鍋爐在線化學(xué)清洗技術(shù)

1、文章編號:1671-8909(2009 12-0025-04鍋爐在線化學(xué)清洗技術(shù)李 興(天津市電力科學(xué)研究院, 天津300384摘 要:鍋爐在線化學(xué)清洗與常規(guī)清洗具有除垢效果好、安全環(huán)保、經(jīng)濟性優(yōu)等特點。主要論述了其清洗原理、清洗藥劑選擇、實施要點、清洗監(jiān)控和清洗效果, 通過實例表明鍋爐在線化學(xué)清洗技術(shù)具有應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:在線; 化學(xué)清洗; 鍋爐; 腐蝕防護(hù)中圖分類號:T K228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: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 鍋爐是廣泛使用的動力設(shè)備, 在其使用過程中, 由于受使用工作介質(zhì)的質(zhì)量、腐蝕等多種因素影響, 鍋爐受熱面結(jié)垢在所難免。鍋爐結(jié)垢后的危害是嚴(yán)重的, 輕則降低熱效率增加燃料消耗, 造成能源浪費, 加劇污染, 重則造成設(shè)備的損害事故, 影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行, 經(jīng)濟損失巨大。為了減少其危害, 國內(nèi)外廣泛采用化學(xué)清洗法進(jìn)行除垢。常用的清洗方式以離線清洗為主, 也叫停車清洗, 該方式技術(shù)成熟、使用時間長、范圍廣、除垢效果好, 但其最大的問題是鍋爐必須停運, 影響正常生產(chǎn), 需安裝繁雜的臨時系統(tǒng),

5、消耗大量的藥劑和除鹽水, 增加了清洗費用,也增加了設(shè)備不安全隱患, 此外, 廢液需處理后才可排放, 否則可造成環(huán)境污染。為了解決鍋爐離線清洗存在的問題, 鍋爐在線化學(xué)清洗技術(shù)得到了快速發(fā)展, 已從研究階段發(fā)展到實際應(yīng)用階段, 改變了系統(tǒng)清洗必須停運對生產(chǎn)帶來的影響, 清洗的腐蝕問題將不再困擾人們, 理想化的清洗模式開始成為現(xiàn)實。鍋爐在線化學(xué)清洗又叫不停車清洗、帶負(fù)荷清洗, 就是運用具有強力除垢的清洗劑, 在設(shè)備運行或不停產(chǎn)的狀態(tài)下, 有效地清除設(shè)備管道內(nèi)的各類結(jié)垢物(如水垢、油垢、氧化鐵、混合垢等 。鍋爐的在線清洗, 不影響鍋爐的運行,收稿日期:2009-07-13作者簡介:李興, 男, ,

6、, 專論與綜述清洗世界C leaningW orl d第25卷第12期2009年12月較之停機清洗更為經(jīng)濟, 尤其在核電站、海軍艦艇和火力發(fā)電廠的應(yīng)用1, 更能發(fā)揮在線清洗技術(shù)的作用。在火力發(fā)電廠已有循環(huán)水系統(tǒng)和沖灰系統(tǒng)的在線清洗技術(shù)的應(yīng)用。在火力發(fā)電行業(yè)在線清洗技術(shù)已用于基建鍋爐和運行鍋爐的清洗中。1 在線化學(xué)清洗技術(shù)的特點1 由于在線清洗使用的清洗劑為高分子縮合物, 不改變系統(tǒng)水的本身p H, 清洗時靠絡(luò)合溶解除垢, 加之輔以緩蝕劑, 與常規(guī)的無機酸或有機酸清洗劑比較, 清洗過程中腐蝕性很低, 對設(shè)備的損害非常小, 安全有保障;2 因所用清洗劑的特性所決定, 在除垢的同時兼有緩蝕和鈍化功能

7、, 如EDTA 清洗的同時也實現(xiàn)了鈍化。清洗劑把垢溶解, 沒有污垢脫落堵塞管道現(xiàn)象, 對常規(guī)清洗較難去除的水垢可較好的去除, 實現(xiàn)清洗過程的高除垢率;3 該清洗方式不需要龐大的臨時系統(tǒng), 把清洗劑直接加入正在運行的系統(tǒng)即可, 設(shè)備仍可以正常運行, 由于不增加設(shè)備, 在線清洗成本大大低于傳統(tǒng)的酸洗成本, 具有較好的經(jīng)濟性;4 在線清洗清洗劑為環(huán)保型藥劑, 對人、動物、植物無害, 無須處理, 可以直接排放, 符合環(huán)保要求, 同時節(jié)省了清洗廢液的處理費用。2 清洗原理鍋爐在線清洗通過清洗劑的溶解作用及靜電斥力或分子間力, 將污垢從基體上分離并懸浮于溶液中, 螯合物類清洗劑可與污垢發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)

8、形成絡(luò)合物使污垢溶解, 這些垢類溶解物經(jīng)鍋爐的連續(xù)排污和定期排污將其排出爐系統(tǒng), 從而達(dá)到除垢的目的; 同時根據(jù)垢的特性也可以使用表面活性劑, 以清除油性污垢; 由于在線清洗時鍋爐處在運行狀態(tài), 流動工作介質(zhì)的沖擊作用加速污垢的溶解污垢的去除。3 清洗劑的選擇在線清洗用藥劑符合安全、高效、低廉的要求; 目前常用的在線清洗劑主要有單一組分、復(fù)合絡(luò)合劑和商品清洗劑幾種。3 1 商品清洗劑代表性的商品清洗劑有 運行凈 、 自動消垢凈 等, 為高分子縮合物, 具有溶垢、緩蝕、鈍化三大功能。在使用溫度<350 時不揮發(fā), 不會被蒸汽帶出鍋爐, 清洗時產(chǎn)生的蒸汽即使用于蒸飯、洗澡也不會和清洗前有什么

9、區(qū)別。當(dāng)溫度>350 時, 藥劑會自行分解失效, 凡爐水溫度 350 的鍋爐, 不宜使用。 自動消垢凈 腐蝕速度:20號鋼、A3碳鋼、低合金鋼均 0 003g /(m 2h; 普通碳酸鹽水垢除垢率 96%, 特殊硅酸鹽水垢除垢率 93%, 特殊硫酸鹽水垢除垢率 95%, 金屬氧化物除垢率 99%。3 2 復(fù)合絡(luò)合劑代表性的復(fù)合絡(luò)合劑以乙二胺四乙酸(EDTA 和氨基三乙酸(NTA 為主復(fù)配緩蝕劑、促進(jìn)劑而組成。復(fù)合絡(luò)合劑與鐵、銅、鈣、鎂、鋅、鋁等形成穩(wěn)定的絡(luò)合物, 易于通過排污除去。它處理爐水時在鋼表面形成的鈍化膜致密, 防腐性能良好, 膜質(zhì)優(yōu)于磷酸鹽工況。文獻(xiàn)1研制的帶負(fù)荷清洗劑有界面活

10、性劑、滲透劑、剝離劑、分散劑、表面致鈍劑組成。3 3 單一組分它以乙二胺四乙酸(EDTA 為代表, 利用EDTA 優(yōu)異的絡(luò)合性能達(dá)到除垢的目的。它也是離線清洗時的清洗劑之一。EDTA 清洗彌補了酸洗的強侵蝕性, 循環(huán)系統(tǒng)安裝拆除工作量大等缺點, 是目前應(yīng)用較多的在線清洗藥劑。EDTA 對多種金屬離子具有很強的絡(luò)合作用, EDTA 的鈉鹽或銨鹽易溶于水, 對常見的鈣鎂垢, 銅26 清洗世界第12期其二鈉鹽應(yīng)用于低壓鍋爐的清洗, 當(dāng)壓力較低, 溫度低于140 時, EDTA 鈉鹽與銨鹽都處于穩(wěn)定狀態(tài)。以EDTA 的二鈉鹽為例, 當(dāng)其與二價金屬離子作用時產(chǎn)生氫氧化鈉, 使溶液p H 升高, 產(chǎn)生了三

11、鈉鹽, 并可與三價金屬離子起絡(luò)合反應(yīng), 與此同時, 溶液的p H 升高到8以上, 對鍋爐金屬具有鈍化作用。4 清洗實施實施鍋爐在線化學(xué)清洗比常規(guī)停車清洗簡單, 易于實施, 但也要注意一些問題, 以保證清洗效果達(dá)標(biāo)。在實施鍋爐在線化學(xué)清洗時, 要停止?fàn)t水的磷酸鹽處理。4 1 加藥量為保證鍋爐在線化學(xué)清洗的效果, 確定合適的加藥量是十分必要的。使用的藥劑不同和鍋爐容量的不同, 加藥量不同。以 運行凈 為例, 可根據(jù)鍋爐水體積、蒸發(fā)量等參數(shù)進(jìn)行計算, 如420t/h鍋爐, 加藥量為2067kg , 每天加入1008kg , 分三班加入, 每班一次性加入336kg , 兩天加完; 復(fù)合絡(luò)合劑濃度0 8

12、2 5mg /L; EDTA 初配質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%。4 2 加入點根據(jù)使用鍋爐在線化學(xué)清洗劑的種類選擇合適的加藥點。 運行凈 可加入鍋爐補給水中即可; 復(fù)合絡(luò)合劑的加藥位置在高壓給水管的直管段上; 單一組分藥劑利用爐水加藥系統(tǒng)即可。4 3 清洗參數(shù)監(jiān)控商品清洗劑運行凈使用溫度<350 時不揮發(fā), 當(dāng)溫度>350 時, 藥劑會自行分解失效, 凡爐水溫度 350 的鍋爐, 不宜使用; 復(fù)合絡(luò)合劑濃度0 82 5mg /L, 爐水pH 9 010 0, 給水加氨和聯(lián)胺, pH 控制在8 59 3; 單一組分以EDTA 為例, 初配質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%, 排放時質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1 5%, p H 5 5

13、5 7, 結(jié)束時p H 8 0, 溫度130150 。4 4 清洗時間商品清洗劑以運行凈為例, 在鍋爐滿負(fù)荷的情況下, 清洗時間30天, 鍋爐正常運行時, 每天的排污量為其蒸發(fā)量的15%, 清洗結(jié)束后, 鍋爐正常運行至少7天, 防止停爐降溫過程中爐水內(nèi)污垢沉積; 復(fù)合絡(luò)合劑和單一組分藥劑根據(jù)鍋爐結(jié)垢量的大小約需一至三個月的時間進(jìn)行除垢。4 5 鍋爐參數(shù)要求商品清洗劑以運行凈為例, 鍋爐滿負(fù)荷運行, 每天的排污量為其蒸發(fā)量的15%; 使用復(fù)合絡(luò)合劑清洗時, 鍋爐正常運行, 加強水質(zhì)監(jiān)測, 加大排污量; 單一組分藥劑清洗時, 鍋爐正常運行或在額定出力10%負(fù)荷下, 鍋爐連續(xù)排污打開, 定期排污控制

14、在34h 一次。5 清洗效果評價在線化學(xué)清洗效果評價與常規(guī)清洗的效果評價不同, 其腐蝕速度、除垢率及鈍化等指標(biāo)均具有特殊性。5 1 腐蝕速度實際清洗過程的腐蝕速度不像常規(guī)清洗比較容易得到, 但可以通過懸掛腐蝕指示片的方法得到, 但要在清洗前后停運設(shè)備裝入腐蝕指示片; 最好的方法是使用電化學(xué)的方法進(jìn)行腐蝕情況測試, 以得出實際的腐蝕速度結(jié)果。以線性極化法為佳, 它能夠快速測出腐蝕率, 且可以測出很低的腐蝕率, 即可以測出無法用肉眼觀察、又不能用失重法檢測的結(jié)構(gòu)件的腐蝕2。5 2 除垢率除垢率是評價清洗效果的重要指標(biāo), 可以采用清洗前后割管進(jìn)行測試的方法, 但影響設(shè)備的運行; 最好采用計算法得出此

15、項指標(biāo), 通過測試鍋爐排污水中的結(jié)垢類離子含量, 折算出垢的去除總量, 進(jìn)而得到實際清洗過程的除垢率。5 3 鈍化膜只要有清洗后的試樣, 鈍化膜質(zhì)量完全可用常(下轉(zhuǎn)第42頁表2 含油污水除油處理試驗測試結(jié)果測試項目污水處理能力/(m 3 h -1排放污水含油量/(m g L -1 合同參數(shù)1010測量值12 32 56611 57 08513 73 458平均值12 754 3613 結(jié)束語油-水分離環(huán)節(jié)是機械清罐技術(shù)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié), 從節(jié)能、環(huán)保和安全的角度出發(fā), 提高其自動化水平, 配合機械清罐的其他設(shè)備, 既實現(xiàn)了熱水清洗階段的浮油回收, 又解決了清洗結(jié)束后污水的除油達(dá)標(biāo)排放, 是一種

16、先進(jìn)的設(shè)備裝置。在國家大力興建原油儲備罐的今天, 機械清罐技術(shù)必然會得到大力推廣和應(yīng)用, 而解決了其設(shè)備油-水分離環(huán)節(jié)的短板, 將進(jìn)一步提高機械清罐技術(shù)的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1徐鋒 機械清罐的效益分析J 清洗世界, 2008, 24(11:26-292張立江, 馮輝, 張雅杰 氣浮法處理含油廢水的研究D .河北:華北電力大學(xué), 2004(上接第27頁規(guī)清洗對其評價的方法進(jìn)行評價; 也可以使用腐蝕數(shù)據(jù)和清洗完成后水汽品質(zhì)進(jìn)行間接評價。6 應(yīng)用案例6 1 運行爐復(fù)合絡(luò)合劑用于230t/h運行爐的在線清洗, 其參數(shù)為:型號T -230-2, 出力230t/h, 工作壓力10 78M Pa , 過熱器壓力9

17、 8M Pa , 過熱器出口溫度510 , 給水溫度200 , 汽包內(nèi)飽和溫度317 。由于復(fù)合絡(luò)合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0 5%, 省煤器除垢率為78 5%, 水冷壁的除垢率不高, 通過水質(zhì)監(jiān)測, 清洗效果明顯3。6 2 基建爐鍋爐型號為HG -670/13 7-YM 型亞臨界自然循環(huán)汽包爐, 出力670t/h, 工作壓力13 7M Pa 。該鍋爐使用 特種清洗劑 進(jìn)行了在線清洗, 結(jié)果為系統(tǒng)干凈、鍍膜均勻, 吹管期間汽水水樣清澈透明, 試運期間汽水品質(zhì)良好4。7 結(jié)束語鍋爐在線化學(xué)清洗對于要求連續(xù)生產(chǎn)的鍋爐除垢提供了一條途徑, 具有諸多的優(yōu)點。但具體使用時, 應(yīng)注意鍋爐的垢量不宜太高, 厚度以小于3mm 為宜; 清洗期間鍋爐排污量較大, 要做好排污水熱能的回收利用和水的利用, 以達(dá)到最好的綜合性效果。隨著鍋爐在線化學(xué)清洗技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用