锅炉化学清洗工艺的研究.docx

锅炉化学清洗工艺的研究田亚伟作者简介：田亚伟（1993-）, 男, 甘肃平凉人, 现为兰州城市学院化学化学与环境科学学院化学112班学生（兰州城市学院 化学与环境科学学院, 兰州 730070）摘 要：化学清洗对有效提高锅炉蒸发率延长锅炉使用寿命、降低能耗、提高经济效益有着重大的实际意义。关键词：锅炉 ；化学清洗； 工艺1 前言锅炉运行过程中， 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随给水进入系统；同时热力设备在停运行阶段和运行中会遭受到腐蚀，这些腐蚀产物和杂质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。当炉管结垢量达到一定程度后， 如不进行化学清洗将其除掉， 就会使得传热效率急剧下降，从而导致炉管超温，进一步就会引发炉管变形、 胀粗和金相组织变化引起锅炉爆管事故。因此，锅炉的化学清洗非常重要。2锅炉化学清洗工艺的研究2.1 锅炉清洗方案的选择2.1.1 锅炉清洗要求锅炉设备结垢后对热力设备影响大， 国家标准规定了锅炉化学清洗要求，见表1。表 1 需要化学清洗的条件炉 型汽包锅炉 直 流 炉主蒸汽压力(MPa)5.885.8812.64 12.74垢量(g/m2)600900400600 300400 200300清洗间隔年限(a)12151012 510510注：表中的垢量，是指在水冷壁管热负荷最高处向火侧180部位割管处取样，用洗垢法测定的1。2.1.2 电站锅炉清洗方案介绍在锅炉酸洗中， 酸洗工艺是根据所采用不同的药剂或药剂配方，其中有起清洗作用的清洗剂（酸）和起缓蚀作用的缓蚀剂， 以及起提高清洗效果的添加剂和起钝化作用的钝化剂等来划分的。而具体到一台锅炉到底采用何种工艺进行酸洗， 取决于锅炉是新建炉还是运行炉，垢的成分、含量以及对时间的要求等。我国现行普遍采用的几种清洗工艺为盐酸清洗，盐酸清洗清除硅酸盐垢，盐酸清洗清除碳酸盐垢、硫酸盐垢和硫酸盐硬垢，盐酸清洗清、氨洗除铜，柠檬酸清洗，“协调EDTA”清洗，氢氟酸开路清洗。2.2 化学清洗方法的选择酸洗方法多种多样， 但必须根据发电厂锅炉结垢量、 垢成分的实际情况和对工期要求等， 选择一种既经济、效果又好的清洗工艺。（1） 满足工期要求。锅炉化学清洗穿插在大修期间进行， 大修工程项目多，工期紧，预留的锅炉酸洗时间短。（2）系统不具备点火启动条件。系统不具备点火条件时进行酸洗，而采用EDTA等工艺进行锅炉酸洗，一般均需点火才能进行。（3）经济效益比较。EDTA等有机溶剂的市场价格成倍增加， 若采用EDTA清洗，则费用将大幅度增加。3化学清洗步骤和注意事项3.1设备调查(1 ) 收集尽可能详细的机组设备资料, 新建机组收集机组说明书 (安装、 运行) 、 热力系统图、 主要部件参数 (尺寸、 数量、材质、 水容积等) 锅炉总图、 集中下降管及分配管与水冷壁下联箱连接图、 锅炉排污系统图、 汽包结构图等资料。运行机组收集机组设备现状、 锅炉水汽循环系统、 主要部件参数 (尺寸、 数量、材质、 水容积等) 、 往年清洗方案与总结、 集中下降管及分配管与水冷壁下联箱连接图、 锅炉排污系统图、 汽包结构图等资料2。(2 ) 设计清洗回路, 选择清洗用泵的扬程和流量。(3 ) 根据设备材质, 选用清洗剂及相应的添加剂。(4 ) 确认设备状态, 包括回路是否畅通, 是否有流通死角，是否有泄漏现象, 是否与其它设备相关联等。3 .2小型试验(1 ) 割取有代表性的管样供小型试验用。(2 ) 垢样分析, 确定垢量和垢的成份。(3 ) 通过静态或动态小型试验, 确定清洗工艺条件。(4 ) 编制小型试验报告。3 . 3清洗前的准备(1 ) 确定合理的清洗工艺、 编制详细的清洗措施化学清洗步骤一般如下:水冲洗碱洗 ( 碱煮) 碱洗后水冲洗氨洗除铜酸洗酸洗后水冲洗漂洗钝化废液处理。清洗工序以设备状况不同和积垢性质不同而不同,在一般情况下化学清洗实施过程应包括水冲洗 (包括水压试验与查漏) 、 碱洗除油、 碱洗后水冲洗、 酸洗、 酸洗后水冲洗、 漂洗、 钝化、废液处理等步骤。清洗系统无油污时碱洗除油和碱洗后水冲洗可以省去。选择盐酸作为清洗剂, 盐酸尽管有许多优点, 但并不是适合所有材质锅炉的清洗。由于盐酸含有氯根( C 1 - ) 会对奥氏体钢和含铬的锅炉部件产生应力腐蚀及晶间腐蚀,所以对此类材质的锅炉, 应选用其他酸作为清洗剂。对硫酸盐水垢或硫酸盐与硅酸盐混合水垢,洗前应先进行碱洗( 碱煮) 转型, 然后才能进入盐酸清洗的程序。碱洗( 碱煮) 转型方法是在清洗前, 在炉水中加入Na2PO4。1 2 H2O, 浓度 0.5 % 1.0 %; Na2 C03浓度 0.3 % 0.6 %, 在锅炉缓慢升压至 1 / 2工作压力, 煮炉 3 6 4 8 h 。当 P O4 3 -浓度不再降低时, 可结束煮炉。如果污垢成分中都含有 Fe3O44 0 %, SiO2 5 %,加入0.5 %NaF作助洗剂, 是可以除去这些污垢。一般电站锅炉用水要通过铜质凝汽器的冷凝铜管, 如果水垢中含 CuO5 %时, 酸洗结束后, 应增加一道氨洗除铜工艺,即用 2 5 3 0 的 1 . 3 % 1 . 5 %氨水和 0 . 5 %过硫酸铵溶液, 除铜 1 1 . 5 h 。缓蚀剂、 盐酸、 助剂等应在清洗箱中配制均匀以后再注入锅炉, 严禁将酸液直接注入锅炉2。4锅炉化学清洗前的基础准备工作的安全策略与防护措施分析化学清洗前期的准备工作是锅炉化学清洗能够保质保量进行的最基本前提。工作人员不仅需要对锅炉中含有的沉积垢进行取样分析，还需要配合锅炉生产部门与专业的化学清洗公司对锅炉进行化学清洗之前的性能检查工作，并将企业做制定的各项安全与防护措施在相关工作人员中贯彻落实，为锅炉的化学清洗工作营造一个较为良好、稳定的清洗环境。具体而言，可以划分为以下几个方面。4.1 锅炉水垢的取样与分析工作一般而言，水体水质中含有的镁钙盐等物质在锅炉处理系统内部受高气压、高温度的持续作用会发生或物理性或化学性的性质变化，这也是锅炉水垢形成的最根本原因。相关工作人员需要认识到：对锅炉水垢的类型判断不能单单依靠某一时点某一位置的水垢采样进行分析，而需要在锅炉的不同位置采取最具有代表性的水垢样品，所得出的水垢构成及其比例情况才是最真实、最可靠的，据此水垢采样才能够为后期化学清洗及缓蚀剂的选择提供有力支持。4.2 企业应当在对锅炉整体结构、密封性能等进行全面检查后，再交付专业的锅炉清洗公司进行化学清洗锅炉使用企业需要认识到，锅炉的化学清洗并不是清洗公司单独的责任与任务，企业同样需要肩负起的锅炉整体结构的检查工作，对密封情况不够好、腐蚀问题较为严重的部分进行处理后才能交付给专业锅炉清洗公司进行清洗。4.3 做好锅炉化学清洗相关工作人员的宣传与安全培训工作企业需要成立一个由锅炉操作、维修、环境保护等专业人员共同组成的化学清洗工作组，将安全与防护措施通过座谈会、培训动员会等方式落实到每一位参与到锅炉化学清洗过程的3。5 锅炉化学清洗中化学清洗试剂选择的安全策略与防护措施分析化学清洗实际的选择是确保锅炉化学清洗工作的最关键环节。一般而言对这一部分内容进行安全策略的制定与防护措施的执行可以从以下两个方面入手。5.1 化学清洗在不同锅炉水垢条件下需要有不同的选取标准在当前技术条件支持下，锅炉化学清洗所选取的清洗试剂主要有酸溶剂、碱溶剂以及钝化剂这三种，其不同的药剂含量也意味着其使用与适用范围应有所不同。现对其使用条件作简要分析。5.1.1 酸溶剂。酸溶剂一般是指氯化氢、柠檬酸等试剂构成的化学物质。其最主要的化学清洗功能在于对锅炉处理系统内部与样管内部的水垢及硅铁混合物沉积垢进行清除，使其恢复原有的清洁表面。当锅炉前期准备工作中所反映出的锅炉水垢取样结果表明，锅炉中的主要沉积垢构成为碳酸盐水垢，那么这时我们需要选用能够与碳酸盐水中镁、钙等物质发生氧化反映的盐酸酸溶剂作为化学清洗试剂，使试剂能够将碳酸盐水垢分解为可溶于水体水质或可挥发的气体，进而达到锅炉化学清洗的具体要求。5.1.2 碱溶剂。锅炉化学清洗试剂中的碱溶剂一般是指氧化钠等混合性化学物质，它能够对锅炉中含有的油质与阻碍清洗试剂发挥功效的相关残留物质进行清除，达到疏松锅炉沉积垢组织结构的目的，为下一步化学清洗实际融入到沉积垢垢层内部打下基础4。5.1.3 钝化剂。一般而言，钝化剂有含磷化合物、氢氧化合物等几种表现形式，它能够直接深入到锅炉处理系统的最底部，并与锅炉金属表层发生化合作用，自动形成一层保护膜，以此减轻化学清洗试剂在对沉积垢进行彻底清洗过程中对锅炉表层造成的损害。5.2 锅炉化学清洗试剂的选择还需要以锅炉的工作运行环境为参考因素以电站用锅炉为例：电站锅炉受特殊工作形态与工作环境的影响，对化学清洗试剂的抗腐蚀性与敏感性有着较高的要求，综合考虑后，应当选用材质抗腐蚀性较高且能够适用于多种范围（尤其是闭塞工作环境）且抗腐蚀性能不发生改变的羟基乙酸甲酸混合物作为化学清洗试剂。6 锅炉化学清洗中废液处理的安全策略与防护措施研究废液处理作为整个锅炉化学清洗工作的最后一环，同样对整个化学清洗工作的质量好坏有着深刻的影响。它受到锅炉实际化学清洗过程中所选择的化学清洗试剂与国家对锅炉相关废液排放标准的双重影响，有着不同的处理方式。具体而言，可以归纳为以下几个方面。6.1 沉淀处理式废液处理法这种废液处理方法的工作原理在于：它向需要排放的废液当中加入适量的化学试剂，能够与当中某些污染物发生化合作用，形成一种或多种难溶于水体水质的固体颗粒状物质，并使其重力作用下与水体水质发生沉淀并相分离，从而去除废液中的大部分污染物质，达到排放标准。6.2 中和处理法式废液处理法这种废液处理法是相对于采用盐酸试剂作为锅炉化学清洗试剂的清洗工作而言的，其最大的特点在于：废液处理时间短、混合均匀且废液当中的污染物质处理较为彻底。一般可以选用石灰石、电石渣等作为中和试剂投放在锅炉处理系统当中5。6.3 吸附处理式废液处理法这种废液处理法旨在于通过固相物质相吸附的化学清洗废液中污染物的方法来达到净化废液的目的，当前大部分锅炉使用企业所采用的吸附试剂都为一种价格比较低廉且固相吸附能力较好的粉煤灰。7 结束语锅炉在投产运行或是运行一段时间后所进行的化学清洗工作，不仅能够有效提高锅炉在运行过程中的安全保障系数，提高锅炉金属表面的热传导能力，同时还可以减少锅炉各个方位的腐蚀程度，以此延长锅炉的使用寿命。本文对锅炉在化学清洗过程中各个关键步骤的安全策略与防护措施进行了简要描述，希望对今后相关的研究工作提供一定参考。参考文献1 刘 瑛,熊小刚, 余邦才,罗克喜.锅炉化学清洗工艺研究及应用J.电力ower