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鍋爐水垢的去除方法
鍋爐一旦結了水垢、污垢,不但會降低熱效率,給系統(tǒng)的安全、正常運行帶來隱患,還會使水處理劑無法及時到達金屬表面而失效,加速金屬腐蝕的速度。因此,及時去除各類水垢是保障安全和設備壽命的重要前提!那么哪種方法能去除水垢呢?下面由工神鍋爐技術人員介紹介紹下鍋爐水垢的化學清洗方法。
一、鍋爐化學清洗的要求
1、新建鍋爐的化學清洗
1)對蒸汽壓力在5.9MPa以上的汽包爐,必須進行啟動前的鍋爐化學清洗。對容量在200MW以上機組的凝結水及高、低壓給水管道,應進行化學清洗。
2)對蒸汽壓力在12.7MPa及以上鍋爐,應進行過熱器蒸汽吹管或化學清洗。
3)對過熱器進行整體化學清洗時,必須防止垂直蛇形管發(fā)生汽塞、氧化鐵沉積和奧氏鋼腐蝕的措施。
4)對再熱器,除銹蝕嚴重外,不再進行化學清洗,可采取蒸汽吹管。
2、運行鍋爐的化學清洗
對于運行鍋爐的化學清洗,要在停爐期間進行,通常是結合機組檢修時間加以安排。
化學清洗時間應根據沉積物量及運行年限確定。當鍋爐水冷壁內沉積物量達到表1中數值(洗垢法,向火側180°)或鍋爐化學清洗時間間隔達到表中規(guī)定時,應對鍋爐進行化學清洗。
3、鍋爐清洗質量
鍋爐及其熱力系統(tǒng)化學清洗的質量應達到如下要求:
(1)被清洗金屬表面清潔,基本無殘留氧化物、焊渣及其他雜物。
(2)無明顯金屬初晶析出的過洗現象,無二次浮銹,無點蝕;腐蝕指示片無點蝕,平均腐蝕速率應小于8g/(m2h),腐蝕總量應小于80g/m2;不應有鍍銅現象并應形成良好的鈍化保護膜。
為了達到上述要求,故鍋爐化學清洗通常包括堿洗(堿煮)、酸洗、漂洗及鈍化工藝。
二、鍋爐化學清洗方法
鍋爐化學清洗方法的范圍與要求,隨鍋爐機組參數、鍋爐狀態(tài)是新爐還是運行爐,采取清洗劑及工藝的不同而要采取不同的清洗方法。
由于新爐各部位都可能較臟,清洗的范圍除鍋爐本體的水汽系統(tǒng)外,還應包括清洗過熱器及爐前系統(tǒng)。也就是從凝結水泵出口,經由除氧器,直至省煤器的全部水管道。而省煤器、水冷壁及汽包則屬于鍋爐本體水汽系統(tǒng)。
如果是運行中鍋爐化學清洗,一般僅限于鍋爐本體水汽系統(tǒng)。
新爐化學清洗屬于機組分部試運的工作,由安裝單位負責。長期以來,由于清洗對象為電廠主要設備,范圍大、工序多,有的清洗工藝如EDTA清洗,還需要鍋爐點火,涉及面很廣,故歷來受到各方面的重視。
新建鍋爐在投運前清洗質量,直接關系到鍋爐的安全經濟運行,而且還有助于改善啟動時的水汽質量,使之能大大縮短新機啟動到正常水汽品質的時間,同時也有助于鍋爐投入正常運行后水汽質量保持合格穩(wěn)定。
現在可選用的清洗劑有鹽酸、氫氟酸、檸檬酸、EDTA等,在國內都有許多次實踐,積累了豐富的經驗,屬于成熟工藝。關鍵是應根據新爐的具體情況,正確選擇清洗工藝與控制標準,創(chuàng)造實施清洗的條件。
鍋爐清洗時要使用多種化學藥劑,針對不同要求采取不同的配方。所用的藥劑主要包括清洗劑、緩蝕劑、添加劑等。既達到清洗的目的,又防止金屬腐蝕并有助于鈍化成膜。
1、清洗用藥劑
●清洗劑
通常鍋爐清洗用清洗劑包括無機酸及有機酸兩大類,常用的無機酸主要為鹽酸、氫氟酸;有機酸為檸檬酸、EDTA等。
鹽酸
鹽酸是比較常見的清洗劑,它除垢力強、反應快、價格低廉,它還可以剝離水冷壁管中的氧化鐵垢;另一方面,如清洗條件控制不好,它會對鐵有腐蝕作用,故在清洗時,加入一定的緩蝕劑是必要的。
CaCO3+ 2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
MgCO3·Mg(OH)2+4HCl→MgCl2+3H2O+CO2↑
FeO+2HCl→FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
以上反應就是鹽酸去除碳酸鹽垢及氧化鐵垢的基本原理。
鹽酸會對金屬鐵產生腐蝕,這是眾所周知的。
Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
鹽酸作為清洗劑也有其不足之處:一是鹽酸中的Clˉ會促使奧氏體不銹鋼發(fā)生應力腐蝕;二是它對硅酸鹽垢清洗能力差,需外加氟化物添加劑。
氫氟酸
高參數鍋爐蒸汽中對SiO2含量的要求很嚴,因而鍋爐化學清洗時必須盡可能多的除去系統(tǒng)中的硅酸鹽垢,故鹽酸在這方面就存在不足,對高參數鍋爐來說,氫氟酸常選用為清洗劑。
氫氟酸是一種弱無機酸,它對硅化合物有很強的溶解能力;另一方面,它對氧化鐵也有很強的去除作用。
SiO2+6HF→H2SiO6+2H2O
HF+H2O→H3O++F—
HF在水中電離產生的F—,還能與Fe3+產生絡合作用,從而達到去除氧化鐵的目的。此外,HF還可以用于清洗由奧氏體鋼制造的鍋爐部件。這樣清洗時不用拆卸水汽系統(tǒng)中的有關部件,減少工作量又縮短化學清洗時間。應用氫氟酸作清洗劑,清洗費用將較高。
檸檬酸
檸檬酸H3C6H5O7是大型鍋爐化學清洗的一種常用清洗劑。
它的主要優(yōu)點是:對鐵垢及鐵銹的清除能力強,反應產物是易溶的絡合物,對金屬鐵的腐蝕性??;可以清洗奧氏體鋼等。其缺點是:清除沉積物的能力不及鹽酸,對鈣、鎂水垢及硅化合物清洗能力差;藥品價格較貴;清洗工藝條件也較苛刻。
EDTA
EDTA即乙二胺四乙酸,也是一種有機酸,它難溶于水,但它的鈉鹽或銨鹽,則在水中溶解性大大增加,作為清洗劑,它能與沉積物中鐵、銅、鈣、鎂等金屬氧化物反應形成穩(wěn)定的絡合物轉入溶液而具有較強的除垢能力。清洗中產生的沉渣少,系統(tǒng)不易堵塞;對鐵的腐蝕性小,而且對奧氏體鋼沒有危害;清洗后金屬表面光潔,具有耐蝕性,不必再進行鈍化處理;清洗工藝實施比較方便,它較適合鍋爐的整體清洗。EDTA價格高,這是一個很明顯的不足之處,不過清洗后的排出液還可以作為它用,或者從中回收部分EDTA,以降低清洗成本。
●緩蝕劑
鍋爐化學清洗劑通常為無機酸及有機酸,它們具有除垢能力的同時,對金屬鐵都有不同程度的腐蝕作用。因而在鍋爐化學清洗過程中,要添加某種添加劑,來抑制金屬的腐蝕,而又不至降低清洗劑對水垢及沉積物的去除效果,這類添加劑,即稱為緩蝕劑。
采用不同的清洗劑,往往的配用不同的緩蝕劑。它們按緩蝕的作用原理可分為陽極性、陰極性、復合性;按形成保護膜的性質則可分為氧化膜、沉淀膜、吸附膜型。各種緩蝕劑多為含氮、含硫或同時含有氮及硫的有機化合物如有機胺的亞硝酸鹽、硫醇、硫脲等。
作為緩蝕劑,應具備如下性能:
1)加入少量的緩蝕劑,就能大大降低金屬的腐蝕速度,但不能降低去除水垢及沉積物的能力,而且對水汽系統(tǒng)各部位,如焊接點,不同金屬的連接處等均有良好的緩蝕效果;
2)對金屬的機械性能與金相組織沒有任何影響;
3)無毒性、易溶、使用方便、價格較低,且清洗后的廢液易于處理,不致對環(huán)境產生污染。 各種緩蝕劑都有不錯的使用條件,這可通過試驗室試驗結果來加以確定。例如鹽酸作清洗劑,常規(guī)的緩蝕劑為IS-129、IS-156、若丁等。有資料介紹它們的試驗結果。
●添加劑
還原劑
在化學清洗的初期階段,清洗液中會產生Fe3+、Cu2+等,它們能引起鐵的腐蝕。如:Fe+2Fe3+→3Fe2+
Fe+Cu2+→Fe3++ Cu
當清洗液中Cu2+較多時,銅就會在鐵的表面上沉積析出,即產生鍍銅現象。因此,清洗液中要加入某些還原劑或掩蔽劑,如氯化亞錫、硫脲等,以消除它們的影響。
助溶劑
當水汽系統(tǒng)的沉積物中含有較多硅酸鹽及銅垢時,各種清洗液不易溶解,故在清洗液中要加入適量的助溶劑。如少量的氟化物,如NaF以加快溶解速度,同時氟化物在清洗液中產生氫氟酸,可以促使硅酸鹽水垢的溶解,它又能與Fe3+形成絡合物,降低了Fe3+含量,加快了氧化鐵垢的溶解。
表面活性劑
在化學清洗中,為提高清洗效果,加入少量的具有長鏈極性的有機化合物,它們可降低清洗液的表面張力,產生增溶去污、潤濕滲透及乳化分散等一系列表面活性,從而提高了清洗效果。
2、清洗系統(tǒng)流程
現在普遍采用流動清洗方式對鍋爐進行清洗。首先應制定清洗方案,確定清洗的工藝條件:這包括藥品選擇與劑量、清洗液溫度與流速、清洗時間與清洗結果的檢查標準等。
鍋爐化學清洗按一定的程序進行,一般為:水沖洗、堿洗或堿煮、酸洗、漂洗、鈍化等步驟。
●水沖洗
在鍋爐清洗前,用清水將存在于水汽系統(tǒng)中殘留物(新鍋爐)及附著性不高的沉積物、腐蝕產物等(運行爐)用較高流速的清水沖洗掉,同時這還可以檢驗系統(tǒng)是否存在泄漏,加以消除。
●堿洗或堿煮
新建鍋爐一般采用堿洗,以消除鍋爐在制造、貯運、安裝過程中沾染的油污等,從而有助于提高酸洗效果。
堿洗液通常用Na3PO4、Na2HPO4加至除鹽水中配制成一定濃度,而且應將水溫加熱至90℃以上。
對運行中爐一般采用堿煮。因為堿煮有助于沉積物的松動,從而易于被消除。使用的堿通常為Na3PO4與NaOH,堿煮過程中應反復進行補水及底部排污。
既然是堿煮,就得將鍋爐點火,使鍋內水煮沸,且汽壓升高至一定壓力時,維持壓力下煮沸一定時間。堿煮后待水溫降低至80℃以下時,排出堿煮廢液,并將系統(tǒng)內的被煮洗下來的污物清理干凈。
隨之進行氨洗,以除去銅對酸洗的影響,也就是前文所說的產生鍍銅現象,它將促使金屬的腐蝕,氨洗結束,再用除鹽水將系統(tǒng)沖洗干凈,然后酸洗。
●酸洗
酸洗時,藥液的配制分邊循環(huán)邊加藥或在清洗箱中配制清洗液的方式??刂坪盟嵯礂l件,定時取樣化驗,當循環(huán)清洗液中Fe2+無明顯變化,則可結束酸洗。
●漂洗
當鹽酸或檸檬酸作清洗液時,酸洗后先用除鹽水沖洗后,一般還要用稀鹽酸或檸檬酸液對被沖洗系統(tǒng)進行一次沖洗,以利用檸檬酸(H3C6H5O7)具有與鐵離子絡合的能力,去除系統(tǒng)中產生的附銹和仍可能殘存的鐵離子。
這種檸檬酸漂洗時應加入少量的緩蝕劑,并用氨水調節(jié)pH值??刂坪胮H值、溶液溫度、漂洗時間。漂洗后不再用水沖洗。
●鈍化
鍋爐經酸洗、沖洗或漂洗后,裸露的金屬表面暴露于大氣中易受到腐蝕,故必須加以防腐處理。一般是采用化學藥劑處理,使其金屬表面上形成一層保護膜,這種處理工藝,稱為鈍化。
鈍化的方法有多種,如亞硝酸鈉法、聯(lián)氨法、多聚磷酸鈉法及其他方法等。各種處理方法各有利弊,具體工藝條件也不相同。
3、鍋爐清洗后的工作
●化學清洗廢液的處理
鹽酸廢液用中和法處理;檸檬酸廢液用焚燒法處理;氫氟酸廢液用石灰乳處理,使其生產CaF2沉淀。
●清洗效果的檢查
清洗結束后,要仔細檢查水汽系統(tǒng),凡能打開的部分,應打開檢查,并將其中殘存物盡量清除干凈。必要時,可割管檢查水垢及腐蝕產物的清除以及成膜情況。結合清洗系統(tǒng)中所安裝的腐蝕指示片的腐蝕速度、在啟動期內水汽質量是否合格,以及在啟動機運行過程中有沒有發(fā)生異常、化學清洗費用等予以綜合分析評價。
鍋爐清洗完畢,清洗裝置拆除后,鍋爐應立即投入運行;如果不能立即投入運行,則應采取停爐保護措施。