电厂高压加热器化学清洗工艺探讨

1、第6期(总第142期2007年12月山西电力SHANXI EL ECTRIC POWERNo 16(Ser 1142Dec 12007电厂高压加热器化学清洗工艺探讨冯晓艳,王同成(山西漳泽电力股份公司河津发电分公司,山西太原043300摘要:以某电厂1号机为例,介绍了高压给水加热器在清洗前的状况和清洗过程及高加清洗后达到的效果,并针对高加清洗后启动中存在的问题进行了分析。关键词:高压加热器;结垢;化学清洗;问题分析中图分类号:T K26419文献标识码:B 文章编号:167120320(20070620027203收稿日期:2007207210,修回日期:2007209230作者简介:冯晓艳(

2、19742,女,山西万荣人,1995年毕业于太原电力高等专科学校热能动力专业,工程师;王同成(19762,男,山西曲沃人,2006年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业,工程师。0引言某电厂1号机组于2000年8月22日开始运行发电。锅炉为日本三菱重工业株式会社制造,亚临界控制循环燃煤汽包炉,额定蒸发量为1205t/h ,汽轮机为日本三菱重工业株式会社制造,单缸两轴两排汽亚临界、一次中间再热凝汽式汽轮机。发电机为日本三菱重工业株式会社制造,全氢内冷式发电机。除氧器为日本三菱设计,上海电站辅机电站厂制造,设计压力为0197M Pa ,有效容积为140m 3。1号机组共有1号、2号、3号3台高

3、压加热器,运行中给水流向为:3号高压加热器2号高压加热器1号高压加热器。高加的主要设计参数见表1。表1高压加热器设计主要参数项目规范1号高加2号高加3号高加台数/台111型号水平布置U 型管管壁厚/mm 118311831183冷却管有效长度/m717409145161958U 型管数量/根137413741374壳侧设计压力/MPa 21355108192管侧设计压力/MPa 211922119221192水侧压降/MPa 010730108801074制造商日本三菱重工(M HI 从2003年开始发现1号机3台高加水侧总压降逐步增大,截止到2007年已达410MPa ,与设计值相差很大。3

4、台高加在检修中检查发现,1号机组1号高压给水加热器出水侧水室隔板检查孔的盖板变形有鼓起部分,部分螺栓断开,拆除后检查发现出水侧管束直管段端口结有大量磁性氧化铁,各台高加加热管中均出现不同程度的垢样沉积,按3号高加2号高加1号高加的顺序逐渐增加。对高加垢样进行取样分析,结果如表2。表2高加垢样分析结果%900灼烧增量Na 2O CaO MgO Fe 2O 3SiO 23122010601030101991040105MnO 2SO 3CuO Ni 2O 3CrO 3ZnO 010101030102010901190105因为沉积物中主要是铁的氧化物,而采用机械清理工艺只能清除掉直管段出、入口的部

5、分沉积物,无法清除掉弯管部分的沉积物,经过同类电厂的调研,我们决定对高加进行化学清洗。1化学清洗药品的选择高压给水加热器化学清洗药品中所用的酸是柠檬酸,因为柠檬酸溶液对氧化铁或金属侵蚀性小,能够络合游离Fe 3+而减少附加腐蚀。采用柠檬酸后化学清洗系统可以简化,而且酸液对人体无害。由于高压给水加热器及管束等是用合金钢制成,用柠檬酸清洗时,酸度控制在315%410%,温度控制在9095。为了确保清洗效果使腐蚀速率降到最低,在实际中加入的缓蚀剂量为1%。2化学清洗工艺本次清洗采用柠檬酸循环清洗,磷酸、多聚磷酸盐漂洗钝化工艺,具体工艺如下。72研究与实践a 酸洗:4%柠檬酸+1%缓蚀剂,p H315

6、左右,温度9095,时间为56h 。b 氨洗:N H 3浓度为115%,过硫酸铵浓度为014%,温度4050左右,氨洗34h 。c 漂洗:0125%磷酸+013%多聚磷酸盐,p H310315,温度4045,漂洗1h 。d 钝化:0125%磷酸+013%多聚磷酸盐,加氨水调p H 91510,温度为8090,时间46h 。3清洗系统及步骤311清洗回路为了使清洗控制在最小范围,决定将3号高压给水加热器2号高压给水加热器1号高压给水加热器,连接在一起清洗,冲洗系统既可实现正冲洗,也可实现反冲洗,在操作中可根据清洗液状态进行适当调整。酸洗时进出水管用纯水充满并用012M Pa 氮气顶压,防止因进出

7、水阀门关不严使酸液漏入。清洗回路分2个。a 清洗箱清洗泵1号高加2号高加3号高加清洗箱。b 清洗箱清洗泵3号高加2号高加1号高加水室隔板引出清洗箱。312化学清洗步骤31211机械清理1号机3台高加化学清洗前先进入人工机械清理,保证高加内的每根加热管都处于冲通状态。31212水冲洗启动清洗泵用除盐水对3台高加水侧进行大流量水冲洗,将系统内沉积的物质尽量带走,将酸箱内纯水通过酸洗泵冲洗全部临时酸洗管道。直到冲洗出水澄清无明显黑色粉状物。待全部临时酸洗管道冲洗干净后,可将酸箱内除盐水通过酸洗泵冲洗高压给水加热器本体,并注意酸箱内黑色粉状物是否残留,若发现酸箱内黑色粉状物较多时,还需要将酸箱底部排污

8、门开启,将酸箱内黑色粉状物排出,并更换除盐水继续加热,如此反复操作,直到水循环系统内没有黑色粉状物为止。31213柠檬酸清洗清洗泵按清洗回路进行系统大循环。循环正常后,开启蒸汽加热,使水温升至4050,开始向清洗箱内加缓蚀剂,待循环均匀后开始加柠檬酸,并加氨水使清洗液p H 至315左右,继续升温至95左右,控制柠檬酸酸洗液的酸度为315%410%及缓蚀剂浓度为110%112%。调整蒸汽加热维持系统温度,整个清洗时间约56h 。此时,需要严格控制温度、酸度、p H ,Fe 3+,Fe 2+及沉积物量。如清洗末期酸浓度很低或铁含量大于1%,需将酸洗液排空再配酸液进行二次酸洗。清洗至进、出口酸洗液

9、中铁浓度相同为止。31214酸洗后水冲洗酸洗结束后,停蒸汽加热,将清洗液排至废水池,随后启动清洗泵进行大流量开路水冲洗,直至排水目测澄清,柠檬酸浓度为0,铁500mg/L ,p H 415即认为合格。冲洗前期采用3号高加2号高加1号高加顺序进行,后期切换为1号高加2号高加3号高加顺序冲洗。31215漂洗钝化水冲洗结束后清洗系统进行水循环,循环正常后,开启蒸汽加热,升温至4050左右,同时向清洗箱内加磷酸、多聚磷酸盐,循环漂洗1h 左右,加氨水调p H 为9151010左右,再升温至8090,循环钝化46h 。31216排放钝化结束后,停止加热,迅速将钝化液排至机组废水池,清洗结束。4清洗效果清

10、洗后的金属表面清洁,基本上无残留的氧化物,无明显的金属粗晶析出现象。除垢率大于95%。未出现过洗以及欠洗情况。金属表面形成良好的钝化保护膜,无二次浮锈和点蚀。参与清洗的正式管道以及阀门换热管未出现酸洗损坏漏点等情况。酸洗过程在1号高加和酸洗箱内悬挂了2块试片,酸洗后测算腐蚀速率分别为4147g/(m 2h ,0192g (m 3h ,符合酸洗腐蚀速率要求。酸洗结束,对各台高加进行了检查,各高加内部积存的垢已清除干净,各管口光滑,特别是1号高加,效果特别明显。当酸洗结束,机组启动正常带满负荷时的高加压差为018M Pa ,满足了运行的基本要求。5高加清洗完毕启机过程中存在主要问题高加冲洗水质差,

11、过早并入系统,影响了机组启动时的汽水品质。高加并入运行后,其出水水质中铁含量大于2000g/L ,且取样水质浑浊,严重影响了给水和炉水的水质,在高加并入系统后炉水中铁含量突升到2000g/L 以上,分析原因主要是:高加并入系统后,大量铁屑输送到锅炉中,使得锅炉中存在着大量的堆积死角,冲洗时炉水水质82山西电力2007年第6期研究与实践难以合格,尤其是热态冲洗时,锅炉死角内的铁屑慢慢溶出,延长了锅炉冲洗时间。图1为机组启动后的水质情况。 实践炉水铁含量变化趋势;虚线给水铁含量变化趋势a 实线炉水硅含量变化趋势;虚线给水硅含量变化趋势b图1机组启动后的水质情况6结束语a 对高加系统的清洗采用柠檬酸

12、工艺是比较适用的,但是在清洗过程中必须要注意酸洗溶液的浓度以及铁含量,以免产生沉淀。一般的沉淀都发生在清洗溶液与金属接触46h 后,当p H 值上升为415510,Fe 3+015%时形成的。这种沉淀不溶解于柠檬酸溶液而能溶解于热水中。氨液虽然能溶解沉淀但是形成了氢氧化亚铁。柠檬酸清洗过程中,不要使温度骤然降低或者是维持过低的温度,并且要尽量的提高清洗溶液的流速、缩短清洗时间。对于沉积物比较多的高加管段可以分为两步清洗进行。b 高加酸洗后,应该利用酸洗系统对高加进行大流量的水冲洗,可利用酸洗箱中注入除盐水,并加氨和联胺调节p H 值至合格,进行冲洗,冲洗直至出水铁合格满足现场冷态冲洗的水质标准

13、,这种冲洗方式可除去酸洗中清洗出来的铁渣、铁锈,这样当高加临时管道拆除后,只需将积存在死角的杂物清理即可。因为在系统恢复后,受到高加管子布置的局限性使得大流量的冲洗无法进行,只能在给水泵启动后将高加内杂物带到汽包内通过排污方式去除,这将使炉水水质在很长一段时间内不能合格,延长机组启动时间。c 在高加酸洗后启动中,除考虑到系统内铁含量较高外,还应该考虑二氧化硅的含量,在机组并网后,我们发现,蒸汽的硅含量突然增大,并在很长一段时间超出标准值,同时炉水的硅含量也趋于高限,因此建议采用洗硅运行方式,当炉水硅含量逐渐正常后再进行冲转,整个机组启动阶段要严格执行启动的各项水质控制指标。参考文献:1宋珊卿主

14、编.动力设备水处理手册M .北京:中国电力出版社出版,1997.2中华人民共和国国家经济贸易委员会发布.火电发电厂锅炉化学清洗导则M .北京:中国电力出版社,2002.3中华人民共和国国家发展和改革委员会.化学监督导则M .北京:中国电力出版社,2006.Discussion on Chemical Cleaning T echnologyof High Pressure H eater in Pow er PlantFENG Xiao 2yan ,WANG Tong 2cheng(H ejin G eneration Company of Shanxi Zhangze Electric Pow er Co 1,Ltd ,H ejin ,Shanxi 043300,ChinaAbstract :Taking No 11unit in power plant as an example ,the conditions of chemical cleaning of high pressure h