干息焦余热锅炉化学清洗工程

2019-03-11 19:03:00 zixun
一、工程概述 干熄焦 (CDQ) 工艺是目前世界上普遍采用的焦碳生产技术, 其最大优点是: 减少了环境污染;余热回收利用发电;提高成品焦品质、降低了生产成本;同时 焦碳中不含水分,保证了高炉的稳定操作。 马钢干熄焦工程是“十五”期间的重大技改项目,建成后将为马钢新建高炉 提供大量优质焦碳。干熄焦工程配套余热锅炉,是引进日本新日铁干熄焦的先进 技术,进行国产化的余热锅炉。根据干熄焦的工艺流程,整个系统是一个循环的 密闭回路,任何一个环节出问题,都会引起整个装置的停产乃至影响整个钢厂的 产量,干熄焦锅炉肩负着冷却循环气体,产生过热蒸汽发电的重任。 马钢干熄焦锅炉采用露天布置,汽水系统由自然循环和强制循环组成,汽包 固定于顶部平台钢架上,整个锅炉炉墙由前、后、左、右膜式壁组成,炉内受热 面由二级过热器、一级过热器、光管蒸发器、翅片管蒸发器以及相对独立的翅片 管省煤器组成,炉内受热面为强制循环,膜式壁部分为自然循环。 锅炉用板材和管材在轧制、加工过程中形成了高温氧化鳞皮及油污,锅炉本 体在制造、组装、运输、存放过程中又形成焊渣、氧化垢和灰尘等污染物。如果 新建锅炉不经清洗和钝化预膜而直接投入使用,将导致锅炉管内腐蚀、降低锅炉 寿命、恶化蒸汽品质,严重的甚至堵塞炉管、引起爆管。为了保证锅炉一次试车 成功,提高锅炉水汽品质和使用寿命,考虑对该干熄焦锅炉进行化学清洗和钝化 预膜,以彻底清除锅炉内部的污染物和积垢,形成良好的保护膜。 本干熄焦锅炉主要由除氧器给水泵、除氧器、锅炉给水泵、省煤器、汽包、 强制循环泵、光管蒸发器、翅片蒸发器、一次过热器、二次过热器、水冷壁、下 降管、炉膛和支撑梁等组成。锅炉的水汽循环流程为强制循环+自然循环型,其 流程为: 除氧器给水泵 除氧器 锅炉给水泵 光管蒸发器 下降管 强制循环泵 翅片蒸发器 下降管 水冷壁 上升管 汽包 上升管 省煤器 上升管 汽包 汽包 一次过热器 减温器 二次过热器 蒸汽系统 二、清洗范围及主要参数 1、锅炉部件的材质和水容积如下: 序号 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 部件 汽包 省煤器 光管蒸发器 翅片蒸发器 一次过热器 二次过热器 主蒸汽管 水冷壁 管道 (合计) 材质 19Mn6 20g 20g 20g 12Cr1MoV 12Cr1MoV 15CrMo 20g 20g 水容积(m3) 19.85 6.247 5.875 4.822 2.35 2.35 2.6 5.64 12.75 62.484 清洗范围 汽包、水冷壁、蒸发器、省煤器及循环管道(不含一、二次过热器及主蒸 汽管道)等结生的高温氧化物、锈蚀产物、油污、焊渣和泥沙杂物等,系统总 容积 48.23m3。 2.1 污垢成分:锈蚀物为主,另有一定量的油污、焊渣、泥沙等。 2.2 垢厚和分布:垢厚小于 1.5mm,基本为均匀分布。 3、 锅炉主要参数 3.1 干熄焦锅炉技术参数 型号:HLG125/78-4.6/450 规 格:φ1600×10000 焦碳处理量:最大 125t/h 额定蒸发量:最大 78t/h 汽包最大工作压力:5.79Mpa 锅炉给水温度:104℃ 过热蒸汽压力:4.6Mpa 过热蒸汽温度:450℃ 3.2 烟气条件 烟气量:177500m3/h(最大) 进气压力:110mmH2O 2、 入口温度:930℃ 3.3 水质条件 PH:8.0~9.5 油:<1mg/L 出口温度:160~180℃ 硬度:0mmol/L(以 CaCO3 计) 溶解氧:<0.015mg/L 含盐量:≤1.0mg/L 三、施工准备及组织 1、 清洗设备及原、辅材料准备 (1) 移动式中型清洗泵站两套,清洗槽 2 只; (2) 通讯联络及照明设施齐备,工器具妥当齐全; (3) 监测设备完备,有专人负责; (4) 安全标志牌、安全绳、急救药品及其他安全用品齐全,工程用车一辆; (5) 酸洗用药剂提前一天运抵现场,并有专人管理; (6) 认真作好酸洗用药剂的纯度检测,确保符合工程要求; (7) φ133×6 临时管线 200m,耐酸碱胶管 200m; (8) 相关法兰、堵板、仪表、阀门等的准备。 2、 相关管线、仪表的隔离和短接,确保非酸洗对象的断开 (1) 做好未用的安全阀、水位表、流量孔板、压力表、减压阀等的关闭、 断开和隔离工作; (2) 过热器、减温器不在本次酸洗范围内,应用盲板焖死蒸汽、水进出口; (3) 水冲洗结束后临时封闭省煤器、蒸发器、第一级过热器、第二级过热 器的定排管线; (4) 根据现场实际,就近连接临时引水管线作为水源; (5) 关闭循环泵的进出口阀门及取样管阀门; (6) 设置锅筒、清洗槽临时取样点; (7) 其它。 3、 组织和协调 本次清洗对象为电站锅炉,工期紧,责任重大。为确保质量和工期,需 加强领导和协调,特由市质量技术监督局、马钢公司安环部、煤焦化公司机 械项目部、鞍山华泰干熄焦技术有限公司、五冶项目部等相关人员组成工程 领导小组。 (1) 施工组织机构:工程总指挥 现场负责人 技术负责人 后勤负责人 调度 安全员 施工一队 施工二队 (2) 施工人员组成如下: 工种 电工 焊工 管工 1 1 2 人员 化验工 清洗工 临时用工 2 10 4-8 甲方配合 4-6 四、方案编制依据 4.1 方案编制依据 1、 《锅炉水处理监督管理规则》 (99) (国家质量技术监督局) 2、 《锅炉化学清洗规则》 (99) (国家质量技术监督局) 3、 《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 (国家质量技术监督局) 4.2 合格标准 1) 2) 被清洗的表面应清洁,无金属粗晶析出的过洗现象,无镀铜现象。 腐蚀速度:≤6g/(m2·h),腐蚀总量:≤72g/m2。清洗表面形成均匀致密 的钝化膜,金属表面无二次浮锈及点蚀。 4.3. 清洗工艺及检测项目 1) 、清洗工艺和药剂的确定 本干熄焦锅炉为新建锅炉,其污染物主要为高温氧化鳞皮、油污、焊渣、氧 化垢和灰尘等。针对此结构特点,适用采用经典的碱洗、酸洗、漂洗、钝化预膜 等化学清洗工艺。 首先进行碱洗,去除油污、灰尘及可能存在的汽包防锈漆,使结垢疏松以利 于清除,并使炉管表面湿润以提高亲水性,从而充分地保证其后的酸洗和钝化预 膜的质量。酸洗采用 4%---7%的稀盐酸加 0.3%---0.4%的缓蚀剂,以对高温氧化 鳞皮、焊渣、氧化垢等进行有效清除。漂洗采用 0.1%---0.3%的柠檬酸加 0.1%的 缓蚀剂剂和氨水调整 PH 值至 3.5—4.0 以防止酸洗后金属表面的二次锈蚀。钝化 预膜将对受洗后的锅炉金属表面提供一个保护膜,在短期内防止锅炉产生二次浮 锈。 2) 清洗工艺流程和监测项目 、 为了保证钝化预膜的效果,采用如下原则清洗工艺流程:水冲洗 水冲洗 酸 洗 中和水冲洗 漂 洗 钝化。 碱洗 本次清洗采用正反切换循环的清洗方式。 所有检测项目应保证进出口同时取样, 具体项目详见附件 2. 干熄焦锅炉清 洗工艺和监测项目。特别注意在酸洗时,应加强清洗浓度分析。 3). 化学清洗系统设计 为了保证受洗设备各部分的内表面与清洗剂接触的时间大致相同, 采用可正 反切换的循环清洗系统。 在清洗系统设置了流量计、压力表与温度计,以达到对清洗系统进出口清洗 过程参数都进行有效监测的目的。 (1)正循环 A:清洗循环泵 B:锅炉主给水管道 C:汽包 D:清洗循环槽 B A 省煤器进口集箱 强制循环泵入口 强制循环泵出口 蒸发器 省煤器 下降管 上升管 水冷壁管 C 水冷壁下降管 紧急放水管 水冷壁集箱 D A (2)反循环即正循环的逆行。 具体详见附件 3. 干熄焦锅炉化学清洗系统配管图(正循环+反循环) 4). 化学洗净重要条件及试件准备 4) 试件准备 .1 需要与干熄焦锅炉设备上的管段同材质的管段及材料作为试验管段和监 测试片,用于监测腐蚀状况和清洗预膜效果。 序号 1 2 材料牌号 20g 19Mn6 数量 600mm 备注 管材 板材 4). 2 水、电、气 品名 软水 电 规格 流量≥50m3/h 380V 数量 约 350m3 (50+50)Kw 约 500m3 约 65t 用途 清洗,废液处理 清洗泵等 顶出废液、吹扫、氮封 清洗剂加热用 气(压缩空气、氮气) 2~5Kgf/cm2 蒸汽 10~12 Kgf/cm2 4) 安全教育 、3 清洗施工正式开始前,业主应对我公司现场施工人员进行安全教育,安全教 育合格后我公司人员方可在现场进行清洗作业。 五. 化学清洗施工操作步骤 5.1 化学洗净前准备及临时清洗系统配置 (1) 施工前准备 施工前的准备:水、电、气、汽的技术参数(流量、压力、温度等)满足方案 要求,清洗结束后须将其恢复原样。 (2)隔离、标记 将受洗锅炉、锅炉循环水、汽系统各附件用盲板封死或关闭,以保证清洗过 程中无串线、无异常升温。并在拆除的阀门和拆除部位以及盲板位置设置明显标 记。 (3)拆除、盲板加封 拆除锅炉给水泵进出口阀门,并短接; 将一台强制循环泵进出口和出口止逆阀门内件拆除,进出口作清洗进出口, 另一台循环泵进出口关死; 水冷壁集箱闷头割除作为清洗进出口; 拆除省煤器进水口止逆阀门内件,以保证循环 所有安全阀拆除并加盲板; 所有远传二次仪表拆除; 汽包内件的拆除:打开人孔,拆除汽包内所有非焊接的内件置于汽包外汽包 内污物清理完毕后,汽包内件装入汽包内或置于槽内同时清洗 (4)清洗系统安装、检漏 干熄焦锅炉化学清洗系统配管图(正循环+反循环)连接清洗系统,以清洗 压力(4~6kgf/cm2)对受洗系统(含临时清洗系统)检漏,以 30 分钟系统无渗 漏为合格。 5.2 水冲洗及上水 (1) 用脱氧器给水泵注上水,用循环泵对锅炉进行水冲洗。 (2) 使用介质:工业水;测定项目:目测排出污染物。 (3) 判定标准:①放气口水溢流出为满水②排出口水清洁无污染物 5.3 升温 (1) 起动循环 起动循环泵将锅炉及清洗系统中的纯水进行循环运动, 开启蒸汽加热阀门、 边循环、边加热。 (2) 操作程序 ①循环泵使清洗系统中的软水进行循环; ②循环同时,注入蒸汽加热; (3) 测定项目 温度,每 30 分钟测一次。 5.4 碱洗 (1) 使用化学药品浓度 碱洗主剂 碱脆防止剂 促进剂包括浸润剂渗透剂 (2) 药品溶解 边循环边慢慢加入化学药品,混合均匀。 (3) 清洗液注入清洗循环系统 清洗按正循环运行, 按升温流程逐步升温至 50~60℃左右, 流量控制在 50~ 80m3/h. 调整流量向循环槽慢慢加入碱洗液。 (4) 操作程序 ①碱洗液加入以后,流量控制适当,温度为 80±10℃左右,正循环 3-4h, 反循环 3-4h,碱洗总时间 24h; ②化学分析:每 4 小时测定一次温度和 PH 值; (5) 测定项目:温度、PH (6) 判定基准: ①时间满 24 小时; (7) 碱洗液排出 ①废液中和处理后排放; ②排液完毕后,系统上满水再冲洗。 5.5 水洗升温 通过水洗,使经过碱洗后锅炉内循环水 PH 值为 7~9,温度升至 80±10℃。 (1)操作程序: 1.5% 0.2% 0.1% ①向清洗槽内加水,边循环边上水,使回流口出水。 ②水洗至循环水 PH 值为 7~9。 ③以升温流程将温度升为 80±10℃左右。 (2)测定项目:PH 值,温度。 (3)判定标准:PH 值 7~9,温度 80±10℃。 5.6 酸洗 酸洗洗为去除受洗部件内部氧化物及焊渣的主要步骤。 (1)用药品浓度 名称 稀 HCL 缓蚀剂 点蚀抑制剂 (2)药品溶解及加入 ①将计量的缓蚀剂和点蚀抑制剂逐步加入循环槽中循环 1 小时。 ②将上述溶液循环混合均匀后,加入稀 HCL,边加边循环分步完成。加完后 用氨水将清洗剂 PH 值调至 3~4。 (注:在稀 HCL 加入循环槽之前,应将各试片挂在清洗槽中相对流速小的部 位,并自此时计时) (3)操作程序 ①清洗剂加入后,即开始正循环清洗,流量 50~80m3/h,温度控制在 80± 10℃左右,循环 1 小时,切换成反向循环; ②每隔半小时测一次清洗液浓度, 2+][Fe3+] [Fe 、 、PH 值、温度; ③清洗时间 6~8 小时; (4)测定项目 、PH 值、温度。 清洗剂浓度、 2+][Fe3+] [Fe 、 浓度 4~7% 0.3%--0.4% 0.3% (5)判定标准 ①清洗液浓度稳定 ②[Fe3+]稳定 ③试样管段已清洗干净。 (6)清洗液排出 ①清洗液用 NaOH 中和后排放。 5.7 水冲洗 待清洗废液排尽,在清洗槽内上水,边上水边循环进行水冲洗,直至出水口无 污物。 (1)测定项目 PH 值 (2)判定基准 ① PH 值 4~7 ②目测无污物 5.8 漂洗 除二次浮锈,为钝化作准备 (1)使用化学药品浓度 柠檬酸 0.5%,氨水 (2)药品加入 ①系统循环加温,温度在 50~60℃开始加药; ②加入除锈液(计量) ,边循环边加药。 (3)操作程序 除锈液加入后,加入计量的氨水将 PH 值调至 3~4,保证总循环净时间 2 小 时,温度为 80±10℃,流量为 50~80m3/h。 (4)测定项目: PH 值、温度 (5)判定基准 温度 80±10℃,PH 值 3~4。 5.9 钝化预膜 (1)使用药品浓度 氨水,钝化剂 10% (2)药品加入 ①停止加热,利用余热保温。 ②漂洗液中徐徐加入计量氨水,正循环 0.5 小时,调 PH 值至 9~11 ③加入计量的钝化剂。 (3)操作程序 总时间为 6 小时 (4)测定项目 PH 值 (5)判定基准 PH 值 9~11,循环 6 小时 六. 化学监督 6.1 试片和监视管段 准备试片和监视管段,重量和表面状况经确认后,在清洗前分别挂于汽包及 循环槽中,用于腐蚀状况监测。化学清洗过程中腐蚀率以试片为准,数量及设置 部位见下表 试片/监视管段 试片 1# 试片 2# 材 20g 19Mn6 质 清 洗 槽 2 2 备 注 监视管段接在临时系统循环回路上,清洗后观察清洗效果。 6.2 测定项目 按测定要求及测定项目认真做好清洗化学监督工作,做到及时准确。 6.3 酸洗和钝化 酸洗时定期(2 次/h)观察清洗槽中试片的表面状况,并记录于《化学分析 与化学监督报告》 。 6.4 记录 如实填写《化学分析与化学监督报告》和《工艺流转卡》 七. 安全措施 (1)遵守建设单位的规章制度,做好安全生产三级教育; (2)清洗前,所有人员必须学习清洗安全和操作规程,熟悉清洗用药的性能和 灼伤急救方法; (3)现场应挂上安全字样及清洗区域标志,禁止无关人员进入; (4)清洗现场严禁吸烟,动火办理动火证,动火完毕清理现场,消灭火种; (5)用水、电、汽(气)必须经厂方同意后,在指定的地点使用; (6)高空作业或危险作业时,必须佩带安全带,施工中严禁高空坠物; (7)清洗中,禁止在清洗系统上进行其他工作,尤其不准明火作业; (8)清洗中必须有检修人员,随时检修清洗设备; (9)所有清洗人员必须穿戴好劳动保护用品; ①进入厂区必须戴安全帽; ②进入施工区工作服,乳胶手套,防酸胶鞋必须穿戴整齐; ③加入清洗剂时,必须戴好防护眼镜,以防药液飞溅伤人; (10)搬运清洗剂,严禁肩扛、手抱; (11)在夜间施工行走时,注意扶梯,孔洞、地面盖板等是否可靠,防止滑倒、 坠落; (12)清洗中,应注意用电、用汽安全; (13)清洗现场配置急救水源、毛巾、药棉及其它医药用品,以备急救时使用; (14)按照本公司 ISO9001 规定的作业程序文件实施各施工步骤; 八. 附件 附件 1. 附件 2. 附件 3. 附件 4. 附件 5. 附件 6. 附件 7. 干熄焦锅炉原则流程图 干熄焦锅炉清洗工艺和监测项目 干熄焦锅炉化学清洗系统配管图(正循环+反循环) 干熄焦锅炉化学清洗工程工时工序表 干熄焦锅炉化学清洗工程用原料或药剂一览表 干熄焦锅炉化学清洗工程用设备一览表 干熄焦锅炉化学清洗工程化学分析监督用试剂、仪器一览表 附件 2. 洗前准备 清洗工艺和监测项目 工艺参数 工 序 号 清洗介质 PH 值 水冲洗 软水 氢氧化钠 2 碱煮 磷酸三钠 碱脆抑制剂 …… 80±10 50~80 24 …… 温度 (℃) 常温 流 量 时间 项目 …… 温度 时间 取样 位置 …… 各溢 流口 各溢 流口 1 监 测 频次 (次 /h) …… 备 注 终点 目测无污物 满 24h 大循环 序 水冲洗及上水 1 碱 煮 (m3/h) (h) 50~80 2-4 大循环 水冲洗 酸 洗 3 水冲洗 软水 …… 常温 50~80 2-4 …… 清洗液 稀 HCL4%~7% 腐蚀抑制剂 浓度 3~4 80±10 50~80 6~8 [Fe3 ] [Fe ] 温度 漂 洗 中和水 5 冲洗 漂洗 软水 柠檬酸 0.5% 氨水 3~4 80±10 50~80 …… 常温 50~80 2-4 …… 温度 2 PH 值 2+ + …… 目测无污物 大循环 相隔 30 分钟 进出 口 2 2 清洗液%≤ 0.2% [Fe3 ] 稳定 各溢 流口 进出 口 + 4 中和水冲洗 酸洗 大循环 …… 目测无污物 大循环 钝 化 6 …… 满 2 小时 大循环 大循环 7 废液 处理 8 钝化 钝化剂 10% 9~11 保温 50~80 6~8 …… …… …… 满 6 小时 +浸泡 废液处 理 工业盐酸 片碱 6~9 常温 —— —— PH —— —— 6~9 —— 附 件 3、 锅 炉 化 学 洗 净 ( 正 反 ) 流 程 图 说 明 :1、 酸 洗 正 循 环 阀 门 2、 3、 4 、 5关 闭 。 2、 酸 洗 反 循 环 阀 门 5、 2、 1 、 7关 闭 。 汽         包 二 次 过 热 器 一 次 过 热 器 光 管 蒸 发 器 水 冷 壁 鳍 片 管 蒸 发 器 省 煤 器 循 环 泵 循 环 泵 酸 洗 循 环 罐 附件 4. 干熄焦锅炉化学清洗工程工时工序表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 运输进场 安全教育 系统隔离 配管 升温、水冲 ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― 洗 碱洗 水冲洗 酸洗 水冲洗 漂洗、钝化 系统恢复 交工验收 ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― 附件 5. 干熄焦锅炉化学清洗工程用原料或药剂一览表 名称 NaOH Na2CO3 Na3PO4 碱脆防止剂 活性剂 消泡剂 盐酸 盐酸 缓蚀剂 点蚀抑制剂 柠檬酸 氨水 常温钝化剂 数量 240kg 380kg 540kg 140kg 140kg 70kg 15050kg 1200kg 240kg 230kg 350kg 2500kg 7000kg 中和用 备注 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 附件 6. 序 号 1 2 3 4 5 6 干熄焦化学清洗工程用设备一览表 名 称 循环泵 加液泵 水冲泵 压力表 温度计 闸阀 型号及规格 37、22KW IS80-65-160 RPP-54-110 0~1.6MPa 0~150℃ Dg100 Dg50(或 65) 只 Pg16 水冷壁管道连接用 循环清洗用 试压、流量控制用 数 量 各一台 1台 1+1 台 2+1 只 4+1 只 2只 10+2 循环泵出口用 备 注 “+”后为备用 IS 型 7 闸阀 Dg80 Pg16 Dg32 Pg16 16+2 只 8+2 只 8 9 10 流量计 配电箱 橡胶管 转子流量计 常规 40 80*4 3台 2套 100m 约 175m 约 100m 约 50m 1套 1套 1套 可现场制作 可现场制作 放空、排污用 11 无缝钢管 50(或 65)*4 25*4 12 13 14 循环槽 废液处理槽 配液槽 8m3 8m3 3m3 Dg200 Dg80 15 法兰 Dg150 Dg100 Dg25 16 17 附件 7. 表 (1)化学监督用药剂一览表 电焊机 氧乙炔 4 30 6 10 2 2只 2套 轴流泵进出口,省煤器进口, 水冷壁下降管,给水泵进口, 锅筒、蒸发器省煤器排污口, 过热器排污口 干熄焦锅炉化学清洗工程化学分析监督用试剂、仪器一览 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 名称 NaOH 酚酞 PH 试纸 H2SO4 氨水 磺基水杨酸 KCNS 溴百里酚蓝 EDTA H2SO4 过硫酸铵 HCI 硫酸铜溶液 高氯酸镁 等级或浓度 AR,0.2mol/L 指示剂 1% 广泛试纸 AR,0.05mol/L AR,1:1 指示剂 10% 指示剂 40% 指示剂 0.2% AR0.01mol/L 0.5 mol/L 10% AR 1:4 1.3% 5% 数量 1000mL 1000mL 20 本 500mL 100mL 100mL 100mL 30mL 1000mL 120mL 100mL 100mL 30mL 120mL 备注 + [H ] 总碱度 调 PH 测[Fe3 ][Fe2 ] 、 + + 调 PH 滴定钝化效果 (2)分析仪器一览表 序号 名称 数量 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 酸碱式滴定管、滴定架 温度计 三角烧瓶、烧杯 胖肚吸管、吸管 吸耳球、取样杯 干燥剂、滤纸 PH 计 2套 1只 各1只 各1根 各4只 若干 1台 1台 1台 2个 25mL 0~100℃ 250mL 1,2,5mL CNT-40 微型调温电热锅 转子流量计 插入式温度计 加热 马钢煤焦化公司 125t/h 干熄焦锅炉化学清洗 施 工 方 案 上海五冶马钢干熄焦项目部 二零零四年一月三十一日 目 一、 工程概述 录 二、 清洗范围及主要参数 三、 施工准备及组织 四、 方案编制依据 五、 化学清洗施工操作步骤 六、 化学监督 七、 安全措施
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