协调EDTA清洗工艺在锅炉清洗中的应用

2019-03-11 19:03:00
协调 EDTA 乙二胺四乙酸清洗工艺在锅炉清洗中的应用 最佳答案 分子式是 C10H16N2O8,结构式是(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2 新建锅炉在制造、储运和安装过程中,不可避免的会形成氧化皮、腐蚀产物和焊渣,并且会 带入砂子、尘土、水泥和保温材料碎渣等含硅杂质。管道在加工成型时,有时使用含硅、铜 的冷热润滑剂(如石英砂、硫酸铜等),或者在弯管处灌砂,也都可能是管内残留含硅、铜 的杂质。此外,设备在出厂时还可能涂覆有油脂的防腐剂。这些杂质如果在锅炉会产生严重 危害,如锅炉启动时,汽水品质特别是含硅量不容易合格,影响机组的启动时间;防碍炉管 管壁的传热,造成炉管过热和损坏;在炉内形成碎片或沉渣,堵塞炉管,破坏汽水的正常流 动工况;加速受热面沉积物的累积,使介质浓缩腐蚀加剧,导致炉管变薄、穿孔和爆破。所 以锅炉在投运前都必须进行化学清洗。锅炉投入运行以后,即使有完善的补给水处理工艺和 合理的锅内水工况,仍然不可避免地会有杂质进入给水系统,热力系统也会遭受腐蚀。如不 进行化学清洗除掉这些污染物,将会在受热面形成水垢,影响炉管的传热和水汽流动特性, 加速介质浓缩腐蚀和炉管的损坏,恶化蒸汽品质,危害机组的正常运行。因此,锅炉运行一 定时间以后,必须进行化学清洗。 1 清洗剂的选择 目前常用的化学清洗剂主要是无机酸和有机酸,如盐酸、氢氟酸、柠檬酸、EDTA 等。氢氟酸 主要是用作清洗硅酸盐垢,在新建锅炉启动前,主要是为了除去锅炉在制造过程中形成的高 温氧化皮以及在存放、运输、安装过程中所产生的腐蚀产物、油污、焊渣和泥沙等污染物, 因此常用盐酸、柠檬酸、EDTA 作清洗剂时的比较如下表: 三种清洗介质清洗工艺的比较 介质 盐酸 柠檬酸 EDTA 适用范围 仅适用于 20G 钢,炉前系统不能用盐酸清洗,奥氏体钢材阀门需隔离 适用于各种 材质的热力设备 适用于各种材质的热力设备 清洗工艺 碱洗→水冲洗→酸洗→水冲洗→漂洗→钝洗→废液处理 水冲洗→酸洗→水冲洗→ 漂洗→钝洗→废液处理 水冲洗→清洗钝洗→废液回收 清洗效果 清洗效果好,金属表面清洗干净,钝化膜较好,腐蚀速率在 5~7g/㎡.h 清洗效果 一般 清洗效果好,钢灰色钝化膜,腐蚀速率在 1~2g/㎡.h 安全因素 1.容易发生酸灼伤,工作现场条件差,环境差,环境恶劣:2.泵管路焊口易漏泄, 带酸补焊时易发生爆炸 1.人身,设备较安全;2.工作现场条件好 1.人身,设备安全;2.工 作现场条件好 清洗时间及工时 6+8 天 1400 工时 8 天 800 工时 3 天 600 工时 临时系统 临时系统管路长,管径大,与锅炉底部联接口多,钢材用量大 临时系统管路长, 管径大,与锅炉底部联接口多,钢材用量大 系统简单,与正式系统接口少,钢材用量少 用水量 除盐水 4000~5000T, 工业水 2000T 除盐水 4000~5000T, 工业水 2000T 除盐水 800~ 1000T,工业水 1000T 热源 启动锅炉或邻炉来汽,加热温度底、时间长 启动锅炉或邻炉来汽,加热温度较高、时 间长 点火升温,或邻炉蒸汽加热,温度高,时间短 EDTA 洗炉工艺能使流程简单,因 EDTA 清洗时,Y4-与铁离子的络合过程,不产生颗粒 物质的剥离和氢气,所以它不需要很高的流速对金属表面冲刷和扰动,而只需要在清洗过程 中药液混合均匀,它对清洗的流速条件要求较低。因此选用 EDTA 清洗有明显的优势。 2 清洗工艺条件的确定 2.1 EDTA 浓度的确定 EDTA 浓度的选择是协调 EDTA 洗炉技术的关键, 如果浓度选择不当, 将会直接影响清洗和钝化 效果。 EDTA 浓度一般都是按管样垢量的多少进行理论计算,然后加上维持洗炉液最低残留浓度值 1.5%,但由于管样的代表性较差,很难符合实际清洗工况,必须进行多方面验证。可先理论 计算,再用经验核算,最后小型试验确定。实践证明,此法可消除理论计算偏差。 2.2 清洗 pH 值的选择 EDTA 在不同 pH 值的情况下,主要以 H4Y,H3Y-,H2Y2-,HY3-,Y4-存在于溶液中,当 PH 值 在 5.5~8.0 时,以 H2Y2-、HY3-形式存在,此时对铁离子的络合能力强;当 PH 值在 8.0~9.0 时,以 HY3-、Y4-形式存在,此时溶液的钝化效果最好。因此,协调 EDTA 洗炉的 pH 值控制范 围是 5.5~9.0。 2.3 清洗温度的选择 EDTA 常温下与氧化铁的络合速度缓慢,温度越高,EDTA 与铁的络合速度越快,然而大多数缓 蚀剂的缓蚀效率是随着温度的升高而降低,因此要获得理想的洗炉效果,必须选择合适的温 度,获得最佳清洗效果的温度、EDTA 的分解温度。如左图所示,在较低温度范围内,缓蚀 剂的缓蚀效果较好。例如苯甲酸钠在 20 ~80℃的水溶液中, 对碳钢腐蚀有较好的 缓蚀作用,但在沸腾的水中,苯甲酸钠已 不能防止碳钢的腐蚀了。这是因为苯甲酸 钠的作用必须有溶解氧存在,而沸水中溶 解氧量很少,会影响苯甲酸的缓蚀作用; 此外沸腾水中气泡可能破坏铁与苯甲酸钠 生成的保护膜。由于随着温度的升高,缓 蚀剂的吸附性能下降,因而使金属腐蚀加 速。所以当温度升高时,缓蚀率却明显下降。 因此在进行清洗时,可使锅炉点火,维持清洗温度在 110—135℃。这样既为了加热,又维持 了热力循环。温度高于 150℃时 EDTA 会分解。 2.4 缓蚀剂的选择 由于 EDTA 清洗温度高,清洗液的 pH 变化范围大,普通缓蚀剂不能满足要求,传统使用含有 MBT 的复合配方的缓蚀剂,但实践证明该缓蚀剂具有很多缺点,如不易溶解,必须先溶于浓的 NaOH,导致配药步骤繁琐,延长了配药时间;清洗结束后,割管检查发现,管壁上附着有少 量黄色晶体;上药过程中有固体析出,易在配药箱中沉积;在清洗液的温度小于 120℃时,清 洗液呈浑浊状态。通过实践证明,选择咪唑啉类的阴极型缓蚀剂效果比较理想,咪唑啉外观 为棕黑色粘稠液,不溶于水,易溶于乙醇、丙酮中。如 TPRI—6 型缓蚀剂是用咪唑啉和其它 组分复配而成的缓蚀剂。由于咪唑啉带有共用电子对,对金属表面有强烈的吸附作用,生成 致密的保护膜。只要在清洗介质中加入少量的 TPRI-6 型缓蚀剂就能使金属得到保护。另外, 复合配方的有机缓蚀剂 XJ-225、乌洛托品、YHH-1、Lan826、CM-991 等用作 EDTA 清洗时均是 不错的配方。 2.5 清洗时间 清洗时间过长,可能会在金属表面有明显的金属粗晶析出,有二次浮锈现象,保护膜不均匀, 增加对锅炉金属表面的腐蚀,也就是常说的“过洗”;清洗时间过短,则清洗系统中的沉积 物不容易洗净,达不到预期的清洗效果。因此应对清洗时间严格控制,及时对清洗液进行化 学监督,直到清洗液中含铁量不再明显增加,监视管段中的样垢已被洗净。 2.6 清洗流速 清洗流速不宜过大或过小。清洗流速过大,虽然可以使沉积物溶解速度加快,但缓蚀剂的缓 蚀性能随着流速上升而降低;同时清洗剂中的各种杂质(例如 Fe3+)扩散速度加快,从而也 会使腐蚀速度加快。清洗流速过小,则不能保证清洗液在清洗系统的各个部分均匀流动,也 会影响清洗效果;还可能在某些清洗部位产生清洗产物堆积或“气塞”现象,不仅不能有效 的清洗这些部位,而且清洗后的废夜也难以冲洗干净。 3.清洗结果 在豫联巩义电厂的 1#2#锅炉、 荥阳煤矸石电厂 1#2#锅炉、 宜阳虹光电厂 1#2#3#4#的清洗中, 均取得很好的效果, 割管检查被清洗金属表面清洁,无残留氧化物, 无明显粗晶粒析出和点蚀, 并形成保护膜;腐蚀指示片平均腐蚀速率均不到 0.5g/m2h;腐蚀指示片平均腐蚀总量不到 5g/m2(远远小于国标 80g/(m2.h)和 80g/m2)。除垢率达到 95%以上。 4.优点 4.1 协调 EDTA 具有清洗系统简单、 清洗操作安全可靠等优点, 有效地避免人身及设备的安全。 清洗工期短,可以大大地缩短了清洗时间,加快工程进度。最重要的是清洗以氧化铁垢时效 果优良,适用范围广,可用于各种材质的设备的清洗。 4.2 由于协调 EDTA 时,清洗—钝化一步到位,不需要再水冲洗、漂洗、钝化等过程,因此不 但缩短了清洗时间,而且除盐水的用量只是平常的 30—50%,大大节省水资源。 4.3EDTA 可以回收再利用,回收率可达 70%以上。可以采用直接硫酸法回收:1kgEDTA 需加 3.6kg98%H2SO4,回收时控制批 pH 小于 0.2,即将 EDTA 废液排入溶液箱,边加硫酸边搅边, 然后沉淀、 洗涤五次, 过滤后再洗涤。 另一种是采用 NaOH 碱法回收。 1kgEDTA 需加 30%NaOH1kg, 回收时控制 pH 大于 12,用泵循环搅拌或压缩空气搅拌,并加入助剂,继续搅拌 24h,静止 10 天后检查,Fe(OH)3 沉淀完全,溶液透明,呈棕红色,清洗液中 EDTA 浓度为 4.0%,残余铁 离子为 3mg/L。回收率在 75%以上,与 H4Y 混合后直接使用,该法排放少,污染小。 5.不足 5.1 用 EDTA 清洗液对硅酸垢起不到作用,因此还应有洗硅措施。 5.2 不适合以钙镁水垢为主的设备清洗。当垢物中氧化铁低于 40%时,清洗效果会明显下降。 5.3 EDTA 价格昂贵,一般情况下采取回收措施。回收可采用硫酸和盐酸。使用硫酸回收时, 由于存在难溶硫酸盐存在的问题,会影响回收药剂的质量问题;采用盐酸回收时,则药剂中 可能存在较多量的氯离子,需要对药剂进行多次水洗,以提高回收药剂的纯度。实践证明由 于回收过程繁琐,回收还要消耗大量化学药剂,回收药剂质量不高,对下一次清洗效果及差, 这样不但达不到节省资金的目的,相反还加大了开支,因此实践中通常不进行回收,清洗直 接将废液通过泵和管道喷洒到煤场, 废液中的 EDTA 随煤进入锅炉焚烧。 EDTA 的元素组成是碳、 氢、氧、氮,其燃烧产物是二氧化碳、氮氧化物和水,通过烟囱排入大气后不会对大气环境 造成不良影响。 6.展望 在荷兰、意大利等国家,正在兴起 EDTA 低温清洗工艺,对于垢量在 100 g/㎡ --300 g/㎡新 建锅炉,清洗浓度 4%--8%,可选用混合缓蚀剂,清洗液 PH 值为 5—5.5,温度在 80--95℃,清 洗时间为 8—15 小时。温度降低,对相关设备及其它系统的要求放宽,节省能源。实践证明, 该清洗工艺清洗效果理想。 电站锅炉盐酸化学清洗的经验 前言 目前, 我国用于发电的锅炉数万台, 蒸发量从 10-1000t/h 不等。 这些锅炉大多运行良好, 但少数锅炉由于水质及管理原因造成结垢,结垢既浪费燃料,又造成垢下腐蚀,使金属蠕胀 而改变其金相结构,降低强度,从而导致锅炉过热而爆管,造成经济损失,所以,为了确保 锅炉运行中有良好的水、汽质量和避免炉管的结垢腐蚀,锅炉清洗工作是必不可少的措施。 电站锅炉化学清洗是用化学方法除垢的一种措施,我国从 50 年代初开始采用,但都是静 态浸泡法,随着技术的发展和大容量机组的相继投产,我国化学清洗工作已达到了一定的水 平,清洗工艺不断更新,如:盐酸、EDTA,氢氟酸等。但最为常见的,用之最广的是盐酸循环 清洗工艺。它是较成熟的一种清洗方法,有着其它方法所不可比拟的优点。本文着重对这种 清洗工艺特点及实践体会作一探讨。 1 盐酸清洗机理 用盐酸作清洗介质其机理可归纳如下。 1.1 溶解氧化铁过程 这种观点建立在溶解氧化铁的化学过程和放出氢气泡的机械剥离,其反应: Fe0+2HCl--FeCl2+H2O Fe203+6HCl--2FeCl3 十 3H20 Fe+2HCl--FeCl2+H2 1.2 电化学过程 此种说法建立在带有氧化皮(包括 Fe2O3, Fe3O4 或 Fe203, Fe304, FeO)的金属,酸洗时 氧化亚铁被还原成易溶于酸的氧化亚铁的电化学过程。其反应: Fe 3+ +e--Fe 2+ H 1+ +e--[H] 2[H]--H2 以上两种酸洗机理各有道理,但根据我们多次小型试验发现第一种机理占主导作用。我 们试验条件是将带垢管样放入浓度为 5%盐酸烧杯中,加热到 50'C,几小时后,发现在垢和管 壁结合处,放出气泡(H2),垢成片剥离,最后全部脱离。在实际清洗中也发现大量未溶垢片, 这进一步证实了第一种机理占主导作用。 2 盐酸清洗工艺 中、低压锅炉和高压锅炉由于热负荷不同,结垢类型也就不同,采用清洗工艺也就不同。 中、低压锅炉大多数以结钙、镁及硅垢为主,高压及超高压炉以结氧化铁垢为主.但大多数都 含有不同百分含量的氧化铜,也有不少锅炉有进油的记载,所以,垢中含碳化物。根据每台 锅炉的特点我们采用不同清洗工艺,以达到同一清洗目的。前者我们通过碱煮,后者必须经 过酸洗才能把垢彻底清除掉。所以必须针对每台护的结垢特点订出相应的除垢措施。 盐酸清洗主要工艺是: 碱煮(碱洗)~酸洗~除铜~漂洗~钝化 2.1 除铜工艺 以上工艺是常规清洗工艺,实际应用时,可根据垢的不同加以调整。比如:在除铜工艺方 面,目前大多数是氨洗,或硫脲一次除铜。氨洗除铜是比较成熟的工艺,但不管含铜量和垢 型,一概用氨洗除铜是不适宜的。这样不仅增加酸洗时间,也造成经济上不必要的开支。 在硫脲除铜中发现小型试验和实际清洗不一致,在管子外壁光滑处镀铜严重,而管内侧 镀铜轻微,这种现象说明,酸洗中的镀铜属电化学镀铜,铜的附着有一定条件,我们实际清 洗是在酸液流动下进行的,而小型试验是静态的,说明在一定的流速下,粗糙表面铜离子附 着能力减弱.可减少镀铜,这说明在一定的铜含量下,硫脲除铜是完全可行的。 但硫脲除铜也有着不同特点,在某厂酸洗中,加入硫脲后,在向火侧垢表面有白色絮状 物附着。随着时间的加长,白色絮状物加厚,并有阻垢作用,在没有白色絮状物一面,垢大 约 20 分钟全部脱落,有的一面几小时后脱落。白色絮状物是什么成分和垢有什么作用?我们 正在进一步探讨。所以在含铜量小的情况下,只要有以上情况发生,为了确保酸洗质量,必 须进行氨洗除铜。 2.2 钝化工艺 酸洗后的钝化工艺,目前是整个清洗工艺的一个难题,钝化剂应具有两种特点:一是钝化 膜致密和无二次浮锈生成;二是无毒利于排放。 年代应用亚硝酸盐钝化, 50 这种钝化剂虽然效 果好但有毒,现在已经限制使用,80 年代后我国使用一些新型钝化剂,如联氨、乙醛肟、磷 酸一聚磷酸盐、磷酸盐等。它们钝化效果是好的。尤其是磷酸盐钝化,它无毒利于排放,但 这些钝化剂受到一定条件的限制,一般要求温升快,温度高。现场实际中很难达到。选择一 种能在常温下钝化效果好的钝化剂,是今后所要研究解决的一个新课题。 3 化学清洗系统 清洗系统是整个清洗的关键,它直接影响酸洗效果及酸洗能否顺利进行,它力求简单、 安装方便。尽量使焊接点、法兰越少越好。多一个焊接点和法兰就多一个事故点。容易导致 清洗的失败。所以,化学清洗系统的设计是至关重要的。以往酸洗系统循环回路多、操作复 杂。通过多年酸洗实践,循环回路采用母管制,对角正反回路系统是可行的。它应用范围广, 克服了以往酸洗系统死角及弯头多等弊病,该系统具有循环阻力小,安装方便,利于操作等 优点.它有较大的实用性和普遍性.经不同压力锅炉的清洗,都收到了好的效果。 下面对该系统的几个关键环节介绍如下。 3.1 清洗泵 清洗泵是化学清洗的心脏,它的好坏直接影响酸洗的成败。盐酸清洗泵一般采用清水泵 为佳,它价格便宜,是专业泵价格的十分之一。一般清洗 3 台炉后只需要更换叶轮。其它部 件如轴套、泵盖等均无腐蚀。为了保证酸洗泵正常运转,不泄漏,应采用聚四氟耐酸盘根。 清洗泵另一个特点是要求水温不能大于 90,C,大于 90,C 泵开始汽化,泵出力下降,大大缩短 叶轮使用寿命。清洗泵必须设置两台,一台运行,一台备用,只有这样才能提高清洗的保险 系数。清洗泵在清洗前后必须解体检查,更换破损零件。长期停放应涂油放置干燥处。总之, 选择一台好的清洗泵并及时得到维护及保养,是酸洗的重要环节。 3.2 水、汽源的合理配制 清洗用水一般在酸洗时得不到充足的供给,尤其是酸洗后的水冲洗尤为重要。很多现场 由于水源供应不上,造成长时间等水冲洗,给后一步钝化造成不良影响,所以,清洗用水的 充足与否,直接影响酸洗质量。保证用水及有充足的水源是现场清洗的首要大事。为此要求 洗前化学除盐水箱应保持高水位,水源不足的现场可用生水作为补充水,有条件的可采用漂 洗工艺。 汽源也是酸洗中不可忽视的向题,它的温升快慢,直接影响酸洗及钝化的成败。一般要 求汽源压力为 0. 7MPa 以上。酸箱应采用混合式加热方式,加热管采用网状布置,并尽量放 到酸箱底部,这样加热速度大大加快。有条件的单位应安装温度指示计,这样可直接监测酸 洗液温度,以免温度过高或过低。 3.3 阀门及监视管段 阀门在酸洗系统中仅次于清洗泵,在历次清洗中,因阀门故障而使酸洗中断及延长酸洗 时间的事故多次发生。由于阀门内漏,也可造成流量降低,流速下降,而达不到预期酸洗效 果。酸洗前后阀门一定要解体检查、研磨,这项工作是不可忽视的,阀门一般采用截止阀, 压力大于 2. 5MPa,无铜件为宜。 监视管段是清洗的眼睛,它直接影响酸洗终点的判断,它放的位置也是很重要的。如果 放置不当,水流速不匀,代表性就差。为了能控制酸洗流速我们通常采用转子流量计来调节 监视管段的流速。取监视管段要有代表性,一般要求取热负荷高的结垢严重的区域内的管子。 大机组全热力系统协调 EDTA 一次清洗工艺 华北电力科学研究院 (北京 100045) 朱树强 文 摘 大型发电机组全热力系统不点火、强迫循环、协调 EDTA 一次清洗完成 新工艺,经实践证明它是一种可靠、简便、安全、行之有效的工艺。文章介绍该 工艺的特点、应用、效果、经验及有关分析。 关键词 与探讨 大型锅炉 全热力系统 协调 EDTA 清洗 一次完成工艺 应用 经验 高参数大容量机组启动前热力系统化学清洗在工艺上有许多特殊要求, 其原 因是:高参数大容量机组系统庞大,结构复杂,热力系统多采用特殊材质;在基 建安装阶段工期紧,化学清洗的时间不允许太长;环保要求严格等。在拟定清洗 方案时,人们多考虑传统的方法,往往是“两弊相权取其轻”,很难真正做到趋 利避害。比如,为了赶工期,要么缩小清洗范围而放弃对部分本该参与化学清洗 的部分的清洗,要么选择对环保不利而清洗速度快的清洗介质,以节省时间;为 了保证良好的清洗效果使热力系统更清洁而更多地考虑了清洗范围, 但又苦于系 统的复杂性和材质的特殊性不得不采用分部位、多系统或者不同介质的清洗方 法,而这无疑使得清洗系统安装量增加,清洗工期延长,等等。为了解决这一难 题,华北电力科学研究院经过长期探索,在总结常规清洗方法经验的基础上,提 出并率先使用了大型机组全热力系统不点火、强迫循环、协调 EDTA 一次清洗完 成新工艺,获得圆满成功,经多年的应用实践与改进,这一工艺现已成为一个较 完善且安全有效的工艺。 1 工艺特点 全热力系统不点火、强迫循环、协调 EDTA 一次清洗完成新工艺主要针对亚 临界参数、自然循环汽包锅炉整体启动前热力系统化学清洗而建立。 (1) 清洗范围广:包括锅炉省煤器、汽包、水冷壁、过热器系统及主蒸汽、 主给水和主凝结水系统。扩大清洗范围使系统更洁净,为以后蒸汽冲管、启动水 汽品质尽快合格打下了良好基础,也为将来机、炉安全稳定运行创造了条件。 (2) 将所有参与清洗的设备、 系统与管道连成一个大系统, 形成一个大回路。 尽管清洗范围广、系统大,但临时系统却很简单,而且化学清洗系统还与锅炉临 时蒸汽吹扫系统一并设计与施工,优越性明显。 (3) 不用临时加热器, 也不采用锅炉点火加热方式,而是采用低压加热器为 清洗循环药液加热升温及实现温度控制,操作简便、可靠、安全、经济。 (4) 清洗药品采用 EDTA 二钠盐,实行协调 EDTA 清洗。该方法具有安全、可 靠、快速的特点,且清洗废液易于处理。 (5) 采用强迫循环方式循环,能保证系统流速均匀;以除氧器水箱作为缓冲 容器;汽包维持满液位,汽包内旋风分离筒不拆除。 (6) 清洗所用除盐水总量少。因为清洗是一个系统一次完成,没有分步骤的 冲洗要求,所以冲洗水量大为减少。 (7) 临时工作量少。 2 工艺应用举例 大型发电机组(基建)全热力系统不点火、强迫循环、协调 EDTA 一次清洗完 成新工艺于 1990 年 7 月首次在沙岭子发电厂 1 号机组上使用并获得成功, 此后, 在该厂 2 号、3 号和 4 号机组上相继进行了应用,均取得了良好的效果,与此 同时,国内其他地区也有成功应用的例子。现将该工艺在沙岭子电厂 3 号机组 上应用的情况介绍如下。 沙岭子电厂 3 号机组为 300 MW 燃煤机组,锅炉为 DG1025/18.2-Ⅱ4 型亚临 界锅炉,配 N300-16.7/537/537-3 型汽轮机。清洗主要工艺过程如下: (1) 水冲洗系统: 先用工业水冲洗, 再用除盐水冲洗, 然后用加药除盐水(N2H4 浓度为 50~100 mg/L,氨水调 pH 值到 8.5~9.5)对不参与清洗的设备和管道充 水保护。 (2) 模拟升温试验: 升温试验主要是为了确定合适的加热蒸汽量和温度,以 便控制适当的升温速度和实现恒温控制。 (3) 上药、升温与循环清洗,药液特性数据如下:EDTA 浓度为 44.8 g/L; pH 值为 6.05;N2H4 浓度为 1.909 g/L;乌洛托平浓度为 3 g/L;MBT 浓度为 0.3 g/L;温度为 75 ℃。上药完毕启动一台循环泵,投入低压加热器升温。当温度 升至 130 ℃时进入恒温循环清洗阶段, 清洗过程中实际维持温度为 108~140 ℃, 循环药液总流量为 500 t/h。当系统出入口药液残留 EDTA 浓度基本相等、药液 总铁离子浓度达到平衡且趋于稳定时循环清洗阶段结束。 (4) 钝化:循环清洗阶段结束时药液 pH 值升至 8.0 以上,进入钝化过程, 循环钝化 4h 后结束,停止加热并采取降温措施。 (5) 退药:当系统温度降至 100 ℃以下时退药。先自然排放再用送药泵反 抽。 从上药至退药完毕共用 21 h 10 min。 清洗效果: (1) 打开汽包检查: 汽包内表面、 旋风筒及蒸汽清洗装置表面金属呈钢灰色, 无残留氧化皮和焊渣。 (2) 腐蚀速率:测试腐蚀指示片,计算出平均腐蚀速率,BHW 35 汽包钢为 1.82 g/(m2*h);20 号碳钢为 0.67 g/(m2*h)。 (3) 割管检查: 割省煤器吊挂管及水冷壁垂直管各一根检查,结果内表面清 洁,无任何附着物,垢物全部洗净,无二次锈,无点蚀,金属表面钝化膜完整且 呈钢灰色。 (4) 有关各方及专家召开清洗效果鉴定会,评价结论:优。 药品回收:采用直接酸化(H2SO4)法回收,实际回收率为 68%。 废液处理:EDTA 药液回收箱排放的废液用碱(氢氧化钠)中和,然后排至冲 灰前池随冲灰水送到灰场。 3 经验与问题讨论 (1) 关于清洗范围与系统设计:确定清洗范围的主要依据是金属的锈蚀程 度。因此,在确定清洗范围时一定要取有代表性的管样进行锈蚀量试验,并严格 根据有关标准来确定清洗范围。 如果过热器不包括在清洗范围内,清洗系统还可 简化; 为减少临时工作量, 采取了将 6 根集中降水管下端手孔打开与临时系统沟 通的作法,为保证这 6 根集中降水管内流速、流量均匀,防止偏流,应十分注意 这些临时管连接的对称性; 为防止集中降水管短路,应在汽包内集中降水管入口 处加装节流孔板, 其孔径应略小于水冷壁管内径;清洗中使用了给水泵前置泵的 正式滤网,实现了不停运检修与清理,十分方便。 (2) 协调 EDTA 洗炉是在一定 pH 值范围内,利用 EDTA 的络合特性,使其与 铁、钙、镁及铜等离子生成稳定的络合物,促使垢溶解,从而达到除垢目的。随 着垢的不断溶解和络合物的生成,溶液的 pH 值会自动逐渐升高,不另加钝化剂, 最终使被清洗表面钝化,并形成钝化膜,从而使洗炉与钝化一步完成,因此耗时 短、工艺简单、易于操作。 EDTA 是有机清洗剂,以它作为清洗介质有许多优点,如适合清洗合金钢材 质部件;不会使清洗液中出现大量沉渣而堵塞管道;对各种金属的腐蚀速率低; 药品可回收再利用;废液对环境污染小等。 正常的协调 EDTA 洗炉过程应该是:药液内总 EDTA 浓度不变,残留 EDTA 浓度先大后小,pH 值先小后大,最终都趋于稳定,此时清洗工艺自动进入钝化 期。为此,必须做到精确估算系统垢量,以此为据准确计算 EDTA 用量,配制合 适的药液浓度,并根据试验确定药液初始 pH 值。初始药液 EDTA 浓度及 pH 值过 高或过低都将导致不良后果。由于清洗终了时药液中残留的 EDTA 浓度(即过剩 浓度)即是配药时应考虑的过剩量,洗炉消耗的 EDTA 浓度即药液初始浓度与该 过剩浓度之差。该差值与系统的垢量是对应的。实际上,该差值与药液初始 pH 值是决定能否进入钝化 pH 值范围的关键。系统的垢量是一定的,因此,可以认 为上述浓度差值只有一个合适的值,即上述浓度差值是一定的,也就是说,药液 过剩浓度值人为设定后,药液的初始浓度就确定了。药液的初始浓度与药液的 pH 值是相关的,而药液的 pH 值越低,其溶垢能力和速度就越大,因此,在许可 的情况下, 应尽可能降低药液初始 pH 值,但初始 pH 值过低又将使配药变得困难 (pH 值越高,溶药速度越快)。因此,基于上述原因,应当尽量降低 EDTA 的过剩 浓度, 使药液的初始浓度在能满足清洗要求的前提下尽量低些,这样既能保持适 当高的 pH 值以满足快速配药的要求,又能满足 EDTA 协调清洗对其浓度的要求。 根据试验结果和清洗经验,基建锅炉协调 EDTA 化学清洗一般控制条件如 下: EDTA 药液初始浓度根据垢量和所确定的 EDTA 过剩浓度(一般定为 10 g/L) 计算确定,一般为 40 g/L~60 g/L;初始 pH 值为 5.2~6.2;转入钝化时 pH 值 为 8.0~10.0;缓蚀剂和添加剂为 3 g/L 浓度的乌洛托平; MBT 浓度为 0.3 g/L; N2H4 浓度为 1~2 g/L;温度控制在 130~140 ℃。钝化阶段维持原温度循环钝 化 4~6 h。 (3) 因为氢氧化铁的溶度积很小,如果氢氧根离子浓度过大(pH 值过高)就 会产生氢氧化铁沉淀(小型试验得到了验证),沉淀粘附在管壁上,便可能分解产 生红色的铁锈。为避免这种现象发生,在加碱液调 pH 值时应尽量采用小浓度、 低流速方式;在溶液中添加一定量的 N2H4 有效地抑制了二价铁转化为三价铁,三 价铁浓度低也有效地防止了氢氧化铁沉淀生成。N2H4 的存在也阻止了三价铁对设 备的腐蚀。 (4) 关于 EDTA 回收与回收率:目前华北地区一般采用直接酸化法回收 EDTA。其要求是:在温度下降后一次加足酸量;尽量降低温度,温度越低越有利 于 EDTA 析出;要加入一定量的晶种;加入一定量的 N2H4 可有效地防止在冷却、 空气搅拌时二价铁被氧化为三价铁。三价铁浓度越小,最终以稳定络合物残留的 EDTA 就越少, 也就能得到高的回收率。 EDTA 用于洗炉的最大障碍是药品价格较 昂贵,如果实际回收率能达到较高水平则会使成本降低,充分显示其优越性。清 洗沙岭子电厂 3 号炉时, EDTA 实际回收率虽不十分理想,但若不考虑药液泄漏 对回收率造成的后果,则回收率很高,也就是说,回收技术是可行、可靠的,只 要能有效地防止泄漏,实现高回收率是完全可能
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