锅炉在线化学清洗技术

1、文章编号:1671-8909(2009 12-0025-04锅炉在线化学清洗技术李 兴(天津市电力科学研究院, 天津300384摘 要:锅炉在线化学清洗与常规清洗具有除垢效果好、安全环保、经济性优等特点。主要论述了其清洗原理、清洗药剂选择、实施要点、清洗监控和清洗效果, 通过实例表明锅炉在线化学清洗技术具有应用价值。关键词:在线; 化学清洗; 锅炉; 腐蚀防护中图分类号:T K228 文献标识码:COn -li ne boiler che m i cal cleani ng technol ogyLI X i ng(Tian ji n E lectric Po w er Research In

2、stitute , T ianji n 300384A bstract :Co m paring w ith routine che m ical c l e an i n g , on -li n e bo iler che m i c al cleani n g has m any ad -vantages such as descaling e ffect is better , safety and env iron m enta l pr o tection , exce llent econo m y and so on Th is article summ arized the

3、pri n ciples , se lecti o n o f clean i n g agents , the m ain po ints o f i m p le m en, t c l e an i n g m onitori n g and eva l u ation of c l e an i n g effect Practical app lication sho w ed that the online bo iler che m ical cleaning technology has applicati o n va l u e K ey words :on -line ;

4、 che m ica l cleaning ; boiler ; corrosion protecti o n 锅炉是广泛使用的动力设备, 在其使用过程中, 由于受使用工作介质的质量、腐蚀等多种因素影响, 锅炉受热面结垢在所难免。锅炉结垢后的危害是严重的, 轻则降低热效率增加燃料消耗, 造成能源浪费, 加剧污染, 重则造成设备的损害事故, 影响生产的正常进行, 经济损失巨大。为了减少其危害, 国内外广泛采用化学清洗法进行除垢。常用的清洗方式以离线清洗为主, 也叫停车清洗, 该方式技术成熟、使用时间长、范围广、除垢效果好, 但其最大的问题是锅炉必须停运, 影响正常生产, 需安装繁杂的临时系统,

5、消耗大量的药剂和除盐水, 增加了清洗费用,也增加了设备不安全隐患, 此外, 废液需处理后才可排放, 否则可造成环境污染。为了解决锅炉离线清洗存在的问题, 锅炉在线化学清洗技术得到了快速发展, 已从研究阶段发展到实际应用阶段, 改变了系统清洗必须停运对生产带来的影响, 清洗的腐蚀问题将不再困扰人们, 理想化的清洗模式开始成为现实。锅炉在线化学清洗又叫不停车清洗、带负荷清洗, 就是运用具有强力除垢的清洗剂, 在设备运行或不停产的状态下, 有效地清除设备管道内的各类结垢物(如水垢、油垢、氧化铁、混合垢等 。锅炉的在线清洗, 不影响锅炉的运行,收稿日期:2009-07-13作者简介:李兴, 男, ,

6、, 专论与综述清洗世界C leaningW orl d第25卷第12期2009年12月较之停机清洗更为经济, 尤其在核电站、海军舰艇和火力发电厂的应用1, 更能发挥在线清洗技术的作用。在火力发电厂已有循环水系统和冲灰系统的在线清洗技术的应用。在火力发电行业在线清洗技术已用于基建锅炉和运行锅炉的清洗中。1 在线化学清洗技术的特点1 由于在线清洗使用的清洗剂为高分子缩合物, 不改变系统水的本身p H, 清洗时靠络合溶解除垢, 加之辅以缓蚀剂, 与常规的无机酸或有机酸清洗剂比较, 清洗过程中腐蚀性很低, 对设备的损害非常小, 安全有保障;2 因所用清洗剂的特性所决定, 在除垢的同时兼有缓蚀和钝化功能

7、, 如EDTA 清洗的同时也实现了钝化。清洗剂把垢溶解, 没有污垢脱落堵塞管道现象, 对常规清洗较难去除的水垢可较好的去除, 实现清洗过程的高除垢率;3 该清洗方式不需要庞大的临时系统, 把清洗剂直接加入正在运行的系统即可, 设备仍可以正常运行, 由于不增加设备, 在线清洗成本大大低于传统的酸洗成本, 具有较好的经济性;4 在线清洗清洗剂为环保型药剂, 对人、动物、植物无害, 无须处理, 可以直接排放, 符合环保要求, 同时节省了清洗废液的处理费用。2 清洗原理锅炉在线清洗通过清洗剂的溶解作用及静电斥力或分子间力, 将污垢从基体上分离并悬浮于溶液中, 螯合物类清洗剂可与污垢发生化学或电化学反应

8、形成络合物使污垢溶解, 这些垢类溶解物经锅炉的连续排污和定期排污将其排出炉系统, 从而达到除垢的目的; 同时根据垢的特性也可以使用表面活性剂, 以清除油性污垢; 由于在线清洗时锅炉处在运行状态, 流动工作介质的冲击作用加速污垢的溶解污垢的去除。3 清洗剂的选择在线清洗用药剂符合安全、高效、低廉的要求; 目前常用的在线清洗剂主要有单一组分、复合络合剂和商品清洗剂几种。3 1 商品清洗剂代表性的商品清洗剂有 运行净 、 自动消垢净 等, 为高分子缩合物, 具有溶垢、缓蚀、钝化三大功能。在使用温度<350 时不挥发, 不会被蒸汽带出锅炉, 清洗时产生的蒸汽即使用于蒸饭、洗澡也不会和清洗前有什么

9、区别。当温度>350 时, 药剂会自行分解失效, 凡炉水温度 350 的锅炉, 不宜使用。 自动消垢净 腐蚀速度:20号钢、A3碳钢、低合金钢均 0 003g /(m 2h; 普通碳酸盐水垢除垢率 96%, 特殊硅酸盐水垢除垢率 93%, 特殊硫酸盐水垢除垢率 95%, 金属氧化物除垢率 99%。3 2 复合络合剂代表性的复合络合剂以乙二胺四乙酸(EDTA 和氨基三乙酸(NTA 为主复配缓蚀剂、促进剂而组成。复合络合剂与铁、铜、钙、镁、锌、铝等形成稳定的络合物, 易于通过排污除去。它处理炉水时在钢表面形成的钝化膜致密, 防腐性能良好, 膜质优于磷酸盐工况。文献1研制的带负荷清洗剂有界面活

10、性剂、渗透剂、剥离剂、分散剂、表面致钝剂组成。3 3 单一组分它以乙二胺四乙酸(EDTA 为代表, 利用EDTA 优异的络合性能达到除垢的目的。它也是离线清洗时的清洗剂之一。EDTA 清洗弥补了酸洗的强侵蚀性, 循环系统安装拆除工作量大等缺点, 是目前应用较多的在线清洗药剂。EDTA 对多种金属离子具有很强的络合作用, EDTA 的钠盐或铵盐易溶于水, 对常见的钙镁垢, 铜26 清洗世界第12期其二钠盐应用于低压锅炉的清洗, 当压力较低, 温度低于140 时, EDTA 钠盐与铵盐都处于稳定状态。以EDTA 的二钠盐为例, 当其与二价金属离子作用时产生氢氧化钠, 使溶液p H 升高, 产生了三

11、钠盐, 并可与三价金属离子起络合反应, 与此同时, 溶液的p H 升高到8以上, 对锅炉金属具有钝化作用。4 清洗实施实施锅炉在线化学清洗比常规停车清洗简单, 易于实施, 但也要注意一些问题, 以保证清洗效果达标。在实施锅炉在线化学清洗时, 要停止炉水的磷酸盐处理。4 1 加药量为保证锅炉在线化学清洗的效果, 确定合适的加药量是十分必要的。使用的药剂不同和锅炉容量的不同, 加药量不同。以 运行净 为例, 可根据锅炉水体积、蒸发量等参数进行计算, 如420t/h锅炉, 加药量为2067kg , 每天加入1008kg , 分三班加入, 每班一次性加入336kg , 两天加完; 复合络合剂浓度0 8

12、2 5mg /L; EDTA 初配质量分数10%。4 2 加入点根据使用锅炉在线化学清洗剂的种类选择合适的加药点。 运行净 可加入锅炉补给水中即可; 复合络合剂的加药位置在高压给水管的直管段上; 单一组分药剂利用炉水加药系统即可。4 3 清洗参数监控商品清洗剂运行净使用温度<350 时不挥发, 当温度>350 时, 药剂会自行分解失效, 凡炉水温度 350 的锅炉, 不宜使用; 复合络合剂浓度0 82 5mg /L, 炉水pH 9 010 0, 给水加氨和联胺, pH 控制在8 59 3; 单一组分以EDTA 为例, 初配质量分数10%, 排放时质量分数 1 5%, p H 5 5

13、5 7, 结束时p H 8 0, 温度130150 。4 4 清洗时间商品清洗剂以运行净为例, 在锅炉满负荷的情况下, 清洗时间30天, 锅炉正常运行时, 每天的排污量为其蒸发量的15%, 清洗结束后, 锅炉正常运行至少7天, 防止停炉降温过程中炉水内污垢沉积; 复合络合剂和单一组分药剂根据锅炉结垢量的大小约需一至三个月的时间进行除垢。4 5 锅炉参数要求商品清洗剂以运行净为例, 锅炉满负荷运行, 每天的排污量为其蒸发量的15%; 使用复合络合剂清洗时, 锅炉正常运行, 加强水质监测, 加大排污量; 单一组分药剂清洗时, 锅炉正常运行或在额定出力10%负荷下, 锅炉连续排污打开, 定期排污控制

14、在34h 一次。5 清洗效果评价在线化学清洗效果评价与常规清洗的效果评价不同, 其腐蚀速度、除垢率及钝化等指标均具有特殊性。5 1 腐蚀速度实际清洗过程的腐蚀速度不像常规清洗比较容易得到, 但可以通过悬挂腐蚀指示片的方法得到, 但要在清洗前后停运设备装入腐蚀指示片; 最好的方法是使用电化学的方法进行腐蚀情况测试, 以得出实际的腐蚀速度结果。以线性极化法为佳, 它能够快速测出腐蚀率, 且可以测出很低的腐蚀率, 即可以测出无法用肉眼观察、又不能用失重法检测的结构件的腐蚀2。5 2 除垢率除垢率是评价清洗效果的重要指标, 可以采用清洗前后割管进行测试的方法, 但影响设备的运行; 最好采用计算法得出此

15、项指标, 通过测试锅炉排污水中的结垢类离子含量, 折算出垢的去除总量, 进而得到实际清洗过程的除垢率。5 3 钝化膜只要有清洗后的试样, 钝化膜质量完全可用常(下转第42页表2 含油污水除油处理试验测试结果测试项目污水处理能力/(m 3 h -1排放污水含油量/(m g L -1 合同参数1010测量值12 32 56611 57 08513 73 458平均值12 754 3613 结束语油-水分离环节是机械清罐技术中的一个关键环节, 从节能、环保和安全的角度出发, 提高其自动化水平, 配合机械清罐的其他设备, 既实现了热水清洗阶段的浮油回收, 又解决了清洗结束后污水的除油达标排放, 是一种

16、先进的设备装置。在国家大力兴建原油储备罐的今天, 机械清罐技术必然会得到大力推广和应用, 而解决了其设备油-水分离环节的短板, 将进一步提高机械清罐技术的应用。参考文献1徐锋 机械清罐的效益分析J 清洗世界, 2008, 24(11:26-292张立江, 冯辉, 张雅杰 气浮法处理含油废水的研究D .河北:华北电力大学, 2004(上接第27页规清洗对其评价的方法进行评价; 也可以使用腐蚀数据和清洗完成后水汽品质进行间接评价。6 应用案例6 1 运行炉复合络合剂用于230t/h运行炉的在线清洗, 其参数为:型号T -230-2, 出力230t/h, 工作压力10 78M Pa , 过热器压力9

17、 8M Pa , 过热器出口温度510 , 给水温度200 , 汽包内饱和温度317 。由于复合络合剂质量分数小于0 5%, 省煤器除垢率为78 5%, 水冷壁的除垢率不高, 通过水质监测, 清洗效果明显3。6 2 基建炉锅炉型号为HG -670/13 7-YM 型亚临界自然循环汽包炉, 出力670t/h, 工作压力13 7M Pa 。该锅炉使用 特种清洗剂 进行了在线清洗, 结果为系统干净、镀膜均匀, 吹管期间汽水水样清澈透明, 试运期间汽水品质良好4。7 结束语锅炉在线化学清洗对于要求连续生产的锅炉除垢提供了一条途径, 具有诸多的优点。但具体使用时, 应注意锅炉的垢量不宜太高, 厚度以小于3mm 为宜; 清洗期间锅炉排污量较大, 要做好排污水热能的回收利用和水的利用, 以达到最好的综合性效果。随着锅炉在线化学清洗技术的发展和应用