鍋爐EDTA化學(xué)清洗

1、文章編號(hào):1671-8909(2007 02-0015-04鍋爐EDTA 化學(xué)清洗陳澤峰(西北電建調(diào)試施工研究所, 陜西西安710032, China摘 要:對(duì)EDTA 清洗工藝和如何確定清洗參數(shù)及工藝過程進(jìn)行了探討。介紹某電廠用EDTA 對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行清洗, 并取得良好的效果。關(guān)鍵詞:鍋爐; ED TA; 化學(xué)清洗中圖分類號(hào):TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:CEDTA chemical cleaning of boilerCHEN Ze feng(NorthwestInstitute of Electric Power C ommissioning Technology, Xi c an, Shan

2、xi 710032, China Abstract:The traditional EDTA cleaning technique is discussed in this paper. At the same time, how to determinate the cleaning parameters and the technique process are introduced. The E DTA cleaning for whole thermodynamic system is introduced. Key words:boiler; EDTA; chemical clean

3、ing 鍋爐的化學(xué)清洗過程中, 既要保證清除受熱表面的沉積物, 又要保證金屬基面不被過度清洗而造成設(shè)備材料的腐蝕, 給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來隱患。近年來, 隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展, 火電機(jī)組參數(shù)越來越高, 發(fā)電容量越來越大, 由此對(duì)電站整個(gè)化學(xué)清洗工作提出了更高要求。另外, 為滿足環(huán)保和能耗方面的要求, 還要不斷開發(fā)完善環(huán)境友好和能耗較低的清洗工藝, 而ED TA 清洗工藝作為一種便捷的清洗工藝, 日益受到人們的重視。1 ED TA 清洗工藝1. 1 清洗機(jī)理EDTA 化學(xué)洗爐的機(jī)理可簡(jiǎn)單表示為:金屬氧化物水解與EDTA 反應(yīng), 在一定的條件下生成可溶解的絡(luò)合物。EDTA 是一種氨羧絡(luò)合物, 常用

4、H 4Y 表示, 其結(jié)構(gòu)式如下1:N -CH 2-CH 2-NHOOC 2HCHOOC 2HCCH 2COOHCH 2COOH這一過程涉及到E DTA 的電離反應(yīng)、金屬離子的水解反應(yīng)、金屬離子與ED TA 生成絡(luò)合物反應(yīng), 以及中和等多種化學(xué)反應(yīng)2。EDTA 與鐵離子絡(luò)合反應(yīng)方程式如下:Y 4-+Fe 3+-(1 Y 4-+Fe 2+2-(2由反應(yīng)式可知, EDTA 與Fe 3+, Fe 2+以1B 1絡(luò)合,收稿日期:2006-12-13, , , , 實(shí)用技術(shù)清洗世界Cleaning World第23卷第2期2007年2月由于形成的絡(luò)合物穩(wěn)定且易溶于水, 所以反應(yīng)向形成絡(luò)合物的方向進(jìn)行, 隨

5、著反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)促使E DT A 的電離和金屬離子的水解反應(yīng), 進(jìn)而完成整個(gè)化學(xué)除垢過程。1. 2 常用的EDTA 清洗工藝EDTA 洗爐方法適用范圍廣, 目前較普遍使用的方法有以下兩種。1. 2. 1 EDTA 協(xié)調(diào)洗爐法該種方法主要采用ED TA 鈉鹽洗爐, 其初始pH 和濃度的選擇根據(jù)所清洗的積垢的多少和垢樣的組成來決定3?；瘜W(xué)清洗導(dǎo)則上規(guī)定, 初始pH =5. 05. 54。清洗基建爐時(shí), 由于垢量較少且組成單一, 所以初始pH 一般選擇在6. 0左右, EDTA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)選為6%。清洗過程中, 隨著氧化鐵垢水解, 鐵離子與EDTA 絡(luò)合, 完成除垢過程。而氧化鐵垢水解釋放出的OH -,

6、 部分與EDTA 電離出的H +進(jìn)行中和反應(yīng)消耗掉, 部分則會(huì)使洗液的pH 不斷升高, 直至清洗環(huán)境達(dá)到堿性鈍化條件, 完成金屬表面的鈍化, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除垢鈍化一步完成。1. 2. 2 EDTA 氨鹽洗爐法EDTA 在水中的溶解度很低, 但能溶于堿性溶液。采用EDTA 氨鹽洗爐, 就是將EDTA 用氨水溶解配制, 進(jìn)而使EDTA 以其氨鹽的形式存在。這樣, 用氨水既可調(diào)節(jié)pH 達(dá)到要求, 又可使E DTA 完全溶解。EDTA 氨鹽化學(xué)清洗具有的特點(diǎn)是:清洗過程中pH 維持在9. 09. 5之間, 不需要調(diào)整可使清洗與鈍化一步完成。pH 對(duì)EDTA 氨鹽清洗液的除垢能力和金屬離子的水解絡(luò)合反應(yīng)都有

7、重要影響。清洗過程中的pH 選擇在9. 0以上的原因主要是:在這一條件下, 氨鹽的溶垢力最強(qiáng)。pH 不宜太高或太低, 太高容易生成氫氧化鐵沉淀; 而太低又不利于積垢和銹蝕產(chǎn)物的溶解。因此, 在清洗過程中一定要正確監(jiān)測(cè)pH, 并在其下降到一定值時(shí)要及時(shí)充氨。2 ED TA 化學(xué)清洗參數(shù)的選擇, 過小型試驗(yàn)和根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體工況選擇工藝參數(shù), 以便取得最好的清洗效果。2. 1 加熱方式的選擇采用ED TA 化學(xué)清洗, 如何升溫是必須考慮的。目前主要有兩種加熱升溫方式:一是點(diǎn)火升溫, 二是通過蒸汽加熱升溫。后一種方式, 省去了鍋爐點(diǎn)火。通過蒸汽加熱, 能保證系統(tǒng)受熱的均勻性, 有助于最終清洗效果的提高

8、, 但要保證系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力。2. 2 溫度的選擇一般地說, 大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都隨著溫度的升高反應(yīng)速度隨之提高。如果反應(yīng)物的濃度恒定, 溫度每升高1e , 反應(yīng)速度會(huì)提高23倍。但是, 溫度過高不但浪費(fèi)熱源, 而且會(huì)出現(xiàn)EDTA 及其絡(luò)合物的熱分解現(xiàn)象。此外, Fe 3O 4溶解量與環(huán)境溫度和清洗時(shí)間均成正比。因此, 在清洗環(huán)境溫度較低的條件下, 可以通過延長(zhǎng)清洗時(shí)間來提高Fe 3O 4的溶解量。針對(duì)基建爐的清洗, 其清洗溫度可以控制在110? 5e , 清洗后期, 進(jìn)入鈍化期后可以適當(dāng)降低溫度。目前, 已有EDTA 低溫清洗工藝, 溫度控制在85? 5e , 在加入一定的清洗助劑后也能保證最終

9、的清洗效果, 見表1。表1 清洗溫度和清洗時(shí)間對(duì)Fe 3O 4溶解量的影響5g/L清洗時(shí)間/h清洗溫度/e4055708581. 4173. 9735. 113241. 9514. 8025. 3905. 528試驗(yàn)條件:靜態(tài), EDTA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%, 清洗助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%, 清洗溫度40e 時(shí)Fe 3O 4投加量2g/L, 清洗溫度>55e 時(shí)Fe 3O 4投加量6g/L 。由表1可知, 溫度高于70e 時(shí), 2%EDTA 對(duì)Fe 3O 4的溶解量已能滿足清洗的要求, 實(shí)際清洗中的情況也是這樣。某電廠采用EDTA 鈉鹽清洗, 在循環(huán)升溫至80e 時(shí), 測(cè)定的系統(tǒng)總鐵離子已去除了結(jié)束時(shí)

10、去除的總鐵離子的近65%; 在將溫度升到110,#16#清洗世界第2期進(jìn)行化學(xué)清洗的溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)爐管表面具體的沉積量和致密程度來決定。2. 3 pH 的選擇EDTA 應(yīng)用于化學(xué)清洗, 主要基于EDTA 與金屬離子在適當(dāng)pH 條件下的絡(luò)合反應(yīng), 它幾乎能與水中所有金屬離子形成具有五環(huán)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物7。然而, 當(dāng)pH 過高時(shí), 平衡反應(yīng)FeY -OH 2+Y 4+向右進(jìn)行, 可使絡(luò)合物分解, 生成Fe(OH3沉淀。因此, 在清洗過程中要維持EDTA 絡(luò)合劑適量過剩, 并控制整個(gè)清洗環(huán)境的pH 不太高, 以保證除垢率和鈍化膜的質(zhì)量; 另一方面, pH 過低時(shí), 不利于EDTA 的電離和水垢或鐵

11、銹的水解, 且會(huì)增加清洗液對(duì)金屬表面的侵蝕。同時(shí), 由于pH 過低, 在除垢結(jié)束后, 又不能形成堿性鈍化條件, 影響最終的清洗效果。為此, 必須經(jīng)過小型試驗(yàn)來確定合理的pH 范圍。5火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則6中指出, EDTA 氨鹽洗爐pH 控制在910; EDTA 鈉鹽洗爐, pH 控制在5. 05. 5。針對(duì)垢量較少且構(gòu)成單一的基建爐清洗來講, 若采用E DTA 鈉鹽洗爐, 初始pH 可選定在6. 0左右。在這個(gè)范圍, E DTA 主要以二鈉鹽為主, 具有較強(qiáng)的溶垢能力。根據(jù)理論分析, 隨著Fe 3O 4被溶解, 其溶液pH 會(huì)升高2左右, 可滿足后續(xù)的鈍化要求。2. 4 EDTA 加入

12、量的選擇為了保證清洗與鈍化的效果, 必須有足夠的EDTA 量和殘余EDTA 。根據(jù)活化分子理論和質(zhì)量作用定律, 化學(xué)反應(yīng)的速度與反應(yīng)物分子濃度冪的乘積成正比, 濃度越高, 反應(yīng)速度越快。然而, 濃度過高, 又會(huì)引起鍋爐中汽水共沸, 增大蒸汽攜帶藥液的能力, 排放時(shí)附壁膜損失也較大。表2 Fe 3O 4在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)EDTA 中的溶解量5EDTA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%1. 02. 55. 010. 0Fe 3O 4溶解量/(g #L -12. 155. 7411. 9922. 08試驗(yàn)條件:93? 5e , 攪拌速度112r/min, 8h 。 , 3O 數(shù)的增加而增加。為此, EDTA 初始濃度必須通

13、過選擇具代表性的管樣, 按E DTA 與金屬離子的絡(luò)合比為1B 1做小型試驗(yàn)后獲得。清洗一般的基建爐, 將EDTA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在4%6%應(yīng)該可以滿足清洗要求。3 清洗實(shí)例某電廠鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)自然循環(huán)汽包鍋爐, 采用EDTA 清洗爐本體和爐前系統(tǒng)。3. 1 清洗范圍根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況, 清洗范圍包括:省煤器、汽包、水冷壁及爐前系統(tǒng)管道(見表3 , ED TA 的清洗配藥工作在除氧器水箱中進(jìn)行。表3 清洗范圍及規(guī)格部件名稱材質(zhì)水容積/m 3鍋爐水冷壁SA-210C 131鍋筒13MnNi Mo5453集中下降管20G省煤器SA-210C 47除氧器160高低加及管道

14、TP30450酸洗水容積4203. 2 清洗工藝本次清洗采用EDTA 協(xié)調(diào)洗爐法, 加熱方式采用2號(hào)高加加熱并輔助以除氧器再沸騰加熱。循環(huán)動(dòng)力為汽泵前置泵。將2臺(tái)前置泵并聯(lián)連接, 清洗中使用一臺(tái), 另一臺(tái)泵備用。水冷壁溫度測(cè)點(diǎn)為臨時(shí)測(cè)點(diǎn), 省煤器入口、汽包壁、高加入口、除氧器為系統(tǒng)自身的測(cè)點(diǎn), 過程中以紅外測(cè)溫儀監(jiān)視清洗溫度和系統(tǒng)循環(huán)情況。清洗參數(shù)見表4。表4 某廠鍋爐清洗參數(shù)項(xiàng)目名稱參數(shù)ED TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%6游離EDTA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%11. 5清洗溫度/e 110? 5初始p H6. 0聯(lián)氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(L g #g -1 15002000清洗時(shí)間/h 68#17#第23卷陳澤峰1鍋爐ED

15、 TA 化學(xué)清洗清洗方式為:水沖洗 堿洗 堿液排放及水沖洗 汽包人工清理 EDTA 清洗及鈍化 廢液排放。其中堿洗采用0. 2%0. 5%Na 3PO 4、0. 10. 2%Na 2HPO 4清洗12h, 清洗范圍包括低加系統(tǒng), EDTA 清洗時(shí)低加系統(tǒng)均走旁路。E DTA 清洗回路為:除氧器 給水前置泵 3, 2, 1號(hào)高加 省煤器 汽包 水冷壁系統(tǒng) 臨時(shí)管 低加旁路 除氧器。當(dāng)清洗液中鐵離子的含量達(dá)到穩(wěn)定、pH 為8. 59. 5和游離EDTA 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%時(shí), 即進(jìn)入鈍化階段, 鈍化時(shí)間為6h 。3. 3 清洗效果清洗后有關(guān)單位聯(lián)合檢查結(jié)果為:汽包內(nèi)部有明顯的分界線, 表面呈鋼灰色

16、, 無殘留氧化皮焊渣; 水冷壁、省煤器管內(nèi)表面清潔, 無點(diǎn)蝕及二次銹, 所有表面均已形成完整致密的鋼灰色保護(hù)膜。清洗指示片的平均腐蝕速率為0. 5320g/(m 2#h 。除氧器內(nèi)部清洗干凈、無沉積物。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)專家評(píng)審, 清洗效果被評(píng)為優(yōu)良。在鍋爐點(diǎn)火吹管期間, 爐水在幾小時(shí)內(nèi)即澄清, 各項(xiàng)指標(biāo)均在短期內(nèi)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在隨后的整套裝置啟動(dòng)中, 各項(xiàng)水汽指標(biāo)也均達(dá)到要求, 說明整個(gè)化學(xué)清洗較好地達(dá)到了除垢和鈍化的目的。4 結(jié)論火電廠的熱力設(shè)備, 在新建和運(yùn)行一段時(shí)間后均需要進(jìn)行化學(xué)清洗處理, 以便維持機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于EDTA 清洗工藝具有工藝簡(jiǎn)便, 清洗范圍大, 腐蝕速率小, 清洗時(shí)間較短和對(duì)人身和設(shè)備安全可靠等特點(diǎn), 可廣泛用于各種鍋爐的化學(xué)清洗。參考文獻(xiàn)1 崔延奎. ED TA 化學(xué)清洗的理化過程及工藝條件選擇J.內(nèi)蒙古電力技術(shù), 1996, (3 :36-40.2 卓 山. EDTA 化學(xué)清洗綜述J.浙江電力, 1996, (6 :30-32.3 曹 路, 李正奉. 火電機(jī)組鍋爐的EDTA 化學(xué)清洗J.清洗世界, 2004, (8 :18-20.4 中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì). DL/T 7942001. 火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則S