锅炉EDTA化学清洗.pdf

文章编号 1671 8909 2007 02 0015 04 锅炉 EDTA 化学清洗 陈泽峰 西北电建调试施工研究所 陕西西安 710032 China 摘 要 对 EDTA 清洗工艺和如何确定清洗参数及工艺过程进行了探讨 介绍某电厂用 EDTA 对热力系统进行清洗 并取得良好的效果 关键词 锅炉 EDTA 化学清洗 中图分类号 TK228 文献标识码 C EDTA chemical cleaning of boiler CHEN Zefeng Northwest Institute of Electric Power Commissioning Technology Xican Shanxi 710032 China Abstract The traditional EDTA cleaning technique is discussed in this paper At the same time how to determinate the cleaning parameters and the technique process are introduced The EDTA cleaning for whole thermodynamic system is introduced Key words boiler EDTA chemical cleaning 锅炉的化学清洗过程中 既要保证清除受热表 面的沉积物 又要保证金属基面不被过度清洗而造 成设备材料的腐蚀 给机组的安全运行带来隐患 近年来 随着电力工业的飞速发展 火电机组参数越 来越高 发电容量越来越大 由此对电站整个化学清 洗工作提出了更高要求 另外 为满足环保和能耗 方面的要求 还要不断开发完善环境友好和能耗较 低的清洗工艺 而 EDTA 清洗工艺作为一种便捷的 清洗工艺 日益受到人们的重视 1 EDTA 清洗工艺 1 1 清洗机理 EDTA 化学洗炉的机理可简单表示为 金属氧化 物水解与 EDTA 反应 在一定的条件下生成可溶解 的络合物 EDTA 是一种氨羧络合物 常用 H4Y 表 示 其结构式如下 1 N CH2 CH2 N HOOC2HC HOOC2HC CH2COOH CH2COOH 这一过程涉及到 EDTA 的电离反应 金属离子 的水解反应 金属离子与 EDTA 生成络合物反应 以 及中和等多种化学反应 2 EDTA 与铁离子络合反 应方程式如下 Y4 Fe3 FeY 1 Y4 Fe2 FeY2 2 由反应式可知 EDTA 与Fe3 Fe2 以 1B1络合 收稿日期 2006 12 13 作者简介 陈泽峰 1976 男 硕士 工程师 主要从事火电厂水处理及化学清洗方面研究工作 实用技术 清 洗 世 界 Cleaning World 第23卷第2期 2007年2 月 由于形成的络合物稳定且易溶于水 所以反应向形成络 合物的方向进行 随着反应的进行会促使 EDTA 的电离 和金属离子的水解反应 进而完成整个化学除垢过程 1 2 常用的 EDTA 清洗工艺 EDTA 洗炉方法适用范围广 目前较普遍使用的 方法有以下两种 1 2 1 EDTA 协调洗炉法 该种方法主要采用 EDTA 钠盐洗炉 其初始 pH 和浓度的选择根据所清洗的积垢的多少和垢样的组 成来决定 3 化学清洗导则上规定 初始 pH 5 0 5 5 4 清洗基建炉时 由于垢量较少且组成单 一 所以初始 pH 一般选择在 6 0 左右 EDTA 质量分 数选为 6 清洗过程中 随着氧化铁垢水解 铁离 子与EDTA 络合 完成除垢过程 而氧化铁垢水解 释放出的 OH 部分与 EDTA 电离出的H 进行中和 反应消耗掉 部分则会使洗液的 pH 不断升高 直至 清洗环境达到碱性钝化条件 完成金属表面的钝化 进而实现除垢钝化一步完成 1 2 2 EDTA 氨盐洗炉法 EDTA在水中的溶解度很低 但能溶于碱性溶 液 采用 EDTA 氨盐洗炉 就是将 EDTA 用氨水溶解 配制 进而使EDTA 以其氨盐的形式存在 这样 用 氨水既可调节 pH 达到要求 又可使 EDTA 完全溶 解 EDTA 氨盐化学清洗具有的特点是 清洗过程中 pH 维持在 9 0 9 5 之间 不需要调整可使清洗与 钝化一步完成 pH 对EDTA 氨盐清洗液的除垢能力和金属离子 的水解络合反应都有重要影响 清洗过程中的 pH 选择在9 0以上的原因主要是 在这一条件下 氨盐 的溶垢力最强 pH 不宜太高或太低 太高容易生成 氢氧化铁沉淀 而太低又不利于积垢和锈蚀产物的 溶解 因此 在清洗过程中一定要正确监测 pH 并 在其下降到一定值时要及时充氨 2 EDTA 化学清洗参数的选择 在确认采用 EDTA 进行锅炉化学清洗后 要通 过小型试验和根据现场的具体工况选择工艺参数 以便取得最好的清洗效果 2 1 加热方式的选择 采用 EDTA 化学清洗 如何升温是必须考虑的 目前主要有两种加热升温方式 一是点火升温 二是 通过蒸汽加热升温 后一种方式 省去了锅炉点火 通过蒸汽加热 能保证系统受热的均匀性 有助于最 终清洗效果的提高 但要保证系统的循环动力 2 2 温度的选择 一般地说 大多数的化学反应都随着温度的升 高反应速度随之提高 如果反应物的浓度恒定 温 度每升高 1 e 反应速度会提高 2 3 倍 但是 温 度过高不但浪费热源 而且会出现 EDTA 及其络合 物的热分解现象 此外 Fe3O4溶解量与环境温度和 清洗时间均成正比 因此 在清洗环境温度较低的 条件下 可以通过延长清洗时间来提高 Fe3O4的溶 解量 针对基建炉的清洗 其清洗温度可以控制在 110 5 e 清洗后期 进入钝化期后可以适当降低温 度 目前 已有 EDTA 低温清洗工艺 温度控制在 85 5 e 在加入一定的清洗助剂后也能保证最终的 清洗效果 见表 1 表 1 清洗温度和清洗时间对 Fe3O4溶解量的影响 5 g L 清洗时间 h 清洗温度 e 40557085 81 4173 9735 113 241 9514 8025 3905 528 试验条件 静态 EDTA 质量分数 2 清洗助剂质量分数 1 清洗温度 40 e 时 Fe3O4投加量 2 g L 清洗温度 55 e 时Fe3O4投加量 6 g L 由表 1 可知 温度高于 70 e 时 2 EDTA 对 Fe3O4的溶解量已能满足清洗的要求 实际清洗中的 情况也是这样 某电厂采用 EDTA 钠盐清洗 在循 环升温至 80 e 时 测定的系统总铁离子已去除了结 束时去除的总铁离子的近 65 在将温度升到 110 e 过程中 系统的垢量已去除了80 85 所以 16 清 洗 世 界第 2 期 进行化学清洗的温度和时间应根据炉管表面具体的 沉积量和致密程度来决定 2 3 pH 的选择 EDTA应用于化学清洗 主要基于 EDTA 与金属 离子在适当 pH 条件下的络合反应 它几乎能与水中 所有金属离子形成具有五环稳定结构的络合物 7 然而 当 pH 过高时 平衡反应 FeY Fe OH 2 Y4 向右进行 可使络合物分解 生成Fe OH 3沉淀 因此 在清洗过程中要维持 EDTA 络合剂适量过剩 并控制整个清洗环境的 pH 不太高 以保证除垢率和 钝化膜的质量 另一方面 pH 过低时 不利于EDTA 的电离和水垢或铁锈的水解 且会增加清洗液对金 属表面的侵蚀 同时 由于 pH 过低 在除垢结束后 又不能形成碱性钝化条件 影响最终的清洗效果 为此 必须经过小型试验来确定合理的 pH 范围 5火力发电厂锅炉化学清洗导则6中指出 EDTA 氨盐 洗炉 pH 控制在 9 10 EDTA 钠盐洗炉 pH 控制在 5 0 5 5 针对垢量较少且构成单一的基建炉清洗 来讲 若采用 EDTA 钠盐洗炉 初始 pH 可选定在 6 0 左右 在这个范围 EDTA 主要以二钠盐为主 具有 较强的溶垢能力 根据理论分析 随着 Fe3O4被溶 解 其溶液 pH 会升高 2 左右 可满足后续的钝化要 求 2 4 EDTA 加入量的选择 为了保证清洗与钝化的效果 必须有足够的 EDTA 量和残余 EDTA 根据活化分子理论和质量作 用定律 化学反应的速度与反应物分子浓度幂的乘 积成正比 浓度越高 反应速度越快 然而 浓度过 高 又会引起锅炉中汽水共沸 增大蒸汽携带药液的 能力 排放时附壁膜损失也较大 表2 Fe3O4在不同质量分数 EDTA 中的溶解量 5 EDTA 质量分数 1 02 55 010 0 Fe3O4溶解量 g L 1 2 155 7411 9922 08 试验条件 93 5 e 搅拌速度 112 r min 8 h 由表 2可知 Fe3O4的溶解量随着 EDTA 质量分 数的增加而增加 为此 EDTA 初始浓度必须通过选 择具代表性的管样 按 EDTA 与金属离子的络合比 为 1B1 做小型试验后获得 清洗一般的基建炉 将 EDTA 质量分数控制在 4 6 应该可以满足清洗 要求 3 清洗实例 某电厂锅炉为亚临界参数 一次中间再热 单炉 膛 平衡通风自然循环汽包锅炉 采用 EDTA 清洗炉 本体和炉前系统 3 1 清洗范围 根据现场的情况 清洗范围包括 省煤器 汽包 水冷壁及炉前系统管道 见表 3 EDTA 的清洗配药 工作在除氧器水箱中进行 表 3 清洗范围及规格 部件名称材质水容积 m3 锅炉水冷壁SA 210C 131 锅筒13MnNiMo54 53 集中下降管20G 省煤器SA 210C47 除氧器160 高低加及管道TP30450 酸洗水容积420 3 2 清洗工艺 本次清洗采用 EDTA 协调洗炉法 加热方式采 用2 号高加加热并辅助以除氧器再沸腾加热 循环 动力为汽泵前置泵 将 2 台前置泵并联连接 清洗 中使用一台 另一台泵备用 水冷壁温度测点为临 时测点 省煤器入口 汽包壁 高加入口 除氧器为系 统自身的测点 过程中以红外测温仪监视清洗温度 和系统循环情况 清洗参数见表 4 表4 某厂锅炉清洗参数 项目名称参数 ED TA 质量分数 6 游离 EDTA 质量分数 1 1 5 清洗温度 e110 5 初始 pH6 0 联氨质量分数 Lg g 1 1 500 2 000 清洗时间 h6 8 缓蚀剂用量 0 5 1 17 第 23 卷陈泽峰1 锅炉 ED TA 化学清洗 清洗方式为 水冲洗 碱洗 碱液排放及水 冲洗 汽包人工清理 EDTA 清洗及钝化 废液排 放 其中碱洗采用 0 2 0 5 Na3PO4 0 1 0 2 Na2HPO4清洗 12 h 清洗范围包括低加系统 EDTA清 洗时低加系统均走 旁路 EDTA 清洗回 路为 除氧器 给水前置泵 3 2 1 号高加 省煤器 汽包 水冷壁系统 临时管 低加旁路 除氧 器 当清洗液中铁离子的含量达到稳定 pH 为 8 5 9 5和游离 EDTA 的质量分数大于 1 时 即进入 钝化阶段 钝化时间为 6 h 3 3 清洗效果 清洗后有关单位联合检查结果为 汽包内部有 明显的分界线 表面呈钢灰色 无残留氧化皮焊渣 水冷壁 省煤器管内表面清洁 无点蚀及二次锈 所 有表面均已形成完整致密的钢灰色保护膜 清洗指 示片的平均腐蚀速率为 0 5 320 g m2 h 除氧器 内部清洗干净 无沉积物 经现场专家评审 清洗效 果被评为优良 在锅炉点火吹管期间 炉水在几小时内即澄清 各项指标均在短期内达到标准 在随后的整套装置 启动中 各项水汽指标也均达到要求 说明整个化学 清洗较好地达到了除垢和钝化的目的 4 结论 火电厂的热力设备 在新建和运行一段时间后 均需要进行化学清洗处理 以便维持机组的安全经 济运行 由于 EDTA 清洗工艺具有工艺简便 清洗 范围大 腐蚀速率小 清洗时间较短和对人身和设备 安全可靠等特点 可广泛用于各种锅炉的化学清洗 参考文献 1 崔延奎 ED TA 化学清洗的理化过程及工艺条件选择 J 内蒙古电力技术 1996 3 36 40 2 卓 山 EDTA 化学清洗综述 J 浙江电力 1996 6 30 32 3 曹 路 李正奉 火电机组锅炉的 EDTA 化学清洗 J 清洗世界 2004 8 18 20 4 中华人民共和国国家经济贸易委员会 DL T 794 2001 火力发电厂锅炉化