j第十章熱力設(shè)備的化學(xué)清洗

1、學(xué)習(xí)內(nèi)容 緒論 ?第一章 電廠用水概述 ?第二章 水的預(yù)處理 ?第三章 水的預(yù)脫鹽（超濾、反滲透） ?第四章 鍋爐補(bǔ)給水深度除鹽 ?第五章 凝結(jié)水精處理 ?第六章 超臨界機(jī)組熱力設(shè)備腐蝕概述 ?第七章 熱力設(shè)備的氧腐蝕和酸性腐蝕 ?第八章 超臨界機(jī)組的水化學(xué)工況 ?第九章 冷卻水系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù) ?第十章 熱力設(shè)備的化學(xué)清洗 ?第十章第十章 熱力設(shè)備的化學(xué)清洗熱力設(shè)備的化學(xué)清洗 ?第一節(jié)化學(xué)清洗的必要性 一、新建爐化學(xué)清洗的必要性 鍋爐在制造、儲運和安裝過程中，不可避免地會形成氧化皮、腐蝕產(chǎn)物及焊渣，并帶入砂子、塵土、水泥和保溫材料碎渣等含硅雜質(zhì)。管道在加工成型時，有時使用含硅、銅的冷熱潤濕劑

2、，或在熱彎管時灌砂，都可能使管道內(nèi)殘留含硅、銅的雜質(zhì)。此外，設(shè)備在出廠時還可能涂覆有油脂類的防腐劑。鍋爐投運時若不去除這些臟污物，就可能產(chǎn)生下列危害： (1)鍋爐啟動時，汽水品質(zhì)長期不合格，使機(jī)組啟動時間延長； (2)在鍋爐內(nèi)的水中形成碎片或沉渣，堵塞爐管，破壞正常的汽水流動工況； (3)直接妨礙爐管管壁的傳熱或者導(dǎo)致水垢的產(chǎn)生，使?fàn)t管金屬過熱和損壞； (4)促使鍋爐在運行中發(fā)生沉積物下腐蝕，以致爐管變薄，甚至發(fā)生穿孔和爆管。 二、運行爐化學(xué)清洗的必要性 鍋爐投運后，即使有十分完善的給水處理和合理的爐水處理，仍然不可避免地會有結(jié)垢性物質(zhì)進(jìn)入給水系統(tǒng)，而熱力系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生一定的腐蝕產(chǎn)物。這些雜

3、質(zhì)在爐管內(nèi)形成水垢或附著物，影響爐管的傳熱和水汽流動特性，加速爐管的腐蝕和損壞，污染蒸汽，危害機(jī)組正常運行。因此，鍋爐運行一定時間后，也有必要進(jìn)行化學(xué)清洗。 ?第二節(jié)常用的清洗劑和添加劑 ?一、常用的清洗劑 1鹽酸 溶解附著物過程： FeO+2HCIFeCl2+H20 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O Fe3O4，可以看作是FeO和Fe2O3的混合物。 使附著物從金屬表面上脫落(腐蝕) 過程： Fe+2HClFeCl2+H2 Fe+2FeCl33FeCl2 溶解鈣、鎂水垢，其反應(yīng)如下： CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 MgCO3Mg(OH)2+4HCl2MgCl2+3

4、H2O+CO2 鹽酸優(yōu)點：清洗能力很強(qiáng)，添加適當(dāng)?shù)木徫g劑，就可非常有效地抑制它對鍋爐金屬的腐蝕；價格便宜，貨源充足，輸送簡便；清洗操作容易掌握。 鹽酸的缺點和局限性：不適用于有奧氏體不銹鋼的鍋爐結(jié)構(gòu)體系；清洗后的殘余濃度較高，浪費較大；除銅和硅的能力差。 當(dāng)附著物中含銅較多時，應(yīng)考慮添加銅離子絡(luò)合劑或采用特殊的除銅工藝；當(dāng)清洗含硅較多的沉積物時，在清洗液中往往需要補(bǔ)加氟化物等添加劑。 ?2氫氟酸氫氟酸(HF) ? 氫氟酸與鹽酸相比是弱酸，但低濃度的氫氟酸卻比鹽酸具有更強(qiáng)的溶解氧化鐵的能力。 ? 2Fe3+6FFe(FeF6) ? 當(dāng)氫氟酸濃度過大時，除鐵作用會降低。 ? 用氫氟酸清洗時，通常是

5、采取開路清洗方式，即將清洗液一次性地流過清洗的設(shè)備，所以清洗液與金屬表面的接觸時間很短，加上酸液的濃度小，溫度較低，而且還可添加適當(dāng)?shù)木徫g劑，所以對金屬的腐蝕較輕。 ? 氫氟酸可用于清洗由奧氏體鋼等多種鋼材制作的鍋爐部件，而且由于它對金屬的腐蝕性小，所以清洗時，可不必拆卸鍋爐水汽系統(tǒng)中的閥門等，從而可簡化清洗的臨時裝置。 ? 廢液用石灰中和，將陽離子和陰離子以氫氧化鐵和氟化鈣的形式沉淀出來。 ? 氫氟酸作為清洗劑的缺點是有毒、腐蝕性大，容易燒傷人體，必須十分注意使用安全。另外，氫氟酸的來源不充足，價格也較高。 ?3檸檬酸檸檬酸 在清洗液中加氨，將溶液的pH調(diào)至3.54.0，檸檬酸與氨生成是檸檬

6、酸單氨，其與鐵離子會生成易溶的絡(luò)合物可得到較好的清洗效果。 ? Fe3O4+3NH4H2C6H5O7 ? NH4FeC6H5O7+2NH4(FeC6H5O7OH)+2H2O ? Fe+NH4H2C6H5O7NH4FeC6H5O7+H2 ?檸檬酸作清洗劑時的工藝條件： ?(1)檸檬酸溶液應(yīng)有足夠的濃度，不能小于1，常用24； ?(2)溫度9098，最低時不得低于85，且清洗過程中不應(yīng)突然降低溫度； (3)將清洗液的pH調(diào)控在3.54.0的范圍內(nèi)； ?(4)清洗流速一般采用0.6m/s，最高可用1.0m/s； (5)在保證清洗效果的條件下，可采用最短的時間(34h)，一般不得超過6h； (6) 在

7、清洗結(jié)束后，必須采用熱水或檸檬酸單氨的稀溶液來置換清洗廢液，而不能將熱的檸檬酸清洗廢液直接放空。 ? 優(yōu)點：由于鐵離子與它生成易溶的絡(luò)合物，清洗中不會形成大量的懸浮物和沉渣；它對金屬基體的侵蝕性小，對奧氏體不銹鋼安全性高，可采用較高流速。因此，它可用來清洗受熱面大、管徑小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高參數(shù)、大容量機(jī)組的爐本體系統(tǒng)和爐前系統(tǒng)。 ? 缺點：藥品較貴，除垢能力較鹽酸差，對銅垢、鈣鎂垢以及硅垢溶解能力較差，清洗過程要求較高的溫度與流速，需要大容量酸洗泵。 ?4，EDTA EDTA清洗就是利用EDTA的絡(luò)合作用溶解金屬表面的沉積物。EDTA是四元弱酸。它本身難溶于水，但當(dāng)羧基上的氫被Na+或NH4+取代

8、后，則其水溶性增強(qiáng)。在溶液中，它能與鍋爐內(nèi)部沉積物中的銅鐵和鈣鎂等金屬氧化物反應(yīng)，并形成可溶的穩(wěn)定絡(luò)合物。絡(luò)合反應(yīng)按1:1的比例進(jìn)行，使鍋爐內(nèi)部沉積物絡(luò)合溶解，具有較強(qiáng)的除鐵垢能力。 EDTA清洗可分為EDTA胺鹽和EDTA鈉鹽兩種工藝。 EDTA鈉鹽清洗又稱為協(xié)調(diào)EDTA清洗，其特點是：利用EDTA絡(luò)合除垢原理，從弱酸性開始洗爐，依靠爐內(nèi)絡(luò)合體系自身的物理化學(xué)變化，隨鐵垢的不斷溶解，清洗液的pH值自動升高，最后以鈍化pH值結(jié)束洗爐，從而實現(xiàn)了除垢和鈍化一步完成。近年來協(xié)調(diào)EDTA清洗技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。 影響協(xié)調(diào)EDTA清洗效果的主要因素： (1)清洗液的EDTA濃度。協(xié)調(diào)EDTA清洗

9、，一般EDTA濃度取15左右為宜。 (2)清洗液的pH值。EDTA鈉鹽溶液的pH值在5358的范圍內(nèi)時，清洗結(jié)束時溶液的pH值可上升到8595，從而可保證良好的鈍化效果。 (3)清洗液的溫度。常將溫度控制在130140的范圍內(nèi)。 (4)清洗液的流速。EDTA清洗的流速控制在0.51.0m/s范圍內(nèi)便能取得良好的清洗效果。 (5)緩蝕劑及其他助劑的選擇。在EDTA清洗中常用的緩蝕劑和其他助劑主要有烏洛托品、硫脲、N2H4、MBT等單體，以及TSX04、TSX05等復(fù)配物。 除了緩蝕劑之外，為了抑制Fe3+和Cu2+離子對金屬基體的腐蝕，以及防止鍍銅現(xiàn)象的發(fā)生，在清洗中還必須根據(jù)實際情況添加有效地

10、抑制劑和掩蔽劑。 優(yōu)點是可用同一介質(zhì)實現(xiàn)除垢和鈍化，從而克服了鹽酸清洗等工藝程序多、工期長、用水量大、排放困難的缺點。但是，其藥品價格高，清洗成本高，這是限制其應(yīng)用的主要原因。另外，它配藥工作量較大，清洗時需要100以上的高溫。 ? 5鍋爐設(shè)備起動前的加氧蒸汽清洗工藝鍋爐設(shè)備起動前的加氧蒸汽清洗工藝 (1)原理：新建鍋爐汽水管道內(nèi)表面上的氧化物主要由熱力學(xué)不穩(wěn)定的低價氧化鐵 (FeO)組成，它在適當(dāng)?shù)臏囟认屡c氧發(fā)生反應(yīng)，可轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r鐵的氧化物(Fe3O4或Fe2O3)。這樣，沉積層的相組成和結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，其結(jié)構(gòu)堅固性被破壞。在一定壓力、溫度的過熱蒸汽以較高流速通過時，便能將沉積物機(jī)械地除去；

11、另外，在清洗后的金屬表面，由于高溫下氧化劑的作用，會形成良好的保護(hù)膜。 (2)特點：工藝簡單、無需使用化學(xué)藥劑、除垢與鈍化合一、可形成較穩(wěn)定的鈍化膜。 (3)工藝：蒸汽吹洗速度5080m/s質(zhì)量流量不低于600kg/(m2s)；蒸汽壓力4MPa，溫度170450；加氧量0.11S/L。 ?二、化學(xué)清洗添加劑 ?1緩蝕劑緩蝕劑 在腐蝕介質(zhì)中加入少量某種物質(zhì)就能大大降低金屬的腐蝕速度，這種物質(zhì)稱為緩蝕劑。其緩蝕效果常用緩蝕效率(I)來表示 V0和V1分別為未加緩蝕劑時和加入緩蝕劑后金屬的腐蝕速度。 化學(xué)清洗的緩蝕劑應(yīng)滿足下列要求： (1)有良好的緩蝕性能，必須使腐蝕速度降至8g/(m2h)以下，不

12、發(fā)生明顯的局部腐蝕(如點蝕)，并且有利于防止氫脆； (2)不影響清洗劑的清洗能力； (3)無毒性，使用安全方便，并且清洗廢液排放以后不污染環(huán)境。 ? 2掩蔽劑掩蔽劑 清洗液中Cu2+離子的濃度較高時，這些Cu2+離子會與鐵發(fā)生置換反應(yīng)：Fe+Cu2+Fe2+Cu，從而導(dǎo)致鋼鐵腐蝕，并在鋼鐵表面析出金屬銅，這就是所謂的鍍銅現(xiàn)象。為了防止鍍銅，可添加銅離子絡(luò)合劑，即掩蔽劑，例如，硫脲、NH3等。 ? 3還原劑還原劑 清洗液中的Fe3+會引起基體金屬的腐蝕：Fe+2Fe3+ 3Fe2+。當(dāng)Fe3+超過一定量時，會使鋼鐵腐蝕顯著加快，甚至產(chǎn)生點蝕。一般希望Fe3+10的聯(lián)氨保護(hù)溶液。 (2)用木塞或特

13、制塑料塞將汽包蒸汽引出管堵塞。若因汽包內(nèi)部裝置焊死，無法進(jìn)行堵塞時，則應(yīng)考慮嚴(yán)格控制汽包內(nèi)的液位。為此，應(yīng)拆下原有水位計，并在其管座上安裝臨時玻璃水位計來指示液位。同時，在臨時水位計處安裝停止清洗泵的事故按鈕，并將汽包內(nèi)事故放水管改作為臨時酸液溢流管用。 8氫氣的排放 為避免酸洗時所產(chǎn)生氫氣引起爆炸事故，或者產(chǎn)生氣塞而影響清洗，在清洗系統(tǒng)的最高點及酸箱頂部，都應(yīng)安裝無彎頭、并具有一定管徑的排氫管。 ? 三、化學(xué)清洗步驟 ? 化學(xué)清洗過程一般包括水沖洗、堿洗、酸洗、漂洗和鈍化等步驟。 1水沖洗 化學(xué)清洗前，先用工業(yè)水對整個酸洗系統(tǒng)進(jìn)行大流量沖洗，再用除鹽水沖洗。沖洗掉系統(tǒng)中的沉積物。沖洗流速越大

14、越好。 2堿洗 高壓以上鍋爐的堿洗通常是采用0.20.5Na3PO4+0.10.2Na2HPO4，中低壓爐可采用0.51.0NaOH+0.51.0Na3PO4。為了進(jìn)一步提高堿洗效果還可以同時加入0.010.1的表面活性劑或除油劑。應(yīng)注意，當(dāng)系統(tǒng)中有奧氏體鋼，不宜采用NaOH。堿洗溶液應(yīng)采用除鹽水或軟化水配制，一般是采用邊循環(huán)邊加藥的方式配制溶液。具體作法是：首先是將清洗系統(tǒng)內(nèi)充以除鹽水，并進(jìn)行循環(huán)，同時將除鹽水加熱到80以上，然后連續(xù)注入事先已配好的濃堿母液。加藥完畢后，使溶液溫度維持在8090，循環(huán)流速在0.3m/s以上，持續(xù)824h，即可排放廢液。 堿洗結(jié)束后，先放盡系統(tǒng)內(nèi)的堿洗廢液，然

15、后用除鹽水沖洗清洗回路至出水pH8.4，水質(zhì)澄清、無顆粒物為止。 ?3酸洗 當(dāng)使用鹽酸或檸檬酸清洗時，通常采用閉式循環(huán)方式進(jìn)行。在堿洗后，往系統(tǒng)注入適量的除鹽水，維持循環(huán)，并加熱到所需溫度，鹽酸最高溫度為60，檸檬酸通?？刂茰囟葹?098，然后邊循環(huán)邊加入所需的緩蝕劑和濃酸量。加藥后繼續(xù)按擬定的清洗回路進(jìn)行大流量的循環(huán)清洗，并定期倒換清洗回路。酸洗持續(xù)的時間一般為46h，但實際上應(yīng)根據(jù)化學(xué)監(jiān)督的結(jié)果來判斷酸洗的終點。當(dāng)清洗至酸液中全鐵含量和酸度基本穩(wěn)定時，應(yīng)退出監(jiān)視管進(jìn)行檢查。若監(jiān)視管已清洗干凈，再循環(huán)1h左右，即可結(jié)束酸洗。這時，便可開始用除鹽水頂排廢液，并進(jìn)行水沖洗，沖洗至排出水的電導(dǎo)率5

16、0S/cm、pH=3.54.5、全鐵含量95者為優(yōu)良。 (3)根據(jù)腐蝕指示片的失重計算腐蝕速度，腐蝕指示片的腐蝕速度應(yīng)低于8g(m2 h)。 (4)清洗后鍋爐啟動時的汽水品質(zhì)也是評定清洗效果的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，其水平值達(dá)到正常運行標(biāo)準(zhǔn)所需的時間越短，則清洗效果越好。 ?二、廢液的處理 1亞硝酸鈉廢液的處理 (1)尿素分解法。將尿素用鹽酸酸化后，能使亞硝酸根轉(zhuǎn)化為氮氣而除去，反應(yīng)式如下： (2)氯化銨處理法。將 NaNO2廢液排人廢液處理池，然后加入 NH4C1，將發(fā)生如下反應(yīng)： 實際處理時，氯化銨的加藥量應(yīng)為理論量的 34倍，為加快反應(yīng)速度可向廢液池通入加熱蒸汽，使處理溫度維持在 7080。為防止亞硝酸鈉在低 pH值下分解造成二次污染，應(yīng)維持pH值在59。另外，此廢液不能與廢酸液排入同一池內(nèi)。 (3)次氯酸鈣處理法。將 NaNO2排入廢液處理池并加次氯酸鈣后，將會發(fā)生如下反應(yīng)： 次氯酸鈣加藥量應(yīng)為亞硝酸鈉的 2.6倍。此法可在常溫下通入壓縮空氣進(jìn)行攪拌。 ?2聯(lián)氨廢液的處理 將聯(lián)氨廢液排入廢液處理池，并加入次氯酸鈉后，將發(fā)生如下反應(yīng)： 處理過程中，應(yīng)監(jiān)測水中殘余氯的含量，當(dāng)其含量0.5mg/L時，即可排放。 3氫氟酸廢液處理 將石灰乳或石灰粉連續(xù)加入氫氟酸廢液中，然后排入一個專門的反應(yīng)