复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应用的论文

1、复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应用的论文1概述随着发电机组容量的不断增大，超临界机组越来越多。超临界锅炉 的的设备结构和设备材质与亚临界及以下机组都发生了变化，在启 动和运行过程中对汽水品质的要求更加严格，而锅炉清洗的质量直 接影响启动阶段的汽水品质。因此选择经济合理的超临界直流锅炉 清洗工艺的显得十分重要。2复合酸清洗原理锅炉复合酸清洗工艺是由山东电力研究院在分析比较各种传统清洗 工艺优缺点的基础上，自主研究开发的锅炉清洗新工艺。它的主要 原理是利用所选强酸和弱酸在清洗除垢方面有相互促进协调的作 用，在清洗过程中，清洗液中强酸的基团和弱酸的某一基团形成一 种更强的复合酸，该复合酸具有强酸性

2、，对氧化铁、钙、镁等垢有 足够的溶解反应速度，且反应物在清洗液有很大的溶解度和化学稳 定性。另外复合酸的酸根对铁、铜等金属离子具有一定的络合能 力，它能与垢形成稳定的络合物，因此也具有络合溶解能力。总 之，复合酸清洗剂的洗垢过程是靠酸性溶解和络合作用共同实现 的。该锅炉化学清洗工艺1997年获集团公司科技进步二等奖，2000年 获山东省科委科技进步三等奖，并已成功应用于100多台新建和运 行自然循环汽包炉、新建和运行强制循环汽包炉的化学清洗，在应 用实践中显示出新工艺的优越性。3复合酸清洗工艺应用于超临界直流锅炉的小型实验研究 针对超临界直流锅炉省煤器、水冷壁和管道阀门等材质的特殊性， 为确保

3、超临界直流锅炉化学清洗质量和效果，我们选择柠檬酸清洗 工艺和新复合酸清洗工艺（针对超临界直流锅炉而研制的）进行了 小型实验，以对该化学清洗工艺的清洗效果和缓蚀剂的缓蚀效果进 行验证，确定各种清洗条件，制订超临界锅炉的清洗方案，同时进 一步考核该清洗方案对水冷壁管材和省煤器管材的影响情况。实验 过程和结果如下:3.1小型试验方法 3.1.1酸洗将水冷壁管样（管样材质为口2、122. t23）、省煤器管样（#20 钢）和腐蚀指示标准试片分别浸入500ml盛一定浓度酸溶液的烧杯 中，在水浴过中加热至工艺要求的温度，在酸液中浸泡时间12h，观 察管样内表面的垢溶解速情况，记录垢溶解的时间。3.1.2漂

4、洗ph将管样 取出，用除盐水冲洗，放入03%柠檬酸（用氨水调整 值为3）漂洗液中，在50°c下进行漂洗1小时。3.1.3钝化向烧杯内分别加入氨水调整ph值为9.5以上，向烧杯内分别缓慢加 入过氧化氢，使其浓度达0.3%,钝化2小时后去出取出管样观察 表面状态。3.2小型实验结果表321复合酸和柠檬工艺试验结果步骤复合酸清洗工艺试验编号柠檬酸清洗工艺试验编号0102酸洗(%)& ouml;& ouml;酸浓度()4öö缓蚀剂（。）0.6ö缓蚀剂（。）06& ouml;温度（°c）55& ou

5、ml;& ouml;温度（°c）90& ouml;öph3-4& ouml;& ouml;实验结果氯离子（mg/1）00氯离子（mg/1）实验现象 管样表面有气泡产生溶解速度较快，管样表面无气泡产生实验现象管样表面有气泡产生溶解速度较慢，管样表面无气泡产生溶解能力3h垢完全溶解5h垢完全溶解溶解能力4h垢完全溶解5h垢基本溶解管样清洗后表面状态管样内表面清洗干净，无残留氧化物，无过洗及点蚀现象，无晶粒 析出管样清洗后表面状态 管样内表面清洗干净，无残留氧化物，无过洗及点蚀现象，无晶粒 析出漂洗 柠檬酸0.3%ö&am

6、p;ouml;柠檬酸0.3%ööph3-4ö ö ph3-4ö ö实验 结果总铁omg/1omg/总铁omg/1omg/氯离子（mg/1）00氯离子（mg/1）00钝化ph> 9.5& ouml;& ouml;> 9.5ööh2o20.3%ööh2o20.3%öö温度55 °cöö温度55 &

7、#176;c& ouml;& ouml;实验结果钝化膜状态银灰色钝化膜银灰色钝化膜 钝化膜状态银灰色钝化膜银灰色钝化膜0氯离子（mg/1）00表322小型试验腐蚀指示片称量数据编号材质位置清洗前（g）清洗后（q失重（刃x10-4时间（h）腐蚀总量(g/m2) 腐蚀速率(g/m2.h)2041#20碳钢 #1烧（柠檬酸，未加缓蚀剂）20.214918.2814193351269058204217.88772669612953794051304不锈钢21.170021.0400130012464052304不锈钢20.342320.0293133012463.85211316120

8、.884620.86290.75212316119.525819.5108150125.40.455081317120.541020.5244166125.90.495082317120.412520.3996129124.60.382043#20碳钢#2烧杯（柠檬酸，加缓蚀剂）20.909620.820189512322.7204420.332420.23041020124053304不锈钢18.776618.695581112292.44054304不锈钢18.291318.241612181.55213316119.705019.70473120.1105214316119.988319

9、.98812120.0705083317120.134720.1347 0125084317120.465220.4652 012002045#20碳钢 #3烧杯（复合酸，未加缓蚀剂）20.572017.204033680121203100204619.144016.73662407012860724055304不锈钢21.3900483012173144056304不锈钢20.390919.75296380122281920.227020.1601669122425216316120.758320.6927659125085317120.308720.2837250128.90.750863

10、17120.290220.2517141.12047#20碳钢#4烧杯（复合酸，加缓蚀剂）20.249420.2377117124.20.3204820.2103841230.254057304不锈钢20.037620.01132631294058304不锈钢20.173720.127246512171.45217316120.542620.5402605218316120.521920.5219012005087317120.977520.975223120.830.075088317120.513420.510727120.960.08火力发电厂锅炉化学清洗导则dl/794-2001标准备

11、注 所用试片为标准试片28x10-4m2o3.3实验结果分析通过上述小型实验，进一步说明：3.3.1在清洗适用的材质范围方面，复合酸清洗工艺与柠檬酸清洗工艺一样，不仅仅适用于#20钢的清洗，还适用于不锈钢、合金钢、 铜合金等多种材质的清洗。3.3.2对清洗温度的要求：柠檬酸清洗工艺温度要求高，清洗温度要求在95-98°c之间，当锅炉没有炉底加热系统或不进行锅炉点火 时，对新建机组来讲，实现的难度较大；复合酸清洗工艺清洗温度 要求低，一般在50-60°c之间，只用临时清洗箱内的混合加热就能 满足要求。3.3.3清洗能力：柠檬酸清洗工艺清洗能力较弱，溶解垢的速率较慢；另外，当系

12、统的腐蚀产物较多时，在清洗过程中容易产生柠檬 酸铁氨的沉积，影响清洗质量；复合酸清洗工艺清洗能力较强，溶 解垢的速率快；另外，复合酸清洗工艺溶解垢能里较柠檬酸溶解快 和彻底，在清洗过程中的清洗液最高总铁浓度可允许达12000mg/l 以上，这用柠檬酸工艺是不能实现的。3.3.4清洗的腐蚀速率：两种清洗工艺在加缓蚀剂后腐蚀速率都非常低，都远远低于国标3.3.5金相试验：酸洗试验结束后，委托华电潍坊有限公司金属专业对复合酸清洗后的管样进行了金相分析，分析结果表明金相分析是合格的。废液处理:柠檬酸清洗废液处理麻烦，要求必须首先用废水处理池贮存，估计一台670m3,这些柠檬酸清洗废液必须在化学清洗结

13、束后尽量处理，否则将产生刺鼻的臭气味，影响周围环境。一般的 处理方式是在锅炉点火后，用泵达到煤厂，在锅炉进行燃烧。根据 聊城电厂和荷泽电厂的经验，在机组试运期间难以实现，最终还会 影响废水系统的正常运行；复合酸的清洗废液处理简单，清洗废液 只需进行常规的中和处理即可。总之，通过上述小型实验，进一步证明复合酸清洗工艺应用于超临 界直流锅炉的化学清洗是安全、经济和可行的。4复合酸清洗工艺在邹县电厂1000m3o4.2复合酸清洗工艺4.2.1化学清洗范本次化学清洗范围:省煤器、启动系统、分离器、水冷壁、集箱、部 分高压给水管道、清洗箱及相连接的临时管道等，锅炉化学清洗相 关参数见表1表1清洗系统锅炉

14、各部位特性参数（初步估算）序号设备名称材质管径规格（4）流通面积（m2）水容积（m3）汽水分离器4)1060x120, h=4.7m42贮水罐巾 1102x126, h=24m12.5省煤器系统sa-210c4>57x82764水冷壁垂直管12crlmov908内螺管sa-213t25临时系统30部分高压给水管道20合计433方法（1）水冲洗、清洗系统检漏阶段 清洗系统检查：无泄露。冲洗终点:出水澄清，无机械杂质（2）酸洗阶段复合酸浓度46% 温度 50-60 °c 时间810小时（视检测结果定）（3）酸洗后冲洗阶段ph > 4.5 总铁 < 50m

15、g/l(4)漂洗阶段氨水适量 柠檬酸胺浓度0103%ph 3温度4555 °c 时间2小时总铁 < 300mg/l（5）钝化阶段 氨水适量 ph 值 >9.5 温度 45-55 °c 过氧化氢0203% 时间2-4小时4222回路划分设计（1）加药系统清洗箱酸洗泵一临时管（门）一省煤器一水冷壁下集箱一水冷壁 -汽水分离器f汽水分离器放水管贮水罐一至疏水扩容器管道（361阀位置前1米适当位置）一临时管（门）一清洗箱（2）循环系统贮水箱一启动循环泵f省煤器一水冷壁下集箱f水冷壁一启动分离 器f启动分离器放水管f贮水箱4.2.23加热方式由于本锅炉没有

16、炉底加热系统，清洗期间不能实现锅炉点火，因 此，清洗系统的加热采用将辅助蒸汽加热系统用临时管道连接到清 洗箱内，向清洗箱通蒸汽，要求蒸汽压力不低于0.8mpao4224加药方式本次清洗采用动态循环清洗，配药在清洗系统内进行；在循环状态 下将清洗药品加至清洗箱中。4.2.2.s水源供给除盐水由除盐水泵输送到2000m3补水箱，连接临时系统，利用补 水泵向清洗箱和系统供水。4.2.2.6过热器保护措施清洗前过热器注联胺和氨水保护。4227废液排放将酸洗废液用临时管道连接机组排水槽，由输送泵输送到废水池, 最后酸洗液、钝化液、炉前碱液统一集中混合，最后用石灰处理到ph 为 6-9 o清洗箱酸洗泵一临

17、时管（门）一省煤器一水冷壁下集箱一水冷壁一汽水分离器一汽水分离器放水管一贮水罐一至疏水扩容器管道 （361阀位置前1米适当位置）临时管（门）一清洗箱2）循环系统贮水箱一启动循环泵一省煤器一水冷壁下集箱一水冷壁一启动分离 器一启动分离器放水管f贮水箱 经与设备厂家、华电国际邹县发电厂和山东电力建设一公司协商, 山东电力研究院中实易通清洗公司决定对该锅炉拟采用复合酸清 洗，清洗后采用低浓度柠檬酸漂洗，用氨水调ph值后加过氧化氢 钝化。4.3化学清洗过程本次化学清洗的步骤可分为：（1）水冲洗，同时进行水压及升温试 验，（2）复合酸清洗，（3）清洗后水冲洗，（4）漂洗，（5）钝 化。4.3.1系统水冲

18、洗2006年10月3日14:30开始将临时上水管道进行水冲洗，同时对 清洗泵进行试转以及临时系统的检查及恢复。10月4日8： 30开始 进行整个系统的水冲洗，冲洗期间清洗系统检漏，检验阀门的灵活 性，结合水冲洗进行了清洗泵和清洗回路试运行，并进行加热试 验，同时参加化学清洗人员进行练习操作。4 3 2 复合酸清洗清洗系统处于循环回路10月5日8:30向清洗箱投加热，控制分离 器水位在标高72m附近，13:30开始加入清洗药品，系统进行循环 清洗，17:00加药结束，按照技术措施进行循环清洗。10月6日 2:00酸浓度和总铁浓度基本达到平衡，酸洗结束（清洗过程记录见 表1）,进入酸洗后水冲洗阶段

19、。4.3.3酸洗后水冲洗10月6日2:00用除盐水顶排酸进行系统水冲洗，11:30测得冲洗排 水ph为5.84,总铁16.8mg/l,水冲洗合格。434漂洗 10月7日4:30加入漂洗缓蚀剂.漂洗剂进行漂洗，7日7:00测得ph <=3.72,测得总铁为140mg/l,漂洗合格。4.3.5钝化和排放将系统处于循环回路，10月7日9:00用氨水调ph值到9.85,继续 加热进行钝化，7日11:30系统回水温度达到47°c,钝化记时，10 月7日19:30钝化结束，趁热将钝化液全部排放至机组排水槽，(钝化 过程数据见表2)。5清洗质量检查清洗结束后，10月1042日华电国际邹县发电

20、厂、山东诚信监理公 司、山东电建一公司、山东中实易通公司有关人员对省煤器、水冷 壁等清洗状况进行检查，华电国际邹县发电厂化验班对腐蚀指示片 进行了测量，检查结果如下：5.1省煤器、水冷壁检查：清洗后的金属表面清洁，无残留氧化物和焊渣，无明显金属粗晶析出的过洗现象，没有镀铜现象；5.2用腐 蚀指示片测量的金属腐蚀速度为1.5g/m2.h,腐蚀量为15g/m2,测 量结果达到了腐蚀速率小于8g/m2h,总腐蚀量小于80g/m2的标准 要求;5.3清洗后的金属表面形成良好的钝化膜，没有出现二次锈和点蚀;54固定设备上的阀门、仪表没有受到损害。表1酸洗阶段数据记录(2006年10月)项目 时间fe2+

21、(mg/l)进口 /出口fe3+(mg/l)进口/出口总 fe (mg/1) 进口 /出口 酸浓度() 进口 /出口 温度(°c) 进口/出口5 日 1&402884/25200/02884/25204.02/4.1258/5419:102520/25200/02520/25204.90/4.9058/5419:302660/26600/02660/26604.70/4.6054/5420:002520/25200/02520/25206.57/6.4754/5420:300/02520/25206.57/6.5754/5421:002240/2240280/2802520/

22、25206.47/6.4750/5021:302023/2023140/1402163/21636.57/6.5756/5222:002520/25200/02520/25204.61/4.6156/5122:302520/2520140/02660/252023:002380/2520140/1402520/26604.61/4.5152/5023:302520/2520140/1402660/26604.51/4.3154/526 日 00:002520/2520140/02660/25204.61/4.6155/5300:302380/2380140/1402520/25204.61/4

23、.6151/491:002380/2380140/1402520/25204.61/4.6151/491:302520/2520140/02660/25204.61/4.6150/472:002520/2520140/02660/25204.61/4.6150/46表2钝化阶段数据记录（2006年10月）项目时间ph进口 /出口温度（°c）进口 /出口阶段说明7 日 10:309.59/9.8452/4610:409.61/9.8355/4611:309.13/9.5655/4712:309.23/9.4854/469.24/9.5855/4614:309.24/9.5454/4815:309.24/9.5455/4816:3017:309.32/9.6555/4618:309.37/9.5353/43停蒸汽19:30 9.37/9.