫或同时含有氮及硫的有机化合物如有机胺的 亚硝酸盐、硫醇、硫脲等。 作为缓蚀剂,应具备如下性能: 1)加入少量的缓蚀剂,就能大大降低金属的腐蚀速度,但不能降低去除水 垢及沉积物的能力,而且对水汽系统各部位,如焊接点,不同金属的连接处等均 有良好的缓蚀效果; 2)对金属的机械性能与金相组织没有任何影响; 3)无毒性、易溶、使用方便、价格较低,且清洗后的废液易于处理,不致 对环境产生污染。 各种缓蚀剂都有最佳使用条件,这可通过试验室试验结果来加以确定。 例如盐酸作清洗剂,常规的缓蚀剂为 IS—129、IS—156、若丁等。有资料介 绍它们的试验结果。 表 2 几种缓蚀剂的缓蚀效果试验结果 缓蚀剂 腐蚀速率[g/(m2·h)] IS—129 IS—156 若丁 加药量(%) 0.005 7.27 1.83 3.69 0.05 0.99 0.67 1.29 0.10 0.64 0.61 1.02 0.20 0.50 0.45 0.86 0.60 0.45 0.34 0.50 注 表中 IS—129、IS—156 为电厂运行锅炉盐酸酸洗专用缓蚀剂。 上述试验条件:盐酸浓度为 5%,温度为 50±5℃,时间为 4h,同时还进行 了不同酸浓度下的缓蚀试验。 (3)添加剂。 1)还原剂。在化学清洗的初期阶段,清洗液中会产生 Fe3+、Cu2+等,它们能引 起铁的腐蚀。如: Fe + 2 Fe3+ → 3 Fe2+ Fe + Cu2+ → Fe3+ + Cu 当清洗液中 Cu2+较多时,铜就会在铁的表面上沉积析出,即产生镀铜现象。 因此,清洗液中要加入某些还原剂或掩蔽剂,如氯化亚锡、硫脲等,以消除它们 的影响。 2)助溶剂。当水汽系统的沉积物中含有较多硅酸盐及铜垢时,各种清洗液不易 溶解,故在清洗液中要加入适量的助溶剂。如少量的氟化物,如 NaF 以加快溶 解速度,同时氟化物在清洗液中产生氢氟酸,可以促使硅酸盐水垢的溶解,它又 能与 Fe3+形成络合物,降低了 Fe3+含量,加快了氧化铁垢的溶解。 3)表面活性剂。在化学清洗中,为提高清洗效果,加入少量的具有长链极性的 有机化合物,它们可降低清洗液的表面张力,产生增溶去污、润湿渗透及乳化分 散等一系列表面活性,从而提高了清洗效果。 2.清洗系统流程 现在普遍采用流动清洗方式对锅炉进行清洗。首先应制定清洗方案,确定清 洗的工艺条件:这包括药品选择与剂量、清洗液温度与流速、清洗时间与清洗结 果的检查标准等。 锅炉化学清洗按一定的程序进行,一般为:水冲洗、碱洗或碱煮、酸洗、漂 洗、钝化等步骤。 (1)水冲洗。在锅炉清洗前,用清水将存在于水汽系统中残留物(新锅炉)及 附着性不高的沉积物、腐蚀产物等(运行炉)用较高流速的清水冲洗掉,同时这 还可以检验系统是否存在泄漏,加以消除。 (2)碱洗或碱煮。新建锅炉一般采用碱洗,以消除锅炉在制造、贮运、安装过 程中沾染的油污等,从而有助于提高酸洗效果。 碱洗液通常用 Na3PO4、Na2HPO4 加至除盐水中配制成一定浓度,而且应将 水温加热至 90℃以上。 对运行中炉一般采用碱煮。 因为碱煮有助于沉积物的松动, 从而易于被消除。 使用的碱通常为 Na3PO4 与 NaOH,碱煮过程中应反复进行补水及底部排污。 既然是碱煮,就得将锅炉点火,使锅内水煮沸,且汽压升高至一定压力时, 维持压力下煮沸一定时间。碱煮后待水温降低至 80℃以下时,排出碱煮废液, 并将系统内的被煮洗下来的污物清理干净。 随之进行氨洗,以除去铜对酸洗的影响,也就是前文所说的产生镀铜现象, 它将促使金属的腐蚀,氨洗结束,再用除盐水将系统冲洗干净,然后酸洗。 (3)酸洗。酸洗时,药液的配制分边循环边加药或在清洗箱中配制清洗液的方 式。控制好酸洗条件,定时取样化验,当循环清洗液中 Fe2+无明显变化,则可结 束酸洗。 (4)漂洗。当盐酸或柠檬酸作清洗液时,酸洗后先用除盐水冲洗后,一般还要 用稀盐酸或柠檬酸液对被冲洗系统进行一次冲洗,以利用柠檬酸(H3C6H5O7) 具有与铁离子络合的能力,去除系统中产生的附锈和仍可能残存的铁离子。 这种柠檬酸漂洗时应加入少量的缓蚀剂,并用氨水调节 pH 值。控制好 pH 值、溶液温度、漂洗时间。 漂洗后不再用水冲洗。 (5)钝化。锅炉经酸洗、冲洗或漂洗后,裸露的金属表面暴露于大气中易受到 腐蚀,故必须加以防腐处理。一般是采用化学药剂处理,使其金属表面上形成一 层保护膜,这种处理工艺,称为钝化。 钝化的方法有多种,如亚硝酸钠法、联氨法、多聚磷酸钠法及其他方法等。 各种处理方法各有利弊,具体工艺条件也不相同。 3.锅炉清洗后的工作 (1)化学清洗废液的处理。盐酸废液用中和法处理;柠檬酸废液用焚烧法处理; 氢氟酸废液用石灰乳处理,使其生产 CaF2 沉淀。 (2)清洗效果的检查。清洗结束后,要仔细检查水汽系统,凡能打开的部分, 应打开检查,并将其中残存物尽量清除干净。必要时,可割管检查水垢及腐蚀产 物的清除以及成膜情况。结合清洗系统中所安装的腐蚀指示片的腐蚀速度、在启 动期内水汽质量是否合格,以及在启动机运行过程中有没有发生异常、化学清洗 费用等予以综合分析评价。 锅炉清洗完毕,清洗装置拆除后,锅炉应立即投入运行;如果不能立即投入 运行,则应采取停炉保护措施。
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