电站运行锅炉化学清洗范例.doc

电站运行锅炉化学清洗范例高 峰(西北电力试验研究院西安协力动力化学有限责任公司，陕西西安 710054)袁长征(华北电力科学研究院，北京 100036)摘要着重介绍电站125MW机组410 t/h运行锅炉酸洗工艺及化学清洗方案，化学清洗过程及清洗效果的检查及评价，并围绕着化学清洗过程中的问题进行了讨论。关键词运行锅炉化学清洗效果 评价 工艺中图分类号TK228文献标识码BA chemical cleaning example of boiler operation in power plantGAO Feng(The Northwest Electric Power Research Institute, Xian, Shanxi 710054)YUAN Changzheng(The Northchina Electric Power Research institute, Beijing 100036)Abstract The chemical cleaning scheme of 125 MW unit 410t/h boiler operation was analysed.Andthe chemical cleaning procedures and the inspectio n and evaluation of chemical cleaning effect were introduced emphatically. At last, the question of chemical cleaning procedure was discussed.Key words boiler op eration; chemical cleaning; effect ; evaluation; process对电站自然循环汽包炉与新投产的锅炉而言，一般讲腐蚀锈垢严重的比轻的难清洗。对运行锅炉 炉垢清洗，从某种意义上讲，随着压力、容量的增加 相对易清洗，主要和垢的成分有着密切关系。本文着 重就某电厂1 号炉是否要进行酸洗，酸洗的依据，应 采用什么工艺，洗下来的垢量及清洗质量等进行介绍和探讨。某电厂 1 号炉系哈尔滨锅炉厂制造生产的 HG- 410/9.87型高压中间再热燃煤汽包炉。投产至本次大 修整整运行了14年，本次大修割管检查，水冷壁管向、 背火侧的平均垢量达408.0 g/m2，省煤管低温段垢量为 266.6 g/m2，按照行标火力发电厂锅炉化学清洗收稿日期：2004-08-08作者简介：高 峰(1966-)，男，西安人，工程师，从事化工、电站机组化学清洗工作。1 电站运行锅炉的化学清洗导则 DL/T794-2001中规定，从运行年限和垢量上元，材料设备折旧后的总费用为61.374万元，核实一讲，均应进行化学清洗。在小型试验的基础上，制定了 1 号炉的化学清洗方案。于 2002 年 9 月 12 日至 15 日采用水冲洗、盐酸循环酸洗、冲洗、漂洗及漂洗液 中直接添加亚硝酸盐，在碱性环境条件下进行钝化处 理，对该炉进行一次有效的化学清洗，取得优良的清 洗效果，达到了预期目的。本次清洗在锅炉受热面内表面上洗下来的总垢 量为2 192.6 kg，洗后割管检查表明，水冷壁管和省 煤器管的内表面均为钢灰色，汽包内壁水侧绝大部 分呈钢灰色，平均腐蚀速率为3.97 g/(m2h)。包括 过热器保护、试水压在内化学清洗历时3 天，总清洗 时间为50.9 h。整个化学清洗用药量(含过热器保护 和废液处理用药)13.034万元，临时系统材料、设备、运输费、安装及运行操作费及技术服务费为48.34万次性总费用为101.102万元。依据本次大修割管进行的垢量测定、垢成分测定及小型工艺试验结果，制定了清洗方案。清洗方案主 要包括以下几个内容。2.1 清洗范围、材质及水力特性计算2.1.1清洗范围及材质 清洗范围及材质包括：省煤器、水冷壁管、下降管、相应的上下联箱、汽包水侧及部分高压给水管(操 作台后)，其相应材质为St45.8(20A)、20A、12CrMoV、 BHW-35(13MnNiMo5)及 10CrMo910。2.1.2清洗部位水力特性计算清洗部位水力特性计算见表 1。表1 清洗部位水力特性计算表省煤器汽包(1/2) 右半部水冷壁 左半部水冷壁 集中下降管 临时系统合计26.0014.025.5425.5414.9040.00120.00286632.620442044185/4171.60.24810.40.4860.4860.4960.31/0.160.16/276.8/280280/2.2.2水冷壁间循环回路水冷壁间循环回路示意图见图 2。2.2 清洗回路2.2.1大循环回路 大循环回路示意图（见图 1）2.2.3回路系统的连接1）过热器不参加酸洗，但需进行保护。待清洗系 统水冲洗合格后，采用清洗箱、省煤器、汽包过热器22004年第 9 期部位名称 水容积/m3 内表面积/m2 截面积/m2 清洗流速/(ms-1) 清洗流量/(th-1)2 清洗方案的制定系统对过热器进行氨联氨保护。表2省煤器及水冷壁管垢成分表2）过热器保护前应把汽包内不参加酸洗的旋风分离装置拆除，经人工清扫干净，化学清洗后再回装。3）把前墙右边三根下降管的酸洗接头手孔切开， 用并联式临时管线接成一组，用同样方法接成另一组。 总体连接成一组既可以作进酸管，又可作回酸母管。4）在清洗原出口的进酸母管上引出一根 DN150 mm 口径的临时管线与给水操作台上已拆除门盖后的 调整门相接，三根主临时管线与炉本体构成大循环回 路，见图 1。5）为防止临时加热管汽水串联引起下联箱短路， 在引至前墙底部、下联箱间的加热蒸汽管断开，加堵 下联箱的疏水门、定排管上的一、二次门关闭。6）汽包内下降管管口处均嵌装设计规格的节流 孔板。7）与汽包相接的仪表管、加药管、连排管一次门 前断开加堵或关闭，正式水位计汽、水侧管拆除，按要 求另装临时水位计，用红外线屏幕控制汽包水位。8）清洗平台范围内清洗泵入口设有滤网，防止酸不溶物颗粒带入泵内及重新进入系统。CaMg Fe Cu Si0.120.1871.590.150.010.9613.540.7359.260.581.128.36P O2 5注: 省煤器管采样点为低温段；水冷壁管采样点为前墙。2.3.3小型试验众所周知，运行炉比新建炉相对难洗，中、高压 运行炉比超高压、亚临界汽包炉垢难洗。这是因为运 行炉垢的垢型及垢成分复杂、且垢量大等因素所决定 的。从垢成分看(见表2)，该台炉垢属以铁垢、钙镁垢 为主，铜、硅垢为副，且含量少的一种水垢，属中等 易洗炉垢。通过多次小型试验表明， 采用盐酸 + 硫脲 +EVCNa+N H + 缓蚀剂的酸洗工艺、冲洗工艺、漂洗2 4工艺及双氧水 + 亚硝酸钠或平 - 亚硝酸钠钝化工艺进 行清洗，均得到优良的清洗效果，洗后的水冷壁和省 煤器管垢样均呈钢灰色或银灰色，并形成良好的保护 膜。酸洗除垢时间一般在1.52.0 h完成，测得腐蚀 速率在0.861.16 g/(m2h)范围内。本台炉筛选出的化学清洗工艺的清洗温度为(551)，垢表面积与清洗液之比为0.6 cm2 :1 cm3。2.4 化学清洗工艺的确定2.4.1酸洗工艺的前序工作 临时系统经水压试验、检查、查漏合格、过热器保护完毕后，采用除盐水对炉本体进行水冲洗合格， 升温试验合格，汽包水位调整到合适位置。2.4.2 酸洗工艺药剂（均为质量分数）：5盐酸，3N-104 ，硫9）排氧气临时借用管的截面积 DN径，引出汽包顶 3m 高度。2.3 垢量及垢型、垢成分和小型试验2.3.1垢量及垢型80mm 管大修期间，通过对汽包及水冷壁管和省煤器管进行割管检查，省煤器管内表面为砖红色，其余部位 内表面均为灰色，且很均匀，垢表面无软垢，垢较坚硬，小刀不易刮下。红垢为Fe O ，灰垢为Fe O 。前2 33 4者为省煤器管垢，垢量266 g/m2，后者为平均的炉管垢，垢量408.0片状炉垢。2.3.2 垢的成分g/m2。汽包底部清扫出约4050kg省煤器及水冷壁管垢的主要成分测定结果见表2。脲 0.3%0.4%，0.15%NVC-Na，0.05%N H ；温度(552 42004 年第 9 期3w /%垢成分 省煤器管 水冷壁管2)；清洗时间：68 h；流速：0.150.4 m/s。3 临时清洗工程预算2.4.3冲洗为使配洗过程中酸不溶物及其它杂质彻底冲洗干 净，为下一步钝化创造一个好的条件。冲洗质量标准 ： 冲至出水透明，无细小颗粒，pH4.5，Fe50 mg/L。2.4.4低温度漂洗在做工程预算时，按照常规410 t/h炉盐酸清洗临时系统设计所需材料、设备、人工、药品及其它费用 进行工程预算。工程简易预算见表 3。3 10-3H C H O ，调 pH 至 3.54.0；温度：503 6 5 760，时间2 h。2.4.5钝化w(Na2NO3)为 0.5%1.0%，氨调 pH 至 9.010.0， 温度 5065，时间6 h。该炉化学清洗从 2002 年 9 月 12 日 23：30 开始炉内注除盐水，至 9 月 15 日 6：57 钝化结束，历时 3 天， 总耗时50.9 h。实际清洗时间为30.2 h。总耗时包括酸洗前炉本省煤器冲洗、过热器保护、炉本体冲洗、水压表3工程预算表25.09.06.53.53.020.01.90.54.54.210.013.0344101.102123456789101112清洗泵管材(15t) 球阀(8个)闸阀(10个)，斜型阀(20个) 人工费(700个)带泵的浓药箱(一组) 衬胶清洗箱 吊车及设备材料用费 滤网(自制) 不锈钢加药器(1个) 其它材料等杂费 技术服务费 清洗用药费合计()一次性投资工程预算甲乙双方认可的，就1至10项 整费用为78.1万元； ()工程全包：1至10项总费 用为43.34万元； ()技术服务费包括炉本体 腐蚀情况检查、小型试验方 案、方案制定、炉清洗总结、 验收等项目费用为10万元43.3451013.034461.374全包按5万元计最低价 相差40万元注：此工程预算是按1997年市场材料设备价预算的。试压、升温试验及化学清洗。4.1 化学清洗前的前序工作12日23：30开始向炉内注水，炉水至汽包中心线 后进行水压试压、省煤器冲洗、过热器保护及省煤器 放水后，进行整体循环冲洗至合格，到次日21：10结 束历时20.7 h。过热器保护是通过清洗箱清洗泵 省煤器和汽包过程器系统，过热器是用氨 -联氨液进行保护的。过热器出口箱上空气门见到保护液即保护完毕。临时清洗系统水压以清洗泵额定压力的1.25倍进行的。水压查漏时，未发现一处渗漏。4.2 酸洗4.2.1升温试验 炉本体冲洗合格后，建立省煤器进、回侧水冷壁器的大循环，在流量220 t/h 下进行升温试验。升温 试验用了2.3 h（21:11-23:49），进出口温度为 58/53。42004年第 9 期序号 工程预算项目 一次性投资工程预算/(万元) 工程全包/(万元) 备注4 实际化学清洗过程介绍4.2.2加药与酸洗5 清洗后的检查及效果评价汽包放水至低水位开始加药。加药方式：依次加入 N-104、硫脲、EVCNa、N H ，在配药箱配成稀溶化学清洗结束后，组织化学、锅炉及设备部有关专业人员对汽包、监视管段、联箱进行检测，并割取 了 600800 mm 长的水冷壁管和省煤器管各 1 根进行 测试，实际检测结果表明，被清洗部位垢已除净，形 成良好的钝化膜，具体表现在以下几个方面。5.1 汽包内的检查 汽包内壁被酸洗钝化部位与未清洗部位分界线明显可见，垢已除净，大部分内壁呈钢灰色，少部分(封 头处)呈灰色 ；汽包底部有土褐色的酸不溶物及少量 积水，沉积物中夹杂着少量锈垢，多为土灰色泥渣垢。 汽包内悬挂 2 个指标片，洗后呈钢灰色，无镀铜、点 蚀及晶粒析出等现象，腐蚀速率分别为3.84 g/(m2h)，4.10 g/(m2h)，平均腐蚀速率为3.97 g/(m2h)。2 4液后打入清洗箱，由清洗泵注入清洗系统。以 N-104等药分阶段依次加入，耗时0.87 h。加酸耗时1.68 h。 在大循环情况下进行配加药工作。从加酸至酸洗结 束，总耗时9.8 h，有效酸洗时间为7.7 h。在酸洗过程 中，进出口温度为 5258，最终配洗液中 Fe2+ 含量7103 mg/L，Fe3+含量289 mg/L。水冷壁流速控制在0.150.25 m/s，省煤器流速控制在0.150.30 m/s，汽 包水位维持在 +150+200 mm 之间。4.3酸洗后水冲洗 酸洗后采用顶排酸方式进行水冲洗，分三种方式进行，先冲洗省煤器，后冲洗水冷壁管，最后进行整 体冲洗，最大流速0.32 m/s，最小流速0.15 m/s，三次 冲洗耗时 2.8 h。冲洗结束后，调整汽包水位至 +300 mm，进行大循环加热，进酸母管水温达 52 ，回酸 母管水温达48 ，耗时2.3 h。最终进口的铁离子含量为Fe2+:34 mg/L，Fe3+:0 mg/L；出口的铁离子含量为Fe2+:54 mg/L，Fe3+:5 mg/L。在大循环条件下，进行升温，进酸母管水5.2割管检查）割管位置割取低温段省煤器管 1根，在喷燃器上标高18 m处割取前墙水冷壁管 1 根，从左向右数第 36 根。）检查 两根管内壁表面上垢已除净，呈钢灰色。水冷壁管向火侧局部腐蚀坑明显、较多；省煤器管内壁上坑 蚀少些，个别坑稍大。分析认为：点蚀是原有的，并 非酸洗所致。清洗后的管内壁表面呈钢灰色，无镀铜， 二次锈，已形成良好的保护膜。）联箱内的底部无任何沉积物，壁上垢已除净， 呈铁灰色，壁上有极少量附着物。）在汽包和清洗箱底部有较多沉积物，经清扫 后估算约4050 kg沉积物。5.3 垢量计算 依据炉本体清洗时(含临时和部分给水管的体积)补、排水的容积在内，经测算，酸洗液容积为165 m3，按水冷壁管和省煤器管的清洗面积比进行分配，水冷温达52 ，回酸母管水温达48进入漂洗阶段。4.4 漂洗，耗时2.3h，可按下列顺序加药转漂洗，柠檬酸加药时间0.4 h，氨调pH值用0.8 h，当进回酸母管的pH值为3.6/4.0 时，计漂洗时间。在温度4955 及相应流速下漂 洗了3.2 h 。4.5 钝化直接在柠檬酸溶液中用氨水调 pH 值 1.83 h 后， 进出口pH 值为9.8/9.7，进出口温度为：54/52， 逐加亚硝酸钠耗时1.4 h，加完药后计钝化时间，总耗时9.03 h。2004 年第 9 期5量0.739%，平均腐蚀速率为3.97g/(m2h)等条件进行式中 1.38、1.43分别为FeFe O 和Fe O 的转3 4 2 3(97103 7.39310-3-3.974303.67.710-3)1.38 = 1 363.5 kg (Fe O )（）3 40.5926(68103 7.39310-3- 3.9728667.710-3)1.43= 829.1 kg (Fe O )（）2 30.716化系数。0.5926、0.716分别为水冷壁管和省煤器的垢成分中含铁的百分数。本台炉酸洗的总垢量为2 192.6 kg，水冷壁管及 省煤器管酸洗后基体金属腐蚀量分别为 131.5 kg，87.6 kg，共219.1 kg。5.4 清洗效果总体评价 基于上述检查及测试结果，号炉酸洗钝化效果为优良级，安装质量为优良级。样，未能进行酸洗小试确定酸洗工艺，待大修时割管后，才进行小试后确定清洗工艺条件，对原方案的酸洗 工艺进行了变动，使酸洗前工作很被动。建议今后在大 修前一次的小修割取有代表性管段，除进行垢量及垢 成分分析外，还应留有足够的管段用作酸洗工艺的选 择试验，以避免工艺的复杂化和药品上的浪费。6.2 效益据相关报道，锅炉酸洗后热效率提高了 1.5%2.0%，按1.5% 计，年节煤2380 t，每吨按250 元，折 人民币为59.5万元，与常规清洗工期相比，提前3天 发电，电量按0.4元/(kWh)计，多发电折人民币144万元，合计为203.5 万元。6.1方案制订问题及建议由于本次大修的前一次小修，没有割取足够的管e f e f e f e f e f e f e f e f