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高含量硅酸盐及铜垢的清洗方法
(2007-07-31 10:01:57)
标签：
物理清洗清洗设备管道清洗高压清洗机清洗机化学清洗工业清洗清洗 |
分类： 清洗技术数据库 |
摘
要:针对火电厂锅炉系统中存在硅酸盐和铜含量极高的垢质，设计了特殊的清洗工艺及采用复合酸进行了清洗，清洗后的水冷壁管及汽包内壁形成黑灰色的磷酸盐保护膜，无镀铜、二次浮锈、晶粒析出现象，并形成致密性保护膜。效果良好，为今后化学清洗提供了经验。
关健词:硅酸盐垢;铜垢;复合酸;清洗;工艺
目前，吉林省内部分电厂存在热力系统含铜偏高现象，导致锅炉水冷壁垢中含铜较高。对于运行年限和结垢量均已达到化学清洗标准的锅炉来说，仅仅采用传统的盐酸清洗工艺无法达到良好的清洗效果。一汽集团动能公司电站9号锅炉水冷壁向火侧垢成分分析显示:该垢不仅含铜较高，而且硅酸盐含量也很高，因此对该炉采用了特殊的化学清洗工艺。
一汽集团动能公司电站9号锅炉是北京锅炉厂生产的，型号为BG-130/39-M5，于1989年投入运行，2000年春季出现大面积爆管现象，爆口显现出长期过热特征。2000年8月检查水冷壁向火侧垢量为932.
6-6 380.5 g/m2，垢最厚处达12 mm.
根据原电力部颁《火力发电厂锅炉化学清洗导则》的规定，该炉的运行年限和结垢量均已达到化学清洗标准，为了除掉锅炉运行过程中生成的水垢、金属腐蚀产物等沉积物，提高锅炉运行的安全系数，防止爆管和垢下腐蚀，经有关部门研究，决定在2000年8月28日至9月3日对其进行化学清洗。本次化学清洗工艺为高浓度氢氧化钠碱煮、氧化剂除铜、复合酸酸洗除垢、磷酸三钠钝化处理，效果良好，介绍如下。
1
清洗剂的选择及清洗工艺的确定
l. 1 清洗范围
根据现场实际状况，本次化学清洗的范围包括汽包、省煤器、水冷壁及有关联箱。
1.2
清洗剂的选择及清洗工艺的确定
1.2.1
垢成分分析
化学清洗之前首先进行割管检查，进行垢量、垢成分的分析。由外观检查可知该垢垢质坚硬，附着牢固，呈灰黑色，由断口可见一层层沉积的痕迹。垢中灼烧减量的质量分数为1.6%
。水冷壁垢中Fe203,CaO, CuO,
S102主要成分的质量分数分别为29.9%、19.5 %、26.200、25.3
%。
据分析，确认该炉垢样为高硅酸盐质和高铜质垢。硅酸盐垢难以溶解，一般的化学清洗剂难以除掉;同时该垢中含铜量很高，且大多呈单质状态，在热的浓盐酸中也不能溶解。
1.2.2
清洗剂的选择及清洗工艺的确定
氢氟酸对去除硅酸盐垢具有特殊效能，即使在低温、低浓度条件下，仍具有较好的溶解能力。盐酸是常用的清洗剂，它能和多种水垢和腐蚀产物形成可溶性盐，对各种垢类均具有较高的溶解速率和溶解能力。针对该垢的特殊性，在进行了大量的试验后，决定采用复合酸清洗剂。具体实验方案及效果见表1。
通过大量小型实验，最终确定清洗工序为:碱煮→水冲洗→氧化络合除铜→碱冲洗→酸洗→漂洗→氨冲洗→钝化。酸洗采用控制汽包液位法，其它工序采用满汽包法;氧化除铜采用氧化剂I，酸洗时采用复合酸、QZ-1缓蚀剂作为清洗介质。
表1
实验室小型实验方案及效果
|
清洗工序
|
除铜介质
|
清洗介质
|
清洗方式
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t/h
|
效果
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|
酸洗→漂洗→氨冲洗→钝化
|
|
10%的盐酸
10%的盐酸+2%氟化钠
10%的盐酸+2%氢
氟酸
|
酸洗
酸洗
酸洗
|
10
10
10
|
垢不溶
垢微量溶解
垢部分溶解
|
|
氧化除铜→碱冲洗→酸洗→
漂洗→氨冲洗钝化
|
氧化剂Ⅰ
氧化剂Ⅱ
|
10%的盐酸+2%氢氟酸
10%的盐酸+2%氢氟酸
|
氧化
酸洗
氧化
酸洗
|
4
10
4
10
|
垢部分溶解，无镀铜现象
垢基本溶解，无镀铜现象
|
|
碱煮*→水冲洗→氧化除铜
→碱冲洗→酸洗→漂洗→
氨冲洗→钝化
|
氧化剂Ⅲ
|
10%的盐酸+2%氢氟酸
|
碱煮
氧化
酸洗
|
8
4
10
|
垢溶解，无镀铜现象
|
注:t为清洗时间，*表示用5%的NaOH碱煮。
2
清洗回路及清洗过程
根据化学清洗范围及设备材质状况，采用循环、浸泡清洗方式进行，具体回路如下。
第一回路
:酸箱→循环清洗泵→前侧墙水冷壁→汽包→后侧墙水冷壁→酸箱(流量210
t/h)。第二回路:酸箱→循环清洗泵→省煤器+右侧墙水冷壁→汽包→左侧墙水冷壁→酸箱(流量260t/h)。
整个化学清洗过程总耗时59.5
h ，其中碱洗前系统打压及系统水冲洗耗时6.0
h，炉本体系统建立大循环至投人系统加热耗时1.5
h，系统加热合格至碱煮完毕耗时10.0 h，碱洗后水冲洗耗时5.0 h
，除铜耗时6.0 h
，碱冲洗耗时5.0h，从添加缓蚀剂开始到酸洗结束，酸洗共耗时16. 0
h，漂洗耗时3. 0 h,氨水冲洗耗时2. 0 h，钝化耗时5.0h 。
酸洗过程中铁离子质量浓度p(Fe2+,
Fe3+)
、混合酸质量浓度,p(HCI+HF)与t的关系见图1、图2.由图1可见，清洗过程中，清洗液中最高总铁离子质量浓度为14
660 mg/L，酸洗结束时总铁离子质量浓度为13960
mg/L。冲洗过程中酸洗液的pH值、总铁离子质量浓度p(Fe2+ +
Fe3+)与t的关系见图3、图4。酸洗温度e按图5控制。
3
酸洗效果检查及结论
3.1 检查结果
a.
将西、南、北侧水冷壁各割管1根，东侧水冷壁割管2根，发现垢已全部清除，无附着物，无点蚀，无镀铜，无二次浮锈。
b.
试片表面光滑、无粗晶析出现象。试片腐蚀速率为2.13g/(m2.h)，小于部颁标准10g/(m2·h)的要求。
c.锅炉启动后正式设备阀门无一损坏。锅炉水质很快合格。
3.2 结论
实践证明，本次化学清洗中清洗剂选择合理、参数确定适当、系统工艺设计完善，对高硅酸盐垢和铜垢的清洗获得成功，为同类型垢的化学清洗提供了经验。
图1
酸洗过程中p(Fe2+,Fe3+)与t的关系
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