鍋爐化學清洗

1、鍋爐化學清洗鍋爐化學清洗廣州承壓院廣州承壓院張輝張輝 1.水垢的形成原因水垢的形成原因 鍋爐在運行和使用一段時間后，一些水質(zhì)或前水處理不好的鍋爐，由于水在汽鍋內(nèi)受熱后沸騰蒸發(fā)的結(jié)果，為水中的雜質(zhì)提供了化學反應和不斷濃縮的條件。當這些雜質(zhì)在鍋水中達到飽和時，便有固體物質(zhì)析出。所析出的固體物質(zhì)沉積在受熱面上，稱之為水垢。 2.水垢的種類水垢的種類水垢類型水垢類型顏色顏色鑒別方法鑒別方法碳酸鹽碳酸鹽為主的水垢為主的水垢灰白色灰白色或者白色或者白色在在5%8%鹽酸溶液中，大部分可以溶解，鹽酸溶液中，大部分可以溶解，同時會產(chǎn)生大量氣泡，反應結(jié)束后，溶液中同時會產(chǎn)生大量氣泡，反應結(jié)束后，溶液中酸不溶物較少

2、酸不溶物較少氧化鐵氧化鐵為主的水垢為主的水垢棕褐色棕褐色常溫下，在稀鹽酸中溶解較緩慢，溶液呈黃常溫下，在稀鹽酸中溶解較緩慢，溶液呈黃綠色；加氫氟酸或者在硝酸中能夠較快的溶綠色；加氫氟酸或者在硝酸中能夠較快的溶解，溶液呈黃色解，溶液呈黃色硅酸鹽硅酸鹽為主的水垢為主的水垢灰白色灰白色常溫下，在鹽酸溶液中基本不溶解，加熱后常溫下，在鹽酸溶液中基本不溶解，加熱后垢的其他成份部分的緩慢溶解，有透明狀砂垢的其他成份部分的緩慢溶解，有透明狀砂粒沉淀物，加入粒沉淀物，加入1%HF或者或者NaF可以有效溶可以有效溶解解硫酸鹽硫酸鹽為主的水垢為主的水垢黃白色黃白色或者白色或者白色在鹽酸溶液中很少產(chǎn)生氣泡，溶解很少

3、，加在鹽酸溶液中很少產(chǎn)生氣泡，溶解很少，加入入10%氯化鋇溶液后，有大量白色沉淀生成氯化鋇溶液后，有大量白色沉淀生成 3.水垢的危害水垢的危害 水垢是蒸汽鍋爐的“百害之首”，是引起蒸汽鍋爐事故的主要原因，其危害性主要表現(xiàn)在： (1)浪費大量燃料 因為水垢的導熱系數(shù)只有鋼材的幾十分之一，所以當受熱面結(jié)垢后會使傳熱受阻，為了保持鍋爐一定的出力，就必須提高火側(cè)的溫度，從而使向外輻射及排煙造成熱損失。由于蒸汽鍋爐的工作壓力不同，水垢的類型及厚度不同，所浪費的燃料數(shù)量不同，根據(jù)試驗和計算，水垢的厚度和損耗燃料有如下比例： 水垢厚度水垢厚度/mm 0.8 2.82 3.18 12.7 19.05 多耗燃料

4、多耗燃料 4% 18% 38% 60% 90% (2)容易使鋼板、管道因過熱而被燒損 因為鍋爐結(jié)垢后，又要保持一定的工作壓力及蒸發(fā)量，只有提高火側(cè)的溫度，但是水垢越厚，導熱系數(shù)越低，火側(cè)的溫度就得越高。一般說來鍋爐火側(cè)的溫度在900左右，而水側(cè)的溫度在190左右。當沒有水垢時鋼板的溫度在230左右，一旦結(jié)垢1mm左右，鋼板的溫度比無垢時提高了140左右。20#鋼板當溫度達到315時，金屬的各項可塑性指標開始下降，當達到450時，金屬會因過熱而蠕動變形。所以鍋爐結(jié)垢是很容易使金屬被燒損的。 (3)增加檢修費用和降低使用壽命 蒸汽鍋爐因水垢而引起的事故大約是蒸汽鍋爐事故總數(shù)的三分之一，還是上升趨勢

5、，不但造成設備的損壞，也威脅到人身的安全。因此，在給水合格的情況下，鍋爐運行時應嚴格控制鍋內(nèi)用水達到國家標準，并在運行中防止水垢的生成，而且結(jié)垢后，需及時進行處理，必須徹底防止及清除鍋爐爐內(nèi)水垢及控制水質(zhì)。要解決以上問題，目前最科學的方法是在鍋爐運行加入綜合性能好，功效全面的藥劑運行保養(yǎng)及定期清洗除垢。工業(yè)鍋爐清洗條件工業(yè)鍋爐清洗條件 根據(jù)TSG G5003-2008鍋爐化學清洗規(guī)則的規(guī)定，工業(yè)鍋爐化學清洗包括堿洗和酸洗，當水垢或者銹蝕達到以下程度時應當及時進行除垢或者除銹清洗：1、鍋爐受熱面被水垢覆蓋80%以上，并且水垢平均厚度達到1mm以上；2、鍋爐受熱面有嚴重的銹蝕。由于工業(yè)鍋爐年檢和清

6、洗時一般不割水冷壁管，難以對整個受熱面的水垢厚度和覆蓋面積準確測算，因此水垢覆蓋率通常只能根據(jù)鍋筒（爐膽）、集箱、煙管、對流管、水冷壁管口等可見部位目測判斷。有關鍋爐清洗的法規(guī)和標準有關鍋爐清洗的法規(guī)和標準 由國務院頒布，于2009年5月1日起執(zhí)行的特種設備安全監(jiān)察條例，第二十七條第三款規(guī)定：“從事鍋爐清洗的單位，應當按照安全技術規(guī)范的要求進行鍋爐清洗，并接受特種設備檢驗檢測機構(gòu)實施的鍋爐清洗過程監(jiān)督檢驗”另外在七十九條中規(guī)定：鍋爐清洗過程未經(jīng)檢驗檢測機構(gòu)按照安全技術規(guī)范的要求進行監(jiān)督檢驗的，由特種設備安全監(jiān)督管理部門責令改正；已經(jīng)實施清洗的，責令限期進行監(jiān)督檢驗，并處5萬元以上20萬元以下罰

7、款。 于2009年9月1日起實施的，國家質(zhì)檢總局第116號令高耗能特種設備節(jié)能監(jiān)督管理辦法，第二十三條也規(guī)定了：“鍋爐清洗應當按照有關特種設備安全技術規(guī)范的要求對鍋爐進行清洗，接受特種設備檢驗檢測機構(gòu)實施的鍋爐清洗過程監(jiān)督檢驗，保證鍋爐清洗工作安全有效進行?！卞仩t水（介）質(zhì)處理監(jiān)督管理規(guī)則（TSG G5001-2010）第二十五條 鍋爐清洗分為化學清洗和物理清洗，鍋爐使用單位應當根據(jù)鍋爐的實際情況選擇合適的清洗方法。不得以清洗代替正常的鍋爐水（介）質(zhì)處理工作。 第二十六條 新安裝鍋爐啟用前和在用鍋爐受熱面結(jié)垢、腐蝕程度達到鍋爐化學清洗規(guī)則（TSG G5003）規(guī)定的清洗條件時，應當進行清洗。

8、第二十七條 從事鍋爐化學清洗的單位（以下簡稱清洗單位）應當具備與其承擔的化學清洗工作相適應的專業(yè)技術人員、設備、儀器儀表和質(zhì)量保證體系，具有相應的能力或者相應的資質(zhì)。 鍋爐化學清洗人員應當經(jīng)過化學清洗專業(yè)知識和安全操作知識的培訓。 第二十八條 清洗單位應當按照本規(guī)則與鍋爐化學清洗規(guī)則（TSG G5003）的要求進行鍋爐清洗，對其清洗工作及其質(zhì)量負責。清洗前，清洗單位應當向檢驗機構(gòu)提出鍋爐清督檢驗的申請。僅對鍋爐進行堿洗（煮）或者物理清洗時，不需要進行清洗過程的監(jiān)督檢驗。 鍋爐清洗單位的資質(zhì)由國家鍋爐水處理行業(yè)協(xié)會國家鍋爐水處理行業(yè)協(xié)會評定，分為A/B/C/D四個級別，各個級別范圍如下表： 清洗

9、級別清洗級別允許清洗范圍允許清洗范圍A參數(shù)不限B額定工作壓力不大于9.8MPa的鍋爐及其附屬設備C額定工作壓力不大于2.5MPa的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐D額定工作壓力不大于1.0MPa的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐 清洗能力核查，主要查看清洗單位是否經(jīng)有關部門資質(zhì)評定，具備相清洗能力核查，主要查看清洗單位是否經(jīng)有關部門資質(zhì)評定，具備相應級別的清洗資質(zhì)；清洗工程是否配備了相應的清洗技術負責人；參與應級別的清洗資質(zhì)；清洗工程是否配備了相應的清洗技術負責人；參與清洗的人員（包括技術人員、化驗人員和操作人員等）是否經(jīng)過培訓考清洗的人員（包括技術人員、化驗人員和操作人員等）是否經(jīng)過培訓考核，并持相應的作業(yè)證書。核，并

10、持相應的作業(yè)證書。鍋爐化學清洗規(guī)則（TSG G5003-2008）對鍋爐化學清洗的條件、清洗前的準備工作，垢樣的采集和分析，清洗方案的制定、清洗工藝的確定、清洗介質(zhì)的選用、清洗系統(tǒng)設置、清洗中腐蝕的控制、清洗液加熱方式、清洗過程的化學監(jiān)督、清洗質(zhì)量要求、清洗操作安全以及清洗廢液處理等作出明確規(guī)定，是各類以水為介質(zhì)的鍋爐進行化學清洗時必須遵循的安全技術規(guī)范。 清洗質(zhì)量的要求清洗質(zhì)量的要求清洗單位在清洗后應首先自檢合格，再由鍋爐檢驗檢測機構(gòu)對清洗質(zhì)量進行檢驗，然后拆除清洗系統(tǒng)，恢復鍋爐各裝置，必要時可進行水壓試驗。工業(yè)鍋爐化學清洗質(zhì)量要求： 1、清洗以碳酸鹽或者氧化鐵為主的水垢，除垢面積應當達到原

11、水垢覆蓋面積的80%以上；清洗硅酸鹽或者硫酸鹽為主的水垢，除垢面積應當達到原水垢覆蓋面積的60%以上。必要時可以通過割管檢查水冷壁管的除垢效果； 2、用腐蝕指示片測定的金屬腐蝕速度應當小于6g/(m2.h),腐蝕量不大于80g/m2; 3、金屬表面形成較好的鈍化保護膜，不出現(xiàn)明顯的二次浮銹，并且無點蝕； 4、清洗單位應當采取有效措施，清除鍋內(nèi)酸洗后已松動或者脫落的殘留垢渣，疏通受熱面管子。對于清洗前已經(jīng)堵塞的管子，清洗后仍然無法疏通暢流的，應當由具有相應資格的單位修理更換，確保所有的受熱面管子暢通。 鍋爐經(jīng)酸洗后金屬表面活性較大，為了防止產(chǎn)生新的鍋爐經(jīng)酸洗后金屬表面活性較大，為了防止產(chǎn)生新的銹

12、蝕，清洗后應盡快投入運行，如果不能投運的，應采銹蝕，清洗后應盡快投入運行，如果不能投運的，應采取適當?shù)姆冷P蝕保護措施。取適當?shù)姆冷P蝕保護措施。清洗質(zhì)量不合格及處理原則清洗質(zhì)量不合格及處理原則 1、除垢率不合格：不允許二次清洗，通過人工方法清除，或者更換； 2、腐蝕超標或有點蝕、過洗現(xiàn)象：滿足強度要求可繼續(xù)運行，腐蝕嚴重影響安全則降壓使用或報廢處理； 3、鈍化質(zhì)量不合格：重新進行煮爐鈍化； 4、有鍍銅現(xiàn)象：氨洗去除。 鍋爐化學清洗監(jiān)督檢驗中發(fā)現(xiàn)問題的應出具整改通知鍋爐化學清洗監(jiān)督檢驗中發(fā)現(xiàn)問題的應出具整改通知書，對整改情況確認，如仍然無法達到合格要求，則出書，對整改情況確認，如仍然無法達到合格要

13、求，則出具不合格報告。具不合格報告。清洗方法及內(nèi)容介紹清洗方法及內(nèi)容介紹常用術語：常用術語： 1、節(jié)流：指鍋爐酸洗時，減少下降管內(nèi)清洗液流量，目的是增加水冷壁管內(nèi)清洗液流速，提高清洗效果； 2、監(jiān)視管：安裝在清洗系統(tǒng)中，用來檢查清洗效果的管道，一般運行鍋爐割取受熱強度較大的水冷壁管做監(jiān)視管； 3、腐蝕指示片：判斷清洗液對金屬本體腐蝕的速率，避免產(chǎn)生過洗； 4、緩蝕劑和緩釋效率：加入很少的量就能顯著減緩酸對金屬的腐蝕，并且部影響酸的除垢效率； 5、鈍化：在金屬表面形成均勻而致密的保護膜； 6、漂洗：除去浮銹的一項清洗工藝，在鈍化前完成； 7、氫脆：氫擴散到金屬內(nèi)部使金屬產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象； 8、

14、鍍銅：設備中存在含銅材質(zhì)，在金屬表面析出形成一層黃色的銅，容易氧化成銅垢。清洗方式：清洗方式： 常用的清洗方式主要有：循環(huán)清洗、浸泡清洗、開式清洗和半開清洗和半開半閉式清洗等形式。 循環(huán)清洗是將清洗系統(tǒng)中的清洗液通過清洗泵反復循環(huán)的進行流動清洗； 浸泡清洗是將配好的清洗液注入要清洗的設備內(nèi)，靜態(tài)浸泡一定時間所進行的清洗； 開式清洗是將清洗液以一定的流速一次性流過被清洗的設備，通常只有高壓以上鍋爐采用氫氟酸開式清洗。 清洗系統(tǒng)：清洗系統(tǒng)： 主要指清洗的設備以及為清洗而設的裝置。對于循環(huán)清洗系統(tǒng)通常包括：酸液箱、清洗泵、臨時敷設的管線和閥門以及清洗范圍內(nèi)的循環(huán)回路等，有時還包括監(jiān)視管、加熱裝置及壓

15、縮空氣裝置等。 清洗劑的選擇清洗劑的選擇 1鹽酸 優(yōu)點：優(yōu)點： 清洗能力很強，添加適當?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。 缺點和局限性：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。 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的溶解氧化鐵的能力。 優(yōu)點：優(yōu)點： 酸液的濃度小，溫度較低，添加適當?shù)木徫g劑，對金屬的腐蝕較輕。 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

16、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。 缺點：缺點： 有毒、腐蝕性大，容易燒傷人體。 貨源不充足，價格較高。 3檸檬酸檸檬酸 在檸檬酸溶液中加氨，將溶液的pH調(diào)至3.54.0，檸檬酸與氨生成是檸檬酸單氨，其與鐵離子會生成易溶的絡合物可得到較好的清洗效果。 優(yōu)點：優(yōu)點： 由于鐵離子與它生成易溶的絡合物，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)復雜的高參數(shù)、大容量機組的爐本體系統(tǒng)和爐前系統(tǒng)。 缺點：缺點： 藥品較貴，除垢能力較鹽酸差，對

17、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。 檸檬酸作清洗劑時的工藝條件： (1)檸檬酸溶液應有足夠的濃度，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。 4 EDTA 在溶液中， EDTA能與銅鐵和鈣鎂等金屬氧

18、化物反應，并形成按1:1的比例進行的可溶的穩(wěn)定絡合物，使沉積物絡合溶解，具有較強的除鐵垢能力。 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絡合除垢原理，從弱酸性開始洗爐，依靠爐內(nèi)絡合體系自身的物理化學變化，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清洗技術得到越來越廣泛的應用。 影響清洗效果的主要因素：影響清洗效果的主要因素： 清洗液的濃度 清洗液的pH值 清洗液的溫度 清洗液的流速 緩蝕劑及其他助劑的選擇 優(yōu)點：優(yōu)點： 可同時實現(xiàn)除垢和鈍化，從

19、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。缺點：缺點： 藥品價格高，清洗成本高；它配藥工作量較大，清洗時需要100以上的高溫。 化學清洗添加劑化學清洗添加劑 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。 化學清洗的緩蝕劑應滿足下列要求：化學清洗的緩蝕劑應滿足下列要求： (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

20、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：Fe+Cu2+Fe2+Cu，從而導致鋼鐵腐蝕，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)氨保護溶液。 (2)用木塞或特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，無法進行堵塞時，則應考慮嚴格控制汽包內(nèi)的液位。為此，應拆

21、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。 氫氣的排放氫氣的排放 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，都應安裝無彎頭、并具有一定管徑的排氫管。 化學清洗步驟化學清洗步驟 化學清洗的一般步驟：沖洗沖洗堿洗堿洗酸洗酸洗漂洗漂洗鈍化鈍化。 1水沖洗水沖洗 化學清洗前，先用工業(yè)水對整個酸洗系統(tǒng)進行大流量沖洗，再用除鹽水沖洗。沖洗掉系統(tǒng)中的沉積物。沖洗流速越大越好。 2堿洗堿洗 高壓以上鍋爐：采用0.20.5Na3PO4+0.10.2Na2HPO4

22、。 中低壓爐：采用0.51.0NaOH+0.51.0Na3PO4。 為了進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。應注意，當系統(tǒng)中有奧氏體鋼，不宜采用NaOH。 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.酸洗酸洗 鹽酸（或檸檬酸）清洗時，鹽酸（或檸檬酸）清洗

23、時，采用閉式循環(huán)。在堿洗后，往系統(tǒng)注入適量的鹽酸或除鹽水，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，但實際上應根據(jù)化學監(jiān)督的結(jié)果來判斷酸洗的終點。 當清洗至酸液中全鐵含量和酸度基本穩(wěn)定時，應退出監(jiān)視管進行檢查。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，并進行水沖洗，沖洗至排出水的電導率50S/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速度

24、，腐蝕指示片的腐蝕速度應低于8g(m2 h)。 (4)清洗后鍋爐啟動啟動時的汽水品質(zhì)也是評定清洗效果的一個重要標準，其水平值達到正常運行標準所需的時間越短，則清洗效果越好。 廢液的處理廢液的處理1亞硝酸鈉（亞硝酸鈉（NaNO2）廢液的處理）廢液的處理(1)尿素分解法：尿素分解法： 將尿素用鹽酸酸化后，使亞硝酸根轉(zhuǎn)化為氮氣而除去：(2)氯化銨處理法：氯化銨處理法： 將廢液排入廢液處理池，然后加入NH4C1： 實際氯化銨的加藥量應為理論量的34倍，為加快反應速度可向廢液池通入加熱蒸汽，使溫度維持在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：次氯酸鈣處理法： 將NaNO2排入廢液處