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电站锅炉——锅炉水垢的去除方法

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电站锅炉——锅炉水垢的去除方法

发布日期:2019-08-08 作者: 点击:

锅炉水垢的去除方法


锅炉一旦结了水垢、污垢,不但会降低热效率,给系统的安全、正常运行带来隐患,还会使水处理剂无法及时到达金属表面而失效,加速金属腐蚀的速度。因此,及时去除各类水垢是保障安全和设备寿命的重要前提!那么哪种方法能去除水垢呢?下面由工神锅炉技术人员介绍介绍下锅炉水垢的化学清洗方法。

一、锅炉化学清洗的要求


 


1、新建锅炉的化学清洗


 


1)对蒸汽压力在5.9MPa以上的汽包炉,必须进行启动前的锅炉化学清洗。对容量在200MW以上机组的凝结水及高、低压给水管道,应进行化学清洗。


2)对蒸汽压力在12.7MPa及以上锅炉,应进行过热器蒸汽吹管或化学清洗。


3)对过热器进行整体化学清洗时,必须防止垂直蛇形管发生汽塞、氧化铁沉积和奥氏钢腐蚀的措施。


4)对再热器,除锈蚀严重外,不再进行化学清洗,可采取蒸汽吹管。


 

锅炉

2、运行锅炉的化学清洗


对于运行锅炉的化学清洗,要在停炉期间进行,通常是结合机组检修时间加以安排。


化学清洗时间应根据沉积物量及运行年限确定。当锅炉水冷壁内沉积物量达到表1中数值(洗垢法,向火侧180°)或锅炉化学清洗时间间隔达到表中规定时,应对锅炉进行化学清洗。



3、锅炉清洗质量


 


锅炉及其热力系统化学清洗的质量应达到如下要求:


 


(1)被清洗金属表面清洁,基本无残留氧化物、焊渣及其他杂物。


 


(2)无明显金属初晶析出的过洗现象,无二次浮锈,无点蚀;腐蚀指示片无点蚀,平均腐蚀速率应小于8g/(m²h),腐蚀总量应小于80g/m²;不应有镀铜现象并应形成良好的钝化保护膜。


为了达到上述要求,故锅炉化学清洗通常包括碱洗(碱煮)、酸洗、漂洗及钝化工艺。


 


二、锅炉化学清洗方法


 


锅炉化学清洗方法的范围与要求,随锅炉机组参数、锅炉状态是新炉还是运行炉,采取清洗剂及工艺的不同而要采取不同的清洗方法。


 


由于新炉各部位都可能较脏,清洗的范围除锅炉本体的水汽系统外,还应包括清洗过热器及炉前系统。也就是从凝结水泵出口,经由除氧器,直至省煤器的全部水管道。而省煤器、水冷壁及汽包则属于锅炉本体水汽系统。


 


如果是运行中锅炉化学清洗,一般仅限于锅炉本体水汽系统。


 


新炉化学清洗属于机组分部试运的工作,由安装单位负责。长期以来,由于清洗对象为电厂主要设备,范围大、工序多,有的清洗工艺如EDTA清洗,还需要锅炉点火,涉及面很广,故历来受到各方面的重视。


 


新建锅炉在投运前清洗质量,直接关系到锅炉的安全经济运行,而且还有助于改善启动时的水汽质量,使之能大大缩短新机启动到正常水汽品质的时间,同时也有助于锅炉投入正常运行后水汽质量保持合格稳定。


 


现在可选用的清洗剂有盐酸、氢氟酸、柠檬酸、EDTA等,在国内都有许多次实践,积累了丰富的经验,属于成熟工艺。关键是应根据新炉的具体情况,正确选择清洗工艺与控制标准,创造实施清洗的条件。


 


锅炉清洗时要使用多种化学药剂,针对不同要求采取不同的配方。所用的药剂主要包括清洗剂、缓蚀剂、添加剂等。既达到清洗的目的,又防止金属腐蚀并有助于钝化成膜。


 


1、清洗用药剂


●清洗剂


通常锅炉清洗用清洗剂包括无机酸及有机酸两大类,常用的无机酸主要为盐酸、氢氟酸;有机酸为柠檬酸、EDTA等。


 


盐酸


盐酸是比较常见的清洗剂,它除垢力强、反应快、价格低廉,它还可以剥离水冷壁管中的氧化铁垢;另一方面,如清洗条件控制不好,它会对铁有腐蚀作用,故在清洗时,加入一定的缓蚀剂是必要的。


CaCO3+ 2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑


MgCO3·Mg(OH)2+4HCl→MgCl2+3H2O+CO2↑


FeO+2HCl→FeCl2+H2O


Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O


以上反应就是盐酸去除碳酸盐垢及氧化铁垢的基本原理。


盐酸会对金属铁产生腐蚀,这是众所周知的。


 


Fe+2HCl→FeCl2+H2↑


 


盐酸作为清洗剂也有其不足之处:一是盐酸中的Clˉ会促使奥氏体不锈钢发生应力腐蚀;二是它对硅酸盐垢清洗能力差,需外加氟化物添加剂。


 


氢氟酸


 


高参数锅炉蒸汽中对SiO2含量的要求很严,因而锅炉化学清洗时必须尽可能多的除去系统中的硅酸盐垢,故盐酸在这方面就存在不足,对高参数锅炉来说,氢氟酸常选用为清洗剂。


 


氢氟酸是一种弱无机酸,它对硅化合物有很强的溶解能力;另一方面,它对氧化铁也有很强的去除作用。


 


SiO2+6HF→H2SiO6+2H2O


HF+H2O→H3O++F—


 


HF在水中电离产生的F—,还能与Fe3+产生络合作用,从而达到去除氧化铁的目的。此外,HF还可以用于清洗由奥氏体钢制造的锅炉部件。这样清洗时不用拆卸水汽系统中的有关部件,减少工作量又缩短化学清洗时间。应用氢氟酸作清洗剂,清洗费用将较高。


 


柠檬酸


 


柠檬酸H3C6H5O7是大型锅炉化学清洗的一种常用清洗剂。


 


它的主要优点是:对铁垢及铁锈的清除能力强,反应产物是易溶的络合物,对金属铁的腐蚀性小;可以清洗奥氏体钢等。其缺点是:清除沉积物的能力不及盐酸,对钙、镁水垢及硅化合物清洗能力差;药品价格较贵;清洗工艺条件也较苛刻。


 


EDTA


 


EDTA即乙二胺四乙酸,也是一种有机酸,它难溶于水,但它的钠盐或铵盐,则在水中溶解性大大增加,作为清洗剂,它能与沉积物中铁、铜、钙、镁等金属氧化物反应形成稳定的络合物转入溶液而具有较强的除垢能力。清洗中产生的沉渣少,系统不易堵塞;对铁的腐蚀性小,而且对奥氏体钢没有危害;清洗后金属表面光洁,具有耐蚀性,不必再进行钝化处理;清洗工艺实施比较方便,它较适合锅炉的整体清洗。EDTA价格高,这是一个很明显的不足之处,不过清洗后的排出液还可以作为它用,或者从中回收部分EDTA,以降低清洗成本。


 


●缓蚀剂


锅炉化学清洗剂通常为无机酸及有机酸,它们具有除垢能力的同时,对金属铁都有不同程度的腐蚀作用。因而在锅炉化学清洗过程中,要添加某种添加剂,来抑制金属的腐蚀,而又不至降低清洗剂对水垢及沉积物的去除效果,这类添加剂,即称为缓蚀剂。


 


采用不同的清洗剂,往往的配用不同的缓蚀剂。它们按缓蚀的作用原理可分为阳极性、阴极性、复合性;按形成保护膜的性质则可分为氧化膜、沉淀膜、吸附膜型。各种缓蚀剂多为含氮、含硫或同时含有氮及硫的有机化合物如有机胺的亚硝酸盐、硫醇、硫脲等。


 


作为缓蚀剂,应具备如下性能:


1)加入少量的缓蚀剂,就能大大降低金属的腐蚀速度,但不能降低去除水垢及沉积物的能力,而且对水汽系统各部位,如焊接点,不同金属的连接处等均有良好的缓蚀效果;


2)对金属的机械性能与金相组织没有任何影响;


3)无毒性、易溶、使用方便、价格较低,且清洗后的废液易于处理,不致对环境产生污染。 各种缓蚀剂都有不错的使用条件,这可通过试验室试验结果来加以确定。例如盐酸作清洗剂,常规的缓蚀剂为IS-129、IS-156、若丁等。有资料介绍它们的试验结果。


●添加剂


还原剂


在化学清洗的初期阶段,清洗液中会产生Fe3+、Cu2+等,它们能引起铁的腐蚀。如:Fe+2Fe3+→3Fe2+


Fe+Cu2+→Fe3++ Cu


当清洗液中Cu2+较多时,铜就会在铁的表面上沉积析出,即产生镀铜现象。因此,清洗液中要加入某些还原剂或掩蔽剂,如氯化亚锡、硫脲等,以消除它们的影响。


 


助溶剂


 


当水汽系统的沉积物中含有较多硅酸盐及铜垢时,各种清洗液不易溶解,故在清洗液中要加入适量的助溶剂。如少量的氟化物,如NaF以加快溶解速度,同时氟化物在清洗液中产生氢氟酸,可以促使硅酸盐水垢的溶解,它又能与Fe3+形成络合物,降低了Fe3+含量,加快了氧化铁垢的溶解。


 


表面活性剂


 


在化学清洗中,为提高清洗效果,加入少量的具有长链极性的有机化合物,它们可降低清洗液的表面张力,产生增溶去污、润湿渗透及乳化分散等一系列表面活性,从而提高了清洗效果。


 


2、清洗系统流程


 


现在普遍采用流动清洗方式对锅炉进行清洗。首先应制定清洗方案,确定清洗的工艺条件:这包括药品选择与剂量、清洗液温度与流速、清洗时间与清洗结果的检查标准等。


 


锅炉化学清洗按一定的程序进行,一般为:水冲洗、碱洗或碱煮、酸洗、漂洗、钝化等步骤。


 


●水冲洗


在锅炉清洗前,用清水将存在于水汽系统中残留物(新锅炉)及附着性不高的沉积物、腐蚀产物等(运行炉)用较高流速的清水冲洗掉,同时这还可以检验系统是否存在泄漏,加以消除。


 


●碱洗或碱煮


新建锅炉一般采用碱洗,以消除锅炉在制造、贮运、安装过程中沾染的油污等,从而有助于提高酸洗效果。


 


碱洗液通常用Na3PO4、Na2HPO4加至除盐水中配制成一定浓度,而且应将水温加热至90℃以上。


 


对运行中炉一般采用碱煮。因为碱煮有助于沉积物的松动,从而易于被消除。使用的碱通常为Na3PO4与NaOH,碱煮过程中应反复进行补水及底部排污。


 


既然是碱煮,就得将锅炉点火,使锅内水煮沸,且汽压升高至一定压力时,维持压力下煮沸一定时间。碱煮后待水温降低至80℃以下时,排出碱煮废液,并将系统内的被煮洗下来的污物清理干净。


 


随之进行氨洗,以除去铜对酸洗的影响,也就是前文所说的产生镀铜现象,它将促使金属的腐蚀,氨洗结束,再用除盐水将系统冲洗干净,然后酸洗。


 


●酸洗


酸洗时,药液的配制分边循环边加药或在清洗箱中配制清洗液的方式。控制好酸洗条件,定时取样化验,当循环清洗液中Fe2+无明显变化,则可结束酸洗。


 


●漂洗


当盐酸或柠檬酸作清洗液时,酸洗后先用除盐水冲洗后,一般还要用稀盐酸或柠檬酸液对被冲洗系统进行一次冲洗,以利用柠檬酸(H3C6H5O7)具有与铁离子络合的能力,去除系统中产生的附锈和仍可能残存的铁离子。


 


这种柠檬酸漂洗时应加入少量的缓蚀剂,并用氨水调节pH值。控制好pH值、溶液温度、漂洗时间。漂洗后不再用水冲洗。


 


●钝化


锅炉经酸洗、冲洗或漂洗后,裸露的金属表面暴露于大气中易受到腐蚀,故必须加以防腐处理。一般是采用化学药剂处理,使其金属表面上形成一层保护膜,这种处理工艺,称为钝化。


 


钝化的方法有多种,如亚硝酸钠法、联氨法、多聚磷酸钠法及其他方法等。各种处理方法各有利弊,具体工艺条件也不相同。


 


3、锅炉清洗后的工作


 


●化学清洗废液的处理


盐酸废液用中和法处理;柠檬酸废液用焚烧法处理;氢氟酸废液用石灰乳处理,使其生产CaF2沉淀。


●清洗效果的检查


清洗结束后,要仔细检查水汽系统,凡能打开的部分,应打开检查,并将其中残存物尽量清除干净。必要时,可割管检查水垢及腐蚀产物的清除以及成膜情况。结合清洗系统中所安装的腐蚀指示片的腐蚀速度、在启动期内水汽质量是否合格,以及在启动机运行过程中有没有发生异常、化学清洗费用等予以综合分析评价。


 


锅炉清洗完毕,清洗装置拆除后,锅炉应立即投入运行;如果不能立即投入运行,则应采取停炉保护措施。


 


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