新安裝鍋爐在制造過程中經常會形成軋制鐵鱗及帶硅氧化鐵皮,雖然出廠時常常在鍋爐內件等設備內涂覆防蝕油劑,但因暴露空氣的時間太長,難免使金屬表面進一步腐蝕,形成腐蝕產物,這些腐蝕產物如不徹底清除,將對運行后的鍋爐帶來很大危害。如爐管發生沉積物腐蝕、爆管、鍋水水質指標不合格等。影響了鍋爐調試到正常運行的時間等[1]。 所以對新安裝鍋爐進行化學清洗是十分必要的。本文根據某材料公司XG-45/5.3-1M新安裝鍋爐的結垢情況,有創造性地提出了采用“低濃度HEDP”清洗劑清洗的方法,通過實踐,不僅減少了HEDP的使用量,而且節約了清洗時間,清洗效果非常顯著。
2 鍋爐設備及清洗方法
2.1 鍋爐概況
本鍋爐為某材料公司的循環流化床鍋爐,型號為XG-45/5.3-1M。鍋爐的結構為:單鍋筒、全鋼架、外置高溫分離器。受熱部位為水冷壁、過熱器、省煤器。給水溫度為150℃,主蒸汽溫度為450℃。清洗前對安裝后的鍋爐進行內部檢查,發現鍋爐水系統結垢量已達到187g/m2 以上,銹垢厚達0. 3mm,嚴重處銹垢接近1mm。經現場刮取垢樣外觀檢查為質地堅硬,呈紅褐色,沒有很明顯的分層現象。成分分析為氧化鐵垢占約占90%,是主要成分,同時泥沙及難溶附著物約占10%。
2.2 鍋爐化學清洗范圍
化學清洗范圍為:省煤器 、汽包、水冷壁及下聯箱、下降管等水系統,水容積約50m3 。2.3 清洗液的確定
(1)鍋爐一般化學清洗中常用的清洗劑有鹽酸、EDTA、氫氟酸等,使用該類清洗劑,工藝成熟,清洗效果也很好,但清洗流程復雜,工藝繁瑣[2]。HEDP化學名稱為羥基乙亞基二膦酸,化學結構式:
其溶解金屬表面的氧化物,其絡合物穩
定常數見表1[3]。反應產生的H+ 不僅能維持清洗液的酸度,而且能增清洗強度。作為鍋爐清洗劑,有易溶于水,無毒無害。清洗工藝簡單,除銹效果顯著,節水減排等優點。在工業設備長期清洗實踐中[4],通過調整清洗劑濃度及加入助劑的方法,HEDP清洗劑實際清洗效果良好,無明顯的腐蝕現象。
(2)為保證清洗效果,同時防止鍋爐的腐蝕等,在清洗前,需對清洗液的濃度影響清洗的效果和質量進行了清洗動態小實驗。根據實驗結果,結合XG-45/5.3-1M新安裝鍋爐的實際情況,確定了可采用HEDP為主清洗劑的低濃度清洗配方清洗工藝。
實驗數據表明,當HEDP濃度為1%時,清洗效果和腐蝕速度完全符合DL/T794-2001《火力發電廠化學清洗導則》的要求。而HEDP的濃度大于等于3%后,盡管管樣的清洗徹底,但是腐蝕速率較大,考慮到在生產及運輸過程中帶入油垢及其它污垢,實際上清洗劑為1%HEDP液,1.5%助劑,滲透劑0.05%,消泡劑0.05%[5]。
2.4 清洗工藝
在清洗前對過熱器加入氨及聯胺的除鹽水進行保護。圖1給出了新安裝鍋爐清洗的三個強制循環回路,是為保證有利于清洗液充分混合,確保各個部位濃度均勻。三個強制循環回路主要為:
(1)回路1為清洗箱到汽包,再從前后左右水冷壁管、集中下降管至前后左右下集箱,最后匯集到清洗箱;
(2)回路2從清洗箱流到汽包,至前左水冷壁管、集中下降管,再到前左下集箱匯集到清洗箱;
(3)回爐為清洗箱出發到汽包,至后右水冷壁管、集中下降管,再到后右下集箱匯集清洗箱。在回路中使用節流裝置對集中下降管進行節流。
3 清洗步驟
(1)根據化學清洗工藝確定的實際清洗步驟為: 水沖洗―1%HEDP清洗劑酸洗―水沖洗―鈍化,在實際清洗過程中尤其要控制好HDEP的加入方式,分三次加入酸洗劑,每15分鐘測一次HEDP濃度,同時加入助劑,調整pH達到6.8左右。用HEDP相對于其它清洗來說,工藝上少了一個漂洗工序,用除鹽水置換部分酸洗液后,向循環箱內加藥劑,按酸洗回路打循環,當系統內循環水pH值達到8以上,系統轉入鈍化工藝。在大循環條件下,調pH,常溫下鈍化。
(2)新安裝鍋爐爐清洗過程中,總鐵含量隨清洗時間的變化關系。清洗初期隨著清洗時間的增加,清洗液中的總濃度逐漸增加,當清洗時間超過7.5小時后,隨著清洗時間的增加,溶液中總鐵值的變化趨于平緩,清洗時間超過10小時,溶液中的總鐵含量略有下降。總鐵與時間的變化曲線表明,當清洗超過12小時后,可轉入鈍化。根據測試的總鐵及HEDP的濃度,確定清洗終點。
(3)新安裝鍋爐化學清洗過程中,總鐵含量隨清洗時間的變化值,在清洗的過程中,通過加助劑,清洗劑的pH值控制在6.0-7.0,在保證清洗質量的前提下,做到了清洗的更環保、安全。
通過實際操作中,對新安裝鍋爐的化學清洗要達到良好的清洗效果必須做到:
(1)在HEDP低濃度清洗過程中,及時監測清洗劑的pH值和總鐵值,當pH值保持不變時,可進入正常清洗階段繼續清洗,每隔一定時間測定總鐵及pH值。
(2)配藥階段要做到濃度均勻,配藥時間短。在配酸的同時加入助劑。
(3)清洗時,酸洗液濃度應維持在0.2-0.5m/s,不得大于1 m/s。
(4)化學清洗前應做好汽包的除銹垢及“堿煮”。4 清洗效果
HEDP清洗后,打開監視管及汽包進行檢查,發現銹垢基本清洗干凈,除垢率達90%以上,被清洗的金屬表面清潔,無殘留氧化物和焊渣,無鍍銅現象,無明顯金屬粗晶析出的過洗現象,表面形成良好的鈍化保護膜,無二次浮銹,無點蝕。固定設備上的閥門在清洗過程中未受損。通過測試分析發現在清洗過程中的實際腐蝕速率為1.0g/ (m2・h),腐蝕總量為13.1 g/ m2[6],一年后經鍋爐內部檢驗,鍋爐內壁保護膜良好。
作者:佚名 來源:中國水處理網