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锅炉清洗

【技术汇】火力发电厂亚临界锅炉化学清洗技术

主要从化学清洗介质的选择、化学清洗工艺以及清洗后废液处理等方面,介绍国内外火力发电厂亚临界锅炉化学清洗技术的现状,最后浅谈国内外火力发电厂亚临界锅炉清洗技术存在的问题和发展方向。

关键词:火力发电厂;亚临界锅炉;化学清洗

新建亚临界锅炉在生产、运输以及安装过程中会形成金属腐蚀氧化物,防止金属腐蚀所用的油脂涂层及其污染物会直接影响锅炉的热效率,甚至会堵塞炉管和影响水汽质量,从而影响热力设备的使用寿命,因此,新建亚临界锅炉在启动前需要化学清洗;亚临界锅炉运行一定年限后,锅炉的表面会积累一定量的腐蚀产物、沉盐和污染物等,从而影响锅炉运行的热效率,因此,亚临界锅炉运行到一定程度需要进行化学清洗。

01

清洗介质的选择

锅炉化学清洗选用的介质应根据锅炉的参数、腐蚀产物和垢的成分以及设备的材料等因素确定,并在确保清洗效果满足《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T 794-2012)和安全性的情况下,尽量减少化学清洗成本和对环境的影响。因此,化学清洗介质的选择在锅炉化学清洗整个过程中具有重要意义。

1. 1盐酸

盐酸作为锅炉化学清洗介质可以有效去除大量碳酸垢、金属腐蚀产物以及少许的二氧化硅等物质,清洗后产生的废液易于处理;同时盐酸具有价格便宜、毒性较低、清洗速度快以及在常温下可以取得较好的清洗效果等优点,大多数亚临界锅炉都采用盐酸溶液作为清洗介质。印度尼西亚爪哇岛亚临界锅炉采用4%~6%的盐酸溶液加0.4%~0.6%的缓蚀剂作为清洗介质,在45℃的温度下除锈除垢率能够达到100%。宝鸡热电厂亚临界锅炉选用3%~5%的盐酸、0.3%~0.5%的N -202以及加一定量的N2H4作为清洗介质,在50℃左右下表面清洗干净。当硅酸垢含量较高以及含有铜的腐蚀产物时,一般在盐酸清洗液中加入一定量的氟化物和硫脉来提高清洗效果。广东省粤电集团沙角A厂在4%的盐酸溶液中加0. 3%的缓蚀剂、0. 1 %氟化钠以及0. 1%硫脉作为清洗液,在45℃下除垢率达到97. 66% ,并且设备没有发生损伤。

由于盐酸具有强酸性,对焊口和临时管道具有一定的腐蚀性,在酸洗过程中一定要采取措施防止焊口泄漏。同时,盐酸具有挥发性且对铜的腐蚀产物去除效果不好。

1. 2  EDTA

EDTA清洗具有操作工艺简单、对环境污染少以及操作安全等优点。同时,EDTA可以同时作为清洗和钝化介质使用。EDTA清洗包括高温清洗和低温清洗两种。印尼苏娜拉亚电厂亚临界锅炉采用4%~6%的EDTA溶液、0.4%~0.5%的缓蚀剂以及1000 ~1500 mg / L的联胺作为清洗介质,在低温条件下取得优良的清洗效果;同时,通过氢氧化钠调节pH 8. 5-9. 5,也取得良好的钝化效果。印度某工程也采用相同的方法清洗锅炉。大唐某电厂亚临界机组采用5%一7%的EDTA溶液、0. 3%一0. 5%的缓蚀剂以及适量还原剂作为清洗剂,在较高温度下清洗,取得良好的效果。EDTA溶液不适用于铜的腐蚀产物和垢中硅量较高的锅炉,同时,EDTA清洗辅助系统比较复杂,且配药工作量比较大。

1. 3柠檬酸

柠檬酸能够作为清洗试剂的原理与EDTA类似,是一种非常优良的鳌合剂。柠檬酸清洗比较简单,且危险性比较小。同时,其具有废液易于处理等优点。新疆某电厂两台亚临界基建锅炉在启动前采用4%柠檬酸作为清洗试剂,在环境温度非常寒冷的情况下,取得良好的清洗效果。天津大港电厂二期锅炉采用4%柠檬酸和0. 3%柠檬酸缓蚀剂作为清洗介质,在90~98℃下,历经23. 5h后取得良好的清洗效果。

在用柠檬酸作为清洗剂时,当酸洗中的铁含量较高且pH较低时,易于形成柠檬酸铁的沉积物,从而影响酸洗。同时,锅炉中的钙、镁、硅垢含量比较多时,不宜用柠檬酸作为清洗介质。

1. 4有机复合酸

当锅炉的腐蚀和结垢比较严重时,复合有机酸的清洗效果比较明显。贵州习水电厂利用轻基乙酸和柠檬酸的复合酸作为清洗介质,除垢率可以达到97. 75% 。某电厂亚临界自燃循环汽包锅炉用轻基乙酸一甲酸进行清洗,除垢率达到98.1 %,缺点是甲酸具有较强的刺激性。

1. 5其他酸洗

亚临界锅炉酸洗还可选用氨基磺酸硝酸以及磷酸等酸性介质,硫酸清洗不适用于钙镁垢比较多的锅炉,氨基磺酸对钙镁垢去除率较高且运输储存方便。

02

化学清洗工艺

亚临界锅炉化学清洗工艺由水冲洗,碱洗,碱洗后水冲洗,酸洗,酸洗后水冲洗,漂洗以及钝化组成。对于新建锅炉,一般都需要进行化学清洗前水冲洗。碱洗主要是去除油脂类污垢。酸洗过程一定要控制好酸洗介质的温度、流速以及清洗箱液位等因素。漂洗和钝化是设备表面形成一层稳定的钝化膜。

2. 1盐酸清洗工艺

国电大武口热电有限公司亚临界机组采用图1作为化学清洗回路。采用图1 (a)清洗回路进行冲洗,清洗至无杂质。通过图1 (b) , (c)清洗回路进行碱洗和盐酸清洗,在进行盐酸清洗时,轮换清洗回路(b) , (c)直到出口铁离子和酸浓度保持不变。最后进行漂洗和钝化。

图1 清洗回路

2. 2  EDTA清洗工艺

蒙达公司对1号炉的垢进行成分分析发现主要为磷酸盐和硫酸盐的钙镁垢,根据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T 794-2012)规定,采用图2清洗流程对1号炉进行EDTA清洗。清洗结束后,检查表面干净且形成稳定的钝化膜。

图2  EDTA清洗流程

2. 3柠檬酸清洗工艺

两台亚临界基建锅炉在化学清洗前,通过多次实验,确定用4%柠檬酸,0. 35%柠檬酸缓蚀剂作为酸洗介质,pH和温度分别控制在3.5~4.0以及90~95℃左右。

2. 4有机复合酸工艺

某电厂在运行12年后进行化学清洗。通过垢的成分分析决定采用轻基乙酸一甲酸复合有机酸作为清洗介质。根据下列步骤进行化学清洗:临时系统水冲洗一锅炉本体水冲洗一预缓蚀一复合酸清洗一漂洗和钝化。从管样表面状态、除垢率以及腐蚀速率等方面证明轻基乙酸一甲酸复合有机酸清洗取得良好的效果。

03

化学清洗废液

锅炉化学清洗废液大多为有毒害的液体。化学清洗废液中主要污染物为无机物、重金属以及有机物,呈酸性或碱性的废液直接排放会对土壤和水体造成不良的影响,因此,锅炉化学清洗废液必须处理。化学清洗废液处理就是通过去除废液中重金属,降解有机物以及调节pH使废水达到排放标准。

3. 1盐酸废液处理

盐酸清洗废液主要为过量的酸和金属离子,其处理方法主要为通过调节废液pH使金属离子沉淀后,再经过絮凝沉淀,检验合格后排放。

3. 2  EDTA废液处理

锅炉EDTA清洗废液的主要特点是COD含量高,其处理方法有很多,包括碱法回收、酸法回收以及喷淋焚烧等。蒙达发电公司采用EDTA清洗液对1号亚临界锅炉进行首次清洗,清洗后的EDTA废液降温后排入药箱。往废液中加入浓硫酸,同时通入空气进行搅拌,然后静置。最后,上清液中和合格后排放,析出的EDTA用除盐水清洗晾干后回收利用。陈汉莲将EDTA废液喷淋到煤场,然后再送至锅炉进行燃烧处理,不仅节省了废液处理成本,也减少了对环境的影响。吴径第二电厂采用生化的方法处理EDTA清洗废液,处理后的废液可以达到国家排放标准。

3. 3柠檬酸废液处理

柠檬酸清洗废液主要含有大量的有机废酸,其主要通过氧化法和焚烧法处理。当柠檬酸清洗废液中COD含量超高,消耗的氧化剂就越高,这时常采用焚烧法。越南瓮安电厂通过中和、曝气氧化以及循环过滤等工艺处理柠檬酸酸洗废液。顾伟民等根据锅炉柠檬酸清洗排放废液特点,设计了活性炭膜法处理工艺,其中CODcr和BUD5的去除率达到90%左右。

04

结束语

(1)由于菲律宾、印尼以及越南等东南亚国家电力缺乏,以及响应一带一路政策,中国加大了火电的投资,但是锅炉化学清洗市场还是挺缺乏的。

(2)随着国内环保监控的加强和水资源的缺乏,化学清洗工艺和废液处理工艺仍然是一个重要的研究课题。

(3)在印度尼西亚等国家,化学药品比较昂贵,大多药品需从国内进口,因此在化学清洗前一定要计算好所需化学药品的量,并储存一定的量。

(4)对新材料亚临界锅炉,在清洗过程中要不断积累和总结清洗经验。

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