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化学清洗液的试验方法

发布时间：2011/1/22 阅读次数：1119 字体大小: 【小】【中】【大】

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热电厂240t /h循环流化床锅炉型号为YG一240/9.8一M1，锅炉炉膛部分分成左、右、前、后4个水循环回路，5根(6325 mm x 20 mm大直径集中下降管由锅筒引出后布置在炉前，再由0159 mm和0133 mm管子引人各下联箱。其中4根大直径集中下降管经分散管和左、右、前、后4个下联箱，分供前、后、左和右墙水冷壁，另外1根大直径集中下降管专供翼形水冷壁。

化学清洗范围包括锅筒及内部装置、省煤器和水冷系统(水冷壁、下降管、上下联箱及连接管)。清洗系统水容积见表1。

表1油洗系统水容积/m

项目	系统水容积
锅筒	23.68
省煤气	34.00
水冷系统	49.62
临时系统	25.0

1 化学清洗系统回路、工艺流程

1.1 化学清洗系统回路

为了满足酸洗和冲洗时对流速的要求，避免采用过大的耐酸泵和不影响其它炉的正常生产，常将水冷壁管分成几个回路，每次流动酸洗其中一个回路，其余回路处于静置浸泡中。经过一段时间后再切换为其它回路进行流动酸洗。采用分成几个回路的酸洗方案，不但酸洗效果好，而且容易实现。因此，考虑到大直径集中下降管和下联箱的连接情况，将水冷壁和省煤器分为炉膛水冷壁、翼形水冷壁和省煤器。锅炉化学清洗分为2个回路，分别见图1、图2。

1.2 清洗循环流速及清洗泵

根据锅炉化学清洗的经验，水冷壁清洗流速应在0.1一0.3 m /s，省煤器清洗流速0.1一0.2m/s，清洗泵流量200一400 vh。泵扬程应大于锅炉锅筒静液位和系统流动阻力之和(约为65MH20)。根据上述考虑，清洗选用的临时进液和回液母管内径应大于150 mm，选用2台流量为350 dh的清洗泵。

1.3 化学清洗系统

化学清洗系统工艺流程见图3。

1.4 有关临时回路安装的说明

(1) 临时管道与省煤器连接。给水操作台之后的止逆阀与给水管道接1根必108 mm x 4 mm的临时管道，作为临时管道接口。

(2) 临时管道与四周水冷壁的连接。分别分2路从下联箱手孔处接人炉膛水冷壁:翼形水冷壁下降管手孔处连接临时管。

(3) 锅筒临时水位计。锅筒正式水位计酸洗前不接，阀门连接好，接1根032 mm的透明塑料管作临时水位计。

(4) 锅筒溢流。锅筒事故放水管在锅筒内接高至锅筒4/5处，底部在8m处割断，引1根扔7mm x 3.5 nvn管道至清洗箱。

(5) 锅筒排氢。将锅炉锅筒自用蒸汽管或空气阀接高，作为锅筒排氢管。

(6) 锅筒内部装置。锅筒内部汽水分离装置在化学清洗前予以拆除，在集中下降管口加装020 mm左右的节流孔板，并采用临时措施进行可靠固定，以避免清洗液经过下降管造成短路。

(7) 过热器保护。为了避免酸洗及酸性气体进人过热器，对过热器造成损坏，在锅筒内饱和蒸汽引出管内加装木塞，或不连接加以堵塞。锅筒内旋风分离器进行了拆除，在酸洗箱中进行了清洗。

(8) 水、汽供应。YG一240/9.8一M1型锅炉正式除盐水系统在酸洗之前正常供水，除盐水引1根0108 mm x 4 mm临时管至清洗箱，酸洗用除盐水约700一100 t/h。工业水母管引1根0108mm x 4 mm临时管至清洗箱，酸洗用工业水约200一300 t/h。引1根057 mm x3.5 mm临时蒸汽管至清洗箱，要求所用蒸汽符合下列参数:压力0. 8 MPa,温度250℃，最大流量15 t/h、总用量100一200 t,

(9) 临时阀门安装在锅炉零米层清洗箱附近，便于操作。

清洗箱→清洗泵→临时进液母管→ 省煤气、翼形水冷壁→ 锅筒→炉膛水冷壁→临时回液母管→清洗箱

图1 化学清洗一回路

清洗箱→清洗泵→临时进液母管→炉膛水冷壁→ 锅筒→翼形水冷壁→临时回液母管→清洗箱

图 2 化学清洗二回路

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图3 240 t/h循环流化床锅炉化学清洗系统图

2 化学清洗工艺步骤

化学清洗步骤见表2(2005年6月28一30日)。

3 结果检测

(1) 外观检查。

清洗结束后，检查锅筒内壁，锅筒中心线以下金属表面已清洗干净，表面形成深灰色的钝化膜。锅筒底部有较少的沉积物，说明锅炉受热面的氧化轧皮和焊渣已清洗脱落，沉积在锅筒底。

(2)腐蚀指示片的腐蚀状态见表30

(3)化学清洗质量标准和验收见表40

4 结语

本次清洗后锅炉内表面已清洗干净，无残留物，无镀铜，并且形成完整的深灰色钝化膜，无点蚀及二次锈，总腐蚀量<34.928 g/m2，腐蚀速率<2 .68 6g /(m 2. h ) ，酸洗质量达到优良。

表2 化学清洗步骤

在化学清洗中清洗液的选择确定是非常重要的工作，它对化学清洗设备的保护起着决定性作用，也是制定化学清洗方案的主要依据。清洗液的选择一般要经过垢样分析、清洗剂选择、缓蚀剂选择等试验，通过试验结果的数据并兼顾各方面因素，从实际出发以科学的态度和方法来确定化学清洗中的清洗液配方，即清洗剂的种类、浓度和缓蚀剂的种类、浓度，以及清洗液的使用温度、清洗时间等。通过实验室的各项试验能提出相对较符合实际的清洗液配方，以避免清洗液选用中的盲目性、单一性等痹病，提高化学清洗的保险系数，确保清洗设备的安全，以防发生各种设备损坏事故。以下就选择试验中的垢样分析、清洗剂的选择、缓蚀剂的选择等分别进行讨论。

二、垢样分析

垢样分析顾名思义就是采取被清洗设备的污垢样品，进行成分的定性或定量分析，通常以定性分析为多，本文主要简单讨论普通垢样的定性分析方法，而对一些特殊的有机化合物垢等不作讨论。垢样分析是确定清洗液配方的首工作，其分析结果能提供污垢的主要成分，是确定清洗剂选择范围的主要依据。

1.取样

取样是垢样分析的第一步工作，其基本要求是所取的垢样具有代表性。采取量一般在100～200g左右，在满足实验需要量的同时留有一定的保留量，以备复查考证。

2.定性分析

(1)仪器与试剂

A.药物天平

B.常用玻璃器皿

C.HCl 5% (CP)

D.BaCl2 10% (CP)

E.NaF 0.5% (CP)

F.乙醚

(2)试验步骤

用天平称取重约5g大小的垢样5块，分别置于编有序号的100ml烧杯中，先在1号烧杯中加入5%HCl30ml左右观察垢样，记录其变化状况；然后按序在2号烧杯中加入10%BaCl230ml左右观察垢样，记录其变化状况；在3号烧杯中加入0.5%NaF30ml左右观察垢样，记录其变化状况；取4号烧杯将垢样用研钵研碎后，移入烧杯中加入50ml左右乙醚溶剂观察垢样，记录其变化状况。最后将记录的试验结果按表1的鉴定方法说明来判断垢样的大致组成。应该指出的是污垢组成是十分复杂的，除单一型污垢外，混合型垢也是常见的，所以通常要经过几步的鉴别试验才能确定垢样的主要成分，但对某些简单的单一型垢样经一步或二步试验基本确定后，不一定要每步鉴别试验都做。

一污垢成分简易鉴定方法说明

1.鉴定试验结果：加入5%HCl后，垢块溶解，同时生成大量气泡，溶液剩余残渣量极少。污垢成分：碳酸盐垢

2.鉴定试验结果：在HCl中几乎不溶解，无气泡产生，加入10%BaCl2溶液后产生大量白色沉淀。污垢成分：硫酸盐垢。

3.鉴定试验结果：在HCl中不溶解，加入0.5%NaF可缓慢溶制。污垢成分：硅酸盐垢

4.鉴定试验结果：加入5%HCl后即可溶解，其酸液呈黄绿色。污垢成分：氧化铁垢

5.鉴定试验结果：将乙醚加入研碎垢样中，乙醚液层呈浅黄颜色，不溶的垢呈灰白色。污垢成分：油垢。

3.定量分析

除上述的常用定性分析方法外，对一些特殊的垢样，有时要求作定量分析。定性分析的结果是垢样的大致成分，而每种成分在垢样中所占的比重是不知道的，只有借助于定量分析来确定各种成分的含量，定量分析是在定性分析基础上进了一步，它对选择确定清洗某些重要大型设备的复杂污垢是有利的。定量分析可采用容量法、重量法或仪器分析等测定方法，一般文献均有报道，本文就不介绍了。

三、清洗剂的选择

通常，在经过垢样分析或通过设备所经物料的调查大致确定其垢样组成，并结合设备材质等了解后，就可进行清洗剂的选择(清洗剂主要指的是酸性清洗剂，常用的有无机和有机酸)。根据垢样组成，被清洗设备材料的性质，先确定可选清洗剂的范围，而后经过科学的试验方法来选定所用清洗剂的品种、浓度、使用温度等。

1.清洗剂的选择原则

选择清洗剂时一般应掌握以下原则：在保证一定时间溶垢的前提下，选用低浓度、常温、安全、经济的清洗剂。

2.试验方法

(1)仪器与试剂

A.药物天平

B.磁力加热搅拌机

C.常用玻璃器皿

D.计时钟

E.各种浓度的无机、有机酸(CP)

F.其它化学试剂

(2)选择试验用清洗剂的确定

试验用清洗剂要根据设备的材质、垢样的状况与组成等情况来确定，在此要着重指出的是不锈钢材质的设备清洗是不允许选用盐酸的，因盐酸酸洗中残余的氯离子会引起不锈钢产生应力腐蚀和晶间腐蚀破裂。一般情况下可选用两种清洗剂，每种清洗剂选用清洗中常用的高、低两种不同浓度，共四种选择用清洗试剂，但对一些复杂，特殊的垢样选择范围要宽，可多选用一些试验用清洗剂，对某些复杂的有机垢样要选用特殊的针对性清洗剂。

(3)试验步骤

用药物天平分别称取相同重量(5～10g)的垢样4块置于标有编号的4只100ml烧杯中，分别加入不同的选择用酸60～70ml左右，将试验开始的时间按序号分别记录在试验报告单上，然后仔细观察杯中垢样形态的变化，将烧杯中垢样基本溶解后的时间与其它试验结果分别记录在报告单上。如经相当一段时间后垢样都不溶，这时可考虑采用加温搅拌的方式，将烧杯分别放置在磁力加热搅拌机上，放入磁性搅棒，打开搅拌，调节适当转速(如搅拌有困难，可将垢样敲碎)开启加热器调节温度由低到高，逐渐上升，但不得超过常用缓蚀剂最高使用温度，否则将会对缓蚀剂的使用带来问题，试验步骤仍按上述进行并记录试验的温度等。加温后垢样还不溶，就要考虑采用特殊的针对性化学溶剂，这种情况大多是复杂的有

机垢，要根据设备所走物料的分子结构来选择清洗剂。

3.清洗剂的选定

根据上述试验的结果和清洗剂的选择原则并结合实际情况就可确定所选的清洗剂。一般情况下以溶垢的时间为尺度，溶垢时间越短，表明清洗剂对垢样溶解性能越好，因而要选择溶垢时间最短的清洗剂。如溶垢时间相差不大，在考虑溶垢时间的同时主要从清洗剂选择原则及操作难易等方面衡量，综合分析后，再确定适宜的清洗剂，另外对一些特殊清洗剂确定还要顾及到其它一些因素。

四、缓蚀剂的选择

在确定清洗剂后，最后一项试验工作就是缓蚀剂的选择，它是确定清洗液配方的重要一步，选择得如何，对设备清洗至关重要，因为一种较理想的清洗液不仅能清除垢物，更关键的是在除垢的同时不能损伤和破坏被清洗设备，否则清洗本身就失去了意义。缓蚀剂的选择试验通常是根据清洗剂种类、使用温度、浓度等确定一个缓蚀剂的选择范围，然后依据试验的结果，结合各种因素和实际情况来确定缓蚀剂的种类、使用浓度等。

1.试验方法

(1)仪器与试剂

A.万分之一分析天平

B.恒温水溶

C.药物天平

D.常用玻璃器皿

E.计时钟

F.各种材质的试验挂片(规格50×25×2mm)

G.各类型缓蚀剂

H.其它化学试剂

(2)选择试验用缓蚀剂的确定

选择试验用缓蚀剂的范围要根据确定的清洗剂种类、性质、浓度、使用温度等条件：一般选择两个种类；两种浓度，共四份选择用缓蚀剂。但对一些特殊的情况选择范围可宽一些。

(3)试验步骤

取编有序号的150ml烧杯4只，分别加入确定后的试验用清洗剂100ml和大小适宜的污垢样块，然后用分刻度移液管按比例分别加入确定已作记录的不同种类与浓度的缓蚀剂，用玻璃棒混匀后按序分别放入编有序号并已称重的试验金属挂片，同时记录下试验起始的时间(如不是常温而有温度要求的，就要将烧杯放置在控制一定温度的恒温水浴中)，试验一般控制在8～12小时(时间长短对试验本身没有大的影响，但为试验所得腐蚀率数据的准确性，通常提倡试验时间长一些)试验结束后，用钳子取出金属挂片，先在自来水中冲刷干净，然后用无水乙醇脱水后放置于干燥中2～3小时(挂片试验前也要放置在干燥器中相同的时间)，最后取出后用分析天平分别称取金属挂片的重量，记录在试验报告单上，根据金属挂片的失重，挂片的表面积等按下式计算出各组挂片的腐蚀率。腐蚀率的单位有腐蚀深度指标毫米/年与腐蚀重量指标克/米2·小时，两种单位可相互换算，通常采用腐蚀深度指标。

腐蚀率，克/米2·小时

式中：

V-——腐蚀速度(克/米2·小时)

g0——表示试样腐蚀前重量(克)

g——表示试样腐蚀后重量(克)

S——试样的表面积(米2)

t——腐蚀的时间(小时)

腐蚀率，毫米/年

式中：

d——金属密度(克/厘米2)

VL——腐蚀速度(毫米/年)

2.缓蚀剂的选定

根据试验结果即各组挂片的腐蚀率和其它一些因素可确定所选缓蚀剂的种类与使用浓度。通常腐蚀率越小表明其缓蚀剂性能越好，故一般选定腐蚀率小的挂片试验组的缓蚀剂为中选缓蚀剂。但当几种缓蚀剂的缓蚀能力相差不大，即各组试验挂片的腐蚀率接近时，就要从经济、低浓度、安全诸方面考虑确定。应该指出的是，所中选的缓蚀剂缓蚀能力必须达到化学清洗的要求，即试验挂片的腐蚀率要小于10毫米/年(实验室所获得的腐蚀率试验数据与实际清洗时对设备的腐蚀率有一定差距，故实验室对腐蚀率的要求应高一些)，否则就要重新选择，这种情况较为少，可能是由于垢样的某种化学组分破坏了缓蚀剂的性能。

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