电厂学岗前培训第十章热力设备的化学清洗

1、第十章第十章 热力设备的化学清洗热力设备的化学清洗n第一节第一节 化学清洗的必要性化学清洗的必要性n一、新建炉化学清洗的必要性一、新建炉化学清洗的必要性锅炉在制造、储运和安装过程中，不可避免地会形成氧化皮、腐蚀产物及焊渣，并带入砂子、尘土、水泥和保温材料碎渣等含硅杂质。管道在加工成型时，有时使用含硅、铜的冷热润湿剂，或在热弯管时灌砂，都可能使管道内残留含硅、铜的杂质。此外，设备在出厂时还可能涂覆有油脂类的防腐剂。锅炉投运时若不去除这些脏污物，就可能产生下列危害： (1)锅炉启动时，汽水品质长期不合格，使机组启动时间延长； (2)在锅炉内的水中形成碎片或沉渣，堵塞炉管，破坏正常的汽水流动工况；

2、(3)直接妨碍炉管管壁的传热或者导致水垢的产生，使炉管金属过热和损坏； (4)促使锅炉在运行中发生沉积物下腐蚀，以致炉管变薄，甚至发生穿孔和爆管。n三、化学清洗的范围三、化学清洗的范围n1、新建锅炉水汽系统分比较脏，清洗范围较广：、新建锅炉水汽系统分比较脏，清洗范围较广：n 高压及以下汽包锅炉：高压及以下汽包锅炉：省煤器、水冷壁和汽包等；n 超高压及其以上汽包锅炉：超高压及其以上汽包锅炉：除锅炉本体水系统外，还应考虑凝结水管道、给水管道的化学清洗以及过热器的水冲洗；n 新建直流锅炉：新建直流锅炉：包括锅炉全部水汽系统和炉前系统，对于过热器，化学清洗只延伸到低温对流过热器以前为止。一般情况下，过

3、热器、具有中间再热机组的再热器用蒸汽吹洗。 凝汽器和高低压加热器的汽侧及各种疏水管道，用蒸汽吹洗或水冲洗，不进行化学清洗。n2、运行锅炉：、运行锅炉： 无论是汽包锅炉还是直流锅炉，只清洗锅炉本体的水系统。n盐酸优点：盐酸优点： 清洗能力很强，添加适当的缓蚀剂，就可非常有效地抑制它对锅炉金属的腐蚀； 价格便宜，货源充足，输送简便； 清洗操作容易掌握。n盐酸的缺点和局限性：盐酸的缺点和局限性： 不适用于有奥氏体不锈钢的锅炉结构体系； 清洗后的残余浓度较高，浪费较大； 除铜和硅的能力差。n 当附着物中含铜较多时，应考虑添加铜离子络合剂或采用特殊的除铜工艺；当清洗含硅较多的沉积物时，在清洗液中往往需要

4、补加氟化物等添加剂。氢氟酸与盐酸相比是弱酸，但低浓度的氢氟酸却比盐酸具有更强的溶解氧化铁的能力。 2fe3+6ffe(fef6) 当氢氟酸浓度过大时，除铁作用会降低。n优点：优点： 通常是采取开路清洗方式，即将清洗液一次性地流过清洗的设备，所以清洗液与金属表面的接触时间很短，加上酸液的浓度小，温度较低，而且还可添加适当的缓蚀剂，所以对金属的腐蚀较轻。 可用于清洗由奥氏体钢等多种钢材制作的锅炉部件，而且由于它对金属的腐蚀性小，所以清洗时，可不必拆卸锅炉水汽系统中的阀门等，从而可简化清洗的临时装置。 废液用石灰中和，将阳离子和阴离子以氢氧化铁和氟化钙的形式沉淀出来。n缺点：缺点： 有毒、腐蚀性大，

5、容易烧伤人体。 货源不充足，价格较高。在柠檬酸溶液中加氨，将溶液的ph调至3.54.0，柠檬酸与氨生成是柠檬酸单氨，其与铁离子会生成易溶的络合物可得到较好的清洗效果。2n柠檬酸作清洗剂时的工艺条件： (1)柠檬酸溶液应有足够的浓度，不能小于1，常用24； (2)温度9098，最低时不得低于85，且清洗过程中不应突然 降低温度； (3)将清洗液的ph调控在3.54.0的范围内； (4)清洗流速一般采用0.6m/s，最高可用1.0m/s； (5)在保证清洗效果的条件下，可采用最短的时间(34h)，一般不 得超过6h； (6) 在清洗结束后，必须采用热水或柠檬酸单氨的稀溶液来置换 清洗废液，而不能将

6、热的柠檬酸清洗废液直接放空。 n优点：优点： 由于铁离子与它生成易溶的络合物，清洗中不会形成大量的悬浮物和沉渣；它对金属基体的侵蚀性小，对奥氏体不锈钢安全性高，可采用较高流速。因此，它可用来清洗受热面大、管径小、结构复杂的高参数、大容量机组的炉本体系统和炉前系统。n缺点：缺点： 药品较贵，除垢能力较盐酸差，对铜垢、钙镁垢以及硅垢溶解能力较差，清洗过程要求较高的温度与流速，需要大容量酸洗泵。edta清洗就是用络合作用溶解金属表面沉积物。 edta是四元弱酸。它本身难溶于水，但当羧基上的氢被na+或nh4+取代后，则其水溶性增强。在溶液中，它能与铜铁和钙镁等金属氧化物反应，并形成按1:1的比例进行

7、的可溶的稳定络合物，使沉积物络合溶解，具有较强的除铁垢能力。 edta清洗可分为edta胺盐和edta钠盐两种工艺。 edta钠盐清洗又称为协调edta清洗，其特点是：利用edta络合除垢原理，从弱酸性开始洗炉，依靠炉内络合体系自身的物理化学变化，随铁垢的不断溶解，清洗液的ph值自动升高，最后以钝化ph值结束洗炉，从而实现了除垢和钝化一步完成。近年来协调edta清洗技术得到越来越广泛的应用。n影响协调影响协调edta清洗效果的主要因素：清洗效果的主要因素：n (1)清洗液的edta浓度。协调edta清洗，一般浓度为1.5左右。n (2)清洗液的ph值。edta钠盐溶液的ph值在5.35.8的范

8、围内时，清洗结束时溶液的ph值可上升到8.59.5，从而可保证良好的钝化效果。n (3)清洗液的温度。常将温度控制在130140的范围内。n (4)清洗液的流速。edta清洗的流速控制在0.51.0m/s范围。n (5)缓蚀剂及其他助剂的选择: 在edta清洗中常用的缓蚀剂和其他助剂主要有乌洛托品、硫脲、n2h4、mbt等单体，以及tsx04、tsx05等复配物。 除了缓蚀剂之外，为了抑制fe3+和cu2+离子对金属基体的腐蚀，以及防止镀铜现象的发生，在清洗中还必须根据实际情况添加有效地抑制剂和掩蔽剂。n 优点： 可同时实现除垢和钝化，从而克服了盐酸清洗等工艺程序多、工期长、用水量大、排放困难

9、的缺点。n缺点： 药品价格高，清洗成本高； 它配药工作量较大，清洗时需要100以上的高温。 5锅炉设备起动前的加氧蒸汽清洗工艺锅炉设备起动前的加氧蒸汽清洗工艺 (1)原理：原理：新建锅炉汽水管道内表面上的氧化物主要由热力学不稳定的低价氧化铁(feo)组成，它在适当的温度下与氧发生反应，可转变为高价铁的氧化物(fe3o4或fe2o3)。这样，沉积层的相组成和结构将发生变化，其结构坚固性被破坏。在一定压力、温度的过热蒸汽以较高流速通过时，便能将沉积物机械地除去；另外，在清洗后的金属表面，由于高温下氧化剂的作用，会形成良好的保护膜。 (2)特点：特点：工艺简单、无需使用化学药剂、除垢与钝化合一、可形

10、成较稳定的钝化膜。 (3)工艺：工艺：蒸汽吹洗速度5080m/s质量流量不低于600kg/(m2s)；蒸汽压力4mpa，温度170450；加氧量0.11g/l。n一、工艺条件一、工艺条件n 1清洗方式清洗方式 静态浸泡和动态清洗，或采用动态清洗加一定的浸泡。n 2化学清洗介质的选择化学清洗介质的选择 根据机组参数，设备的构造、材质和脏污情况，各种清洗 剂的特性和适用范围，以及国内外的经验，进行技术经济比较，慎重地选择清洗介质。然后再根据所选定的清洗介质、设备材质和脏污情况选择缓蚀剂等必要的辅助添加剂。n 3清洗液的温度和流速清洗液的温度和流速 对于铁的氧化物等沉积物，酸洗时清洗液的温度高对清除

11、这种沉积物有利，因为它们的溶解度和溶解速度都随温度升高而增大，当清洗温度下降时已溶解的沉积物还可能再沉淀出来。但是，缓蚀剂的缓蚀效果可能随温度的上升而下降，当超过一定的温度时，甚至可能使其完全失效。因此，清洗液的温度应根据清洗介质的组成及其特性来确定。 采用动态清洗方式时，应适当控制清洗液的流速。增加流速，虽然可使沉积物的溶解加快，但也可能使金属腐蚀加速。n4清洗时间清洗时间n5某超临界直流锅炉本体和炉前系统的清洗工艺某超临界直流锅炉本体和炉前系统的清洗工艺n二、化学清洗系统的设计二、化学清洗系统的设计n1清洗泵清洗泵 根据系统的通流截面和流动阻力选择适当的清洗泵，保证它有足够的流量和扬程。一

12、般应设两台清洗泵，互为备用。 如果清洗泵的容量不够或清洗箱的容积太小，可将整个化学清洗系统分为几个独立的清洗回路。 n2清洗系统的连接清洗系统的连接 某600mw超临界直流机组的范围为锅炉本体系统和炉前系统。 锅炉本体系统：包括省煤器、水冷壁系统、分离器和储水箱。 炉前系统：碱洗范围：碱洗范围：包括凝汽器汽侧、凝结水泵、轴封加热器、高低压加热器水侧和汽侧(包括疏水系统)、除氧器给水箱、给水泵及前置泵、高压给水管道流量计管段。 酸洗范围：酸洗范围：包括凝结水精处理旁路、轴封加热器、低压给水旁路、除氧器水箱、给水泵前置泵进水管、除氧水箱再循环泵。n3清洗系统的划分清洗系统的划分 n (1)锅炉本体

13、清洗系统划分为回路一和回路二两个清洗回路。锅炉本体清洗系统划分为回路一和回路二两个清洗回路。 为了防止清洗液进入过热器，在碱洗、酸洗后水冲洗初期和漂洗后应分别对过热器进行反冲洗(100t/h，l0min左右)。n 1)清洗回路一：清洗回路一： 临时清洗箱清洗泵临时管道及流量计主给水管流量孔板临时管道给水操作台省煤器螺旋水冷壁过渡段水冷壁垂直段水冷壁启动分离器储水箱及下水管回液母管临时清洗箱(清洗循环流量280400t/h)。n 2)清洗回路二：清洗回路二：n 临时清洗箱清洗泵临时管道及流量计主给水管流量孔板临时管道给水操作台省煤器省煤器单根下水管分配集箱、螺旋水冷壁下联箱手孔接临时管(共六根1

14、507)支母管、流量计回液母管临时清洗箱(清洗流量1000t/h左右)。n 3)过热器反冲洗回路：过热器反冲洗回路：n 凝结水补充水箱、水泵凝汽器水箱凝结水泵低压加热器一除氧器可拆卸临时管段临时管道高压缸主汽门过热器系统启动分离器。n(2)炉前系统碱洗系统划分为如下三个回路：n 1)碱洗回路一(炉前系统水侧)：凝汽器凝结水泵轴封加热器8号、7号、6号、5号低压加热器临时管段除氧给水箱前置泵和给水泵临时管旁路主泵3号、2号、1号高压加热器高压给水管流量计处临时管道凝汽器(清洗流量800t/h左右)。n 2)碱洗回路二(高压加热器汽侧)：凝结水泵凝结水精处理旁路2737杂项用水管道端头堵板2737

15、临时管道3号高压加热器紧急疏放水真空阀(法兰连接3258)3号高压加热器疏水管道2号高压加热器疏水管道1号高压加热器1号高压加热器紧急疏放水管道疏水扩容器卜高背压凝汽器(清洗流量300400t/h)。n 3)碱洗回路三(低压加热器汽侧)：凝结水泵凝结水精处理旁路2737减温水管道端头堵板2737临时管道8号低压加热器紧急疏放水真空阀(法兰连接2737)8号低压加热器一疏水管道7号低压加热器一疏水管道6号低压加热器疏水管道5号低压加热器5号低加紧急疏放水管道一疏水扩容器i低背压凝汽器(清洗流量300400t/h)。n (3)炉前系统酸洗系统清洗回路： 临时清洗泵凝结水泵出口管凝结水管道、精处理旁

16、路轴封加热器低压给水管道、低压加热器旁路除氧给水箱前置泵进口滤网临时清洗泵。4加药方式加药方式 (1)在溶液箱内配成一定浓度的稀酸，再用清洗泵打入酸洗系统。这种方式要求有足够大的溶液箱。 (2) 酸洗回路充水后，进行循环，并用配酸泵或酸喷射器向酸洗回路内注入浓酸，边循环，边配酸。 (3)采用开路清洗时，将浓酸按一定的比例用计量泵打入正在运转的给水泵出口或清洗泵出口。n 5热源和水源热源和水源 在清洗箱里装设用蒸汽加热的混合式和表面式两种加热器，分别用来使清洗液升温和维持在一定的温度范围。 化学清洗过程中，一般用清水或除盐水。因此，事先必须对制水能力，储水容量以及可能的耗水量进行周密的平衡计算，

17、以做好准备。 n6监测监测 为了及时掌握化学清洗的过程，以及评价清洗效果，应作以下考虑：n (1)在清洗泵出口的临时管道(和水冷壁管)上，设置监视管旁路系统，并在其中安装代表性垢样管段及主要管材的腐蚀指示片。n (2)在水冷壁和省煤器联箱，以及汽包内安装代表性垢样管段和腐蚀指示片。n (3)在清洗系统中应装有足够的仪表及取样点，以便测定清洗液的流量、温度、压力以及进行化学监督。n7系统隔离和保护系统隔离和保护 凡不进行清洗、或者不能与清洗液接触的部位和零件(如奥氏体钢、氮化钢和铜合金部件，以及汽包的各种表计管、加药管，连续排污管和洗汽装置的给水管等)，应考虑拆除、堵断或者绕过它们。例如清洗汽包

18、时，为隔离过热器，可采取如下措施： (1)在过热器中充满除氧的除盐水或ph10的联氨保护溶液。 (2)用木塞或特制塑料塞将汽包蒸汽引出管堵塞。若因汽包内部装置焊死，无法进行堵塞时，则应考虑严格控制汽包内的液位。为此，应拆下原有水位计，并在其管座上安装临时玻璃水位计来指示液位。同时，在临时水位计处安装停止清洗泵的事故按钮，并将汽包内事故放水管改作为临时酸液溢流管用。n 8氢气的排放氢气的排放 为避免酸洗时所产生氢气引起爆炸事故，或者产生气塞而影响清洗，在清洗系统的最高点及酸箱顶部，都应安装无弯头、并具有一定管径的排氢管。三、化学清洗步骤三、化学清洗步骤n 化学清洗的一般步骤：冲洗冲洗碱洗碱洗酸洗

19、酸洗漂洗漂洗钝化钝化。n 1水冲洗水冲洗 化学清洗前，先用工业水对整个酸洗系统进行大流量冲洗，再用除盐水冲洗。冲洗掉系统中的沉积物。冲洗流速越大越好。n 2碱洗碱洗 高压以上锅炉：采用0.20.5na3po4+0.10.2na2hpo4。 中低压炉：采用0.51.0naoh+0.51.0na3po4。 为了进一步提高碱洗效果还可以同时加入0.010.1的表面活性剂或除油剂。应注意，当系统中有奥氏体钢，不宜采用naoh。 一般是采用边循环边加药的方式配制溶液。具体作法是：首先是将清洗系统内充以除盐水，并进行循环，同时将除盐水加热到80以上，然后连续注入事先已配好的浓碱母液。加药完毕后，使溶液温度

20、维持在8090，循环流速在0.3m/s以上，持续824h，即可排放废液。 碱洗结束后，先放尽系统内的碱洗废液，然后用除盐水冲洗清洗回路至出水ph8.4，水质澄清、无颗粒物为止。 n3酸洗酸洗n 盐酸或柠檬酸清洗时，盐酸或柠檬酸清洗时，采用闭式循环。在碱洗后，往系统注入适量的除盐水，维持循环，并加热到所需温度，盐酸最高温度为60，柠檬酸通常控制温度为9098，然后边循环边加入所需的缓蚀剂和浓酸量。加药后继续按拟定的清洗回路进行大流量的循环清洗，并定期倒换清洗回路。酸洗持续的时间一般为46h，但实际上应根据化学监督的结果来判断酸洗的终点。n 当清洗至酸液中全铁含量和酸度基本稳定时，应退出监视管进行检查。若监视管已清洗干净，再循环1h左右，即可结束酸洗。这时，便可开始用除盐水顶排废液，并进行水冲洗，冲洗至排出水的电导率50s/cm、ph=3.54.5、全铁含量95者为优良。 (3)