高垢量直流鍋爐的化學清洗

熊 斌，祝酈偉

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

高垢量直流鍋爐的化學清洗

熊 斌，祝酈偉

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

某發電廠 2 號機組在 168 h 連續運行期間出現鍋爐多根爐管爆管現象， 最后查明系垂直水冷壁內大量陳舊氧化鐵脫落導致水冷壁管彎頭堵塞進而引起鍋爐爆管， 鍋爐結垢量高達 1 093 g/m2。 分析原因后，采用國內首創的催化檸檬酸低溫清洗工藝成功去除了系統內殘留的氧化鐵。機組再次啟動后，鍋爐運行安全穩定。

直流爐；化學清洗；高垢量；氧化鐵

某發電廠 600MW 燃煤發電機組，鍋爐為東方 鍋 爐 廠 制 造 的 DG1900/25.4-Ⅱ型 超 臨 界 直 流鍋爐， 168 h 試運期間出現鍋爐多根爐管爆管現象。 機組停機后檢查發現， 水冷壁直管段約 150根爐管嚴重堵塞， 約 20根管子出現較嚴重的過熱現象。爆管的直接原因是鍋爐垂直水冷壁內大量氧化鐵脫落，堆積在水冷壁彎頭，引起爐管堵塞，最終因局部水流不暢而導致爆管。為了保證機組安全經濟運行，必須立刻進行鍋爐化學清洗。

1 清洗工藝的選擇

對鍋爐水冷壁管垢成分的分析測試結果見表1，垢量達 1 093.5 kg/m2，垢成分以氧化鐵（Fe2O3）為主。 超臨界機組結構復雜、設備材質種類較多，對清洗介質的選擇有嚴格要求。鹽酸對奧氏體鋼易產生氯脆效應和應力腐蝕，在高參數機組上已不宜使用。在直流爐的化學清洗中，氫氟酸、EDTA 和檸檬酸是比較常用的安全清洗介質。氫氟酸清洗工藝對氧化鐵垢溶解能力強，但因為對環境的影響巨大， 目前已停止使用。 EDTA 酸洗需要較高的溫度（通常在 110℃以上）， 鍋爐必須點火升溫，輔助系統復雜。檸檬酸清洗工藝系統簡單，酸洗液中鐵含量過高，且溶液 pH 值大于 4時易產生檸檬酸鐵沉淀， 影響酸洗效果[1]。

表1 水冷壁管垢成分分析%

考慮垢的主要成分為氧化鐵，并且鍋爐不具備點火條件，通過小型試驗后決定采用催化檸檬酸低溫清洗工藝。檸檬酸是目前大型鍋爐酸洗中常用的一種有機酸，腐蝕速率低，對難溶性鐵垢有一定的去除能力。

傳統檸檬酸清洗溫度一般控制在 90～98℃，在檸檬酸中添加氨水調節 pH 值在3.5～4。 從傳統檸檬酸清洗工藝發展而來的催化檸檬酸清洗工藝， 清洗溫度控制在 60～80℃， 不需添加氨水調節 pH 值， 清洗全過程 pH 值穩定且具有以下特點：

（1）節省燃料成本。催化檸檬酸清洗溫度控制在 60～80℃， 通過輔助蒸汽加熱即可達到，避免了檸檬酸清洗需要鍋爐點火的限制。以每次酸洗耗用柴油 15 t計，僅燃料成本節約近 10 萬元。

（2）縮短檢修工期。 受傳統清洗工藝鍋爐點火條件的制約，化學清洗只能在所有檢修工作基本完成后進行， 一般需要單獨安排 2～3 天。催化檸檬酸低溫清洗工藝簡化了臨時系統的安裝，可以與機組檢修穿插進行，不再需要單獨安排工期，便于電廠統籌安排，優化工期。

（3）簡化清洗過程。 傳統的檸檬酸清洗， 需要在現場用氨水調節 pH 值至 3.5～4。 由于氨水的揮發性、刺激性和腐蝕性，使清洗藥品運輸和現場的配制都有一定的危險性[2]。 催化檸檬酸清洗工藝不需要添加氨水調節 pH 值，工藝控制簡單，清洗過程大為簡化。

正式實施化學清洗前，通過小型試驗確定了催化檸檬酸低溫清洗工藝，酸洗小型試驗采用的清洗劑為催化檸檬酸（6%～8%）， 緩蝕劑為檸緩 1號（0.2%～0.4%）， 清洗溫度為 60～80℃。 試驗結果見表2。

表2 化學清洗小型試驗數據

2 清洗工藝過程

2.1 清洗范圍及回路

此次酸洗的目的主要是去除水冷壁部位的氧化鐵。為避免高壓管路的切割和焊接，決定將省煤器也納入清洗范圍，利用省煤器進口管路上預留的化學清洗接口，安裝臨時系統。

清洗范圍包括省煤器、水冷壁下聯箱、螺旋水冷壁、中間集箱、垂直水冷壁、啟動分離器、貯水箱以及本體系統內的管道集箱等。

沖洗回路：除鹽水—凝結水泵—臨時管—省煤器入口—水冷壁—啟動分離器—貯水箱—大氣擴容器—排放。酸洗回路：酸洗箱—酸洗泵—臨時管—省煤器入口—水冷壁—啟動分離器—貯水箱—臨時管—酸洗箱。

2.2 清洗過程

采用兩步清洗法，整個酸洗過程分5個步驟進行。

（1）水沖洗。利用凝泵做動力，通過臨時管線對鍋爐本體進行大流量水沖洗，至排水澄清透明結束。

（2）第一階段循環酸洗。啟動酸洗泵，按酸洗回路建立清洗循環，在清洗箱內投輔汽加熱。清洗溫度維持在 70℃左右，清洗過程中的分析化驗數據見表3。

表3 第一階段循環酸洗分析化驗數據

（3）水沖洗。 當酸洗液中 Fe 含量上升到大于6 500mg/L 時， 第一階段酸洗結束， 用除鹽水對鍋爐本體進行頂排式沖洗， 至排水 pH試紙顯示由綠色變無色時結束。

（4）第二階段循環酸洗。 經過一次置換后， 清洗范圍內的大部分氧化鐵已去除，進行第二階段循環酸洗，徹底去除系統中殘留的氧化鐵。清洗過程中分析化驗數據見表4。

表4 第二階段循環酸洗分析化驗數據

在第二階段循環酸洗后期，酸洗液取樣澄清透明，呈青綠色，無清洗初期的黑色粉末殘渣。拆下監視管檢查清洗效果，樣管內附著的氧化鐵已經全部溶解，無殘留，無掛壁。

（5）漂洗鈍化。 考慮到機組酸洗后離投運尚有數日的系統恢復時間，采用低濃度檸檬酸加雙氧水鈍化工藝保養鍋爐。

漂 洗 工 藝 參 數 ： 0.1% ～0.3% 催 化 檸 檬 酸 ，0.1%緩蝕劑； 漂洗時間 2 h， 中間通過換水， 始終控制 Fe 在 100mg/L 以下。

漂洗后期， 用氨水調節漂洗液 pH 值在 9.5～9.6， 加入 0.1%～0.2%雙氧水， 開始鈍化， 時間持續1 h。

2.3 清洗效果檢查

鈍化完成且清洗液放空后，立即使用壓縮空氣吹掃鍋爐本體系統，并對所有的水冷壁管進行拍片檢查和割管抽檢，通過內窺鏡檢查確認酸洗效果。圖1、 圖2為清洗前后的內窺鏡照片， 對比可見，水冷壁管內氧化皮全部清除，清洗后管內表面潔凈，無沉積和過洗現象。

圖1 清洗前內窺鏡拍攝的水冷壁管照片

圖2 清洗后內窺鏡拍攝的水冷壁管照片

取出腐蝕指示 片， 計算腐蝕速率為 1.2 g/（m2·h），小 于 化 學 清 洗 導 則 8 g/（m2·h）的 標 準 。表面無二次銹蝕和點蝕，呈鋼灰色，清洗評定等級“優良”。

更換原過熱漲粗及爆管的 22根爐管后， 其余 150 余根嚴重堵塞的水冷壁管經過此次化學清洗全部暢通，且內表面無沉積，為機組的安全運行創造了良好的條件。

3 結論和建議

以往高垢量鍋爐的化學清洗，一般多采用鹽酸清洗工藝。近幾年，隨著電力工業的發展，高參數、大容量的超臨界機組已經逐步成為電網的主力型機組之一，由于超臨界機組使用了大量的合金鋼，鹽酸清洗工藝已經不能采用。

根據火電廠鍋爐化學清洗導則要求，直流鍋爐運行期間垢量達到 200～300 g/m2就應該進行化學清洗[1]， 該機組高達 1 093 g/m2的垢量實屬罕見。本次催化檸檬酸清洗的成功經驗表明，超臨界機組的鍋爐清洗采用催化檸檬酸低溫清洗工藝，是一個既經濟又合理的選擇。

[1]DL/T 794-2001 火 力 發 電 廠 鍋 爐 化 學 清 洗 導 則[S]. 北京：中國電力出版社，2001.

[2]溫 鎮.600 MW 機 組超 臨 界 直流 鍋 爐 的化 學 清 洗[J].清洗世界，2008，24（3）∶9-12.

[3]滕 維 忠 ， 郭 俊 文 ， 柯 于 進 ， 等.華 能 沁 北 電 廠 2 × 600 MW超臨界機組熱力系統的化學清洗[J].熱力發電，2007，36（2）∶73-75.

（本文編輯：徐 晗）

Chem ical Cleaning of Severe Scaling Once-through Boiler

XIONG Bin， ZHU Li-wei
（Zhejiang Electrical Power Test and Research Institute,Hangzhou 310014， China）

Many water wall tubes of Unit 2 boiler exploded in a power plant during the 168 h operation.It is found that a large amount of old ferric oxide falls off verticalwater wall and that causes blockage in water wall tube bend which leads to boiler tube explosion.And the amount of scale in boiler is as high as 1 093 g/m2. After the reason is found,residual iron oxide in the system is successfully removed using a pioneering lowtemperature catalytic citric acid.The unit starts again and is in safe and stable operation.

once-through boiler； chemical cleaning； severe scaling； ferric oxide

TM621.8

： B

： 1007-1881（2010）07-0036-03

2010-01-07

熊 斌（1982-）， 男， 江西南昌人， 助理工程師，從事發電廠化學專業調試工作。