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[化学清洗] 新建机组几种化学清洗工艺的特点

发布时间：2009/6/15 阅读次数：976 字体大小: 【小】【中】【大】

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新建机组几种化学清洗工艺的特点

华北电力科学研究院(北京100045)　　王应高

文　摘　锅炉化学清洗有多种清洗工艺，每种清洗工艺又各有不同的特点，应根据具体情况选用。华北电力科学研究院通过对10台大型新建锅炉的清洗工作，总结了6种清洗工艺的特点及其应用情况。

关键词　新建机组　化学清洗　工艺　特点　效果
　　近年来，华北电力科学研究院在新建机组的锅炉化学清洗工作中，采用常规工艺和新工艺清洗了10台大型新建锅炉，效果良好。清洗的锅炉有盘山发电厂2台500 MW超临界直流炉、张家口发电厂2台300 MW亚临界汽包炉，利港发电厂2台300 MW、1台350 MW亚临界汽包炉，华能北京热电厂2台亚临界直流炉和石景山热电厂1台200 MW超高压汽包炉。本文着重介绍清洗工艺的特点与应用情况

1　几种清洗工艺及其应用情况

1.1　低浓度EDTA二钠盐和硫酸调pH二步清洗工艺

　　盘山发电厂2台500 MW超临界直流炉化学清洗采用了俄罗斯提供的低浓度EDTA二钠盐二步清洗。清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 第一次EDTA酸洗：10～12 g/L的EDTA二钠盐，0.25 g/L的卡布塔克斯，1.5 g/L的OП—10，用H₂SO₄调pH=2.5～3.8，清洗温度100～125℃，清洗时间约10 h；
　　(3) 水冲洗至铁含量小于50 mg/L；
　　(4) 第二次EDTA酸洗。5～7 g/L的EDTA二钠盐，其它条件和第一次酸洗完全相同。
　　(5) 水冲洗，用氨水调pH＞9.5，冲洗至铁含量小于50 mg/L。
　　(6) 钝化，氨水调pH=9.5～10.5，N₂H₄浓度为300～600 mg/L，温度100～120℃，钝化12 h。
　　主要清洗设备为俄供2台1 500 m³／h的固定清洗泵、其它配药设备和两个总容积为14 000 m³的废液贮存池。
　　清洗范围：省煤器、上下辐射区、内置分离器、过热器、汽—汽交换器、再热器、主蒸汽管道、减温水管、除氧器、高低压给水管道和高压加热器。
　　清洗所用药品及水量：EDTA二钠盐、卡普塔克斯、OП-10、浓硫酸、氨水、联胺、生石灰；除盐水约30 000 m³。
　　清洗效果：清洗结束后割开省煤器、下辐射区、过热器等联箱检查，联箱内干净，没有残渣，从锅炉不同部位割管检查，管锈蚀物清洗干净，无点蚀，无二次锈，钝化膜均匀致密，呈黑色；指示片的腐蚀速率为0.01～6.5 g/(m²*h)。
　　该清洗工艺特点：
　　(1) 清洗系统为永久性固定设备和系统，适应于大系统操作和全热力系统清洗；
　　(2) 大流量清洗泵对系统冲洗效果好，但一次性投资大；
　　(3) 清洗效果良好；
　　(4) 药品价格昂贵，除盐水耗量大；
　　(5) 清洗时间长，每台锅炉清洗耗时长达15天。
1.2　充氮循环氢氟酸清洗亚临界汽包炉工艺
　　江苏利港发电厂1、2号亚临界汽包炉化学清洗采用了充氮循环氢氟酸清洗，清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 碱洗；
　　(3) 水冲洗；
　　(4) 氢氟酸清洗：10 g/L的HF，2～4 g/L的SH 416缓蚀剂，充氮气进行循环，清洗温度55～60℃，清洗时间约4 h；
　　(5) 水冲洗至铁含量小于50 mg/L;
　　(6) 钝化。7.5 g/L的柠檬酸，5 g/L的亚硝酸钠，充氮循环，用氨水调pH＞9.5，温度50℃，钝化约6 h。
　　1、2号锅炉为美国福斯特维勒公司生产的自然循环炉，炉型特殊，没有设计接临时管的部位，无法采用循环方式进行锅炉化学清洗，经过试验，决定采用充氮循环氢氟酸清洗，此工艺为国内首次采用。将氮气充入锅炉下降管内，使下降管内清洗液变成汽水混合物，密度小于1，这样，下降管和水冷壁管内的清洗液形成密度差，使它们之间进行对流，达到循环清洗。
　　清洗范围及容积：省煤器、水冷壁、下降管和汽包水侧；清洗容积320 m³。
　　所用药品：HF(40%)、SH416缓蚀剂、柠檬酸、NaNO₂、氨水、N₂。
　　清洗效果：冷包内清洗干净，保护膜形成，金属表面呈钢灰色，无粉末附着物；水冷壁割管检查，锈皮洗净，呈钢灰色；指示片腐蚀速率小于10 g/(m²*h)。
　　该工艺特点：
　　(1)水冷壁下联箱不需要割开接临时循环管路，系统简单，安装方便；
　　(2) 清洗效果好，费用低，耗水量小；
　　(3) 氮气耗量大，采用此工艺前提条件应保证充足的气源，在6根下降管内保持氮气流量均匀分布是确保清洗系统内循环流速均匀的关键；
　　(4) 氢氟酸为有毒药品，废液必须经过严格处理，符合工业排放标准才能排放。

1.3　氢氟酸循环清洗工艺

　　利港发电厂3号机组亚临界汽包炉化学清洗采用氢氟酸循环清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 氢氟酸循环清洗：10 g/L HF,2～4 g/L的SH416缓蚀剂，清洗温度50～55℃，清洗时间3.5 h；
　　(3) 氮气顶排，水冲洗至铁含量小于50 mg/L;
　　(4) 钝化：5～6 g/L的NaNO₂，氨水调pH＞9.5，温度50～55℃，钝化6 h。
　　清洗范围及容积：省煤器、水冷壁、下降管和汽包水侧；清洗容积为280 m³。
　　清洗药品及水量：HF、SH416缓蚀剂、NaNO₂、氨水；除盐水2 900 m³。
　　清洗效果：汽包锈蚀清洗干净，分界面明显，表面呈钢灰色，无粉末附着物；水冷壁管锈皮洗净，管壁呈钢灰色，无点蚀；指示片腐蚀速率为1.2 g/(m²*h)。
　　该清洗工艺特点：
　　(1) 系统简单，安装工作量小，操作简便；
　　(2) 清洗效果好，腐蚀量小；
　　(3) 清洗时间少，工期短；
　　(4) 药品费用低，耗水量小；
　　(5) 氢氟酸为有毒药品，废液对环境有污染。

1.4　协调EDTA清洗工艺

　　张家口发电厂3、4号亚临界汽包炉化学清洗采用协调EDTA清洗，清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 协调EDTA清洗：40～50 g/L的EDTA，3 g/L乌洛托品，0.3 g/L MBT,1～2 g/L N₂H₄，清洗温度135±5℃，控制pH值循环清洗6～8 h；
　　(3) 钝化：待清洗达到终点清洗液pH＜8.5时，添加NaOH将pH提高至8.5～9.5进入钝化状态，循环钝化6 h；
　　(4) EDTA药品回收。
　　3、4号炉为东方锅炉厂生产的1 025 t/h亚临界汽包炉。
　　清洗范围：省煤器、水冷壁、下降管、汽包、主给水系统、除氧器水箱和主凝结水系统，采用4号低加作为加热器对清洗系统加热升温。
　　清洗用药及水量：EDTA(回收率68%)、片状NaOH、乌洛托品、MBT、N₂H₄、氨水、浓硫酸；除盐水3 000 m³。
　　清洗效果：汽包表面呈钢灰色。无残留氧化皮焊渣；水冷壁、省煤器割管检查，管内表面清洁，锈蚀产物全部洗净，无点蚀，无二次锈，表面呈钢灰色；指示片的平均腐蚀速率为1.03 g/(m²*h)。
　　该清洗工艺特点：
　　(1) 临时系统较简单；
　　(2) 清洗时间较短，清洗工艺对各种钢材都适用，清洗效果好，腐蚀速率小，安全可靠；
　　(3) 固定设备一次性投资大，药品昂贵；
　　(4) 配药时间长，工作量大，而且不易掌握；
　　(5) 清洗温度要求高；
　　(6) EDTA药品回收时间较长，回收消耗的H₂SO₄量巨大。

1.5　氢氟酸开路清洗工艺

　　华能北京热电厂1、2号亚临界直流炉化学清洗应用了氢氟酸开路清洗。
　　清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 开路清洗：10～12 g/L HF,2～3 g/L SH 416，清洗温度50～55℃，清洗流量约650 t/h，系统流速约0.5～1.0 m/s；
　　(3) 闭路循环清洗1 h；
　　(4) 水冲洗至铁含量小于50 mg/L；
　　(5) 钝化：用氨水调pH=9.　5～10.　5，采用联氨钝化，温度100～120℃，循环钝化12 h；
　　(6) HF废液处理。
　　这两台锅炉均为德国Babcock公司和武汉锅炉厂生产的830 t/h亚临界复合循环液态塔式直流锅炉，系供热机组，锅炉没有再热器。
　　清洗范围、容积及设备：高压加热器、省煤器、水冷壁、过热器、主蒸汽管道、除氧器水箱、减温水管、启动分离器及其相关管路；清洗容积为350 m³；主要清洗设备为俄供1 000 t/h的固定耐酸清洗泵，清洗废液贮存箱3 000 m³×2，专设一套废液处理系统。
　　清洗主要用药：HF、SH416、氨水、联胺等。酸洗时间4 h。
　　清洗效果：清洗结束后割开省煤器、水冷壁、过热器联箱手孔检查，无沉渣，锈皮洗净；割取省煤器、过热器管样，管内壁锈皮洗净，无点蚀，无二次锈，保护膜形成，表面呈黑色。
　　该清洗工艺特点：
　　(1) 清洗时间较短，清洗温度要求低；
　　(2) 二点注酸，二点排放，开路酸洗后闭路循环清洗1 h；
　　(3) 氢氟酸等药品消耗量大；
　　(4) 废液处理系统完善，可将废液处理至F^—＜10 mg/L。

1.6　除垢钝化一步清洗工艺

　　石景山热电厂4号炉为哈尔滨锅炉厂生产的超高压自然循环汽包炉，1995年，机组投产前锅炉化学清洗采用了华北电力科学研究院研制的除垢钝化一步清洗工艺：
　　(1) 水冲洗；
　　(2) 除垢钝化一步清洗：混合清洗剂30～40 g/L，助剂2～3 g/L，缓蚀剂4～5 g/L，清洗温度85～90℃，清洗时间3.5 h；
　　(3) 清洗液排放无须处理。
　　清洗范围及容积：省煤器、下降管、水冷壁和汽包水侧；清洗容积170 m³。
　　清洗效果：汽包的锈蚀除净，金属表面呈钢灰色；水冷壁、省煤器割管检查，垢已洗净，保护膜形成，无点蚀及二次锈；指示片的平均腐蚀速率为1.64 g/(m²*h)。
　　该清洗工艺特点：
　　(1) 系统简单，安装工作量小，所用阀门压力等级低；
　　(2) 清洗时间短，清洗效果好；
　　(3) 清洗腐蚀速率低，费用小，耗水量小，废液无毒，无须特殊处理。
　　

2　讨论

2.1　华北电力科学研究院在近几年的基建调试工作中采用了一些常规的和新研制的清洗工艺，并对这些清洗工艺进行过讨论、总结和交流，认为：无论采用常规的盐酸、协调EDTA、柠檬酸、氢氟酸开路清洗等工艺，还是采用充氮循环氢氟酸、氢氟酸循环清洗、除垢钝化一步法、低EDTA二钠盐加硫酸调pH等新工艺，都能将清洗部位的锈蚀物洗净，钝化膜形成，膜质均匀致密牢固，清洗效果优良。
　　但有些清洗工艺也存在不足，如氢氟酸清洗工艺，其清洗废液处理系统较复杂，固定设备一次性投资大，虽然经过严格的处理，氟离子含量可达10 mg/L以下，但所用石灰乳量大，且存在可能因处理不彻底造成污染，影响地下水含氟量，因此除非特殊情况，华北地区原则上不采用这种清洗工艺。协调EDTA清洗工艺固定设备投资大，药品费用昂贵，清洗前配药工作量大，配药时间长，并要求对清洗范围的锈蚀量估计准确，但基建期间不易做到，故配药的浓度和pH值不易掌握，此外EDTA药品回收消耗浓H₂SO₄量巨大，达50 t。俄供低EDTA二钠盐和硫酸调pH二次清洗500 MW超临界直流炉工艺清洗工期长(盘山电厂达14天)，消耗除盐水量大(盘山电厂1号炉耗水28 000 m³，2号炉耗水34 000 m³)，清洗期间由于除盐水制水能力满足不了清洗需要而中断清洗工作，此外，药品耗量大，价格昂贵。
　　酸洗工作应本着清洗工艺简单、清洗效果好、钝化膜致密坚固、清洗费用低，临时系统简单，安装工作量小，废液排放对环境没有污染，清洗工期短，耗水量小等原则，综合近几年所采用的清洗工艺的应用情况和特点，认为，汽包炉基建阶段的化学清洗工作应这样考虑：
　　(1) 清洗范围为省煤器、水冷壁、下降管和汽包，至于过热器是否清洗问题，应遵循DL/T561—95《火力发电厂水汽化学监督导则》规定，当蒸汽压力为12.7 MPa及以上锅炉，过热器管内铁的氧化物大于100 g/m²时，可进行化学清洗或加氧吹洗；
　　(2) 常规盐酸清洗工艺为首选方案；
　　(3) 应采用对环境没有污染的钝化剂。
2.2　锅炉清洗工作中水冲洗是关键步骤，它将为下步钝化获得致密性钝化膜奠定基础。但是在汽包炉酸洗终点到达后，采用常规的水冲洗方式，即维持汽包水位用除盐水将酸洗液置换，直至冲洗合格。这种方式用N₂顶排冲洗最为理想，但大多数锅炉由于气源及系统上的原因实现起来仍有困难。
2.3　新建机组的锅炉化学清洗的钝化工艺大多采用常规的亚硝酸钠、联胺或磷酸盐钝化。亚硝酸钠和联胺钝化后的废液都属于公害废液，必须经过严格处理后方可排放，处理工艺不易掌握。这些钝化剂的应用已受到不同程度的限制，因此有必要采用对环境污染小的其它钝化剂。目前，少数国家采用过氧化氢作钝化剂，用此钝化剂钝化时应防止温度过高造成H₂O₂分解。应当指出，80年代曾有过报导，过氧化氢是可疑的或直接的致癌药剂，究竟危害性多大，尚不清楚

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新建超（超）临界机组的化学清洗

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