高垢量直流鍋爐的化學(xué)清洗

熊 斌，祝酈偉

（浙江省電力試驗(yàn)研究院， 杭州 310014）

高垢量直流鍋爐的化學(xué)清洗

熊 斌，祝酈偉

（浙江省電力試驗(yàn)研究院， 杭州 310014）

某發(fā)電廠 2 號(hào)機(jī)組在 168 h 連續(xù)運(yùn)行期間出現(xiàn)鍋爐多根爐管爆管現(xiàn)象， 最后查明系垂直水冷壁內(nèi)大量陳舊氧化鐵脫落導(dǎo)致水冷壁管彎頭堵塞進(jìn)而引起鍋爐爆管， 鍋爐結(jié)垢量高達(dá) 1 093 g/m2。 分析原因后，采用國內(nèi)首創(chuàng)的催化檸檬酸低溫清洗工藝成功去除了系統(tǒng)內(nèi)殘留的氧化鐵。機(jī)組再次啟動(dòng)后，鍋爐運(yùn)行安全穩(wěn)定。

直流爐；化學(xué)清洗；高垢量；氧化鐵

某發(fā)電廠 600MW 燃煤發(fā)電機(jī)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(yùn)期間出現(xiàn)鍋爐多根爐管爆管現(xiàn)象。 機(jī)組停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)， 水冷壁直管段約 150根爐管嚴(yán)重堵塞， 約 20根管子出現(xiàn)較嚴(yán)重的過熱現(xiàn)象。爆管的直接原因是鍋爐垂直水冷壁內(nèi)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(dǎo)致爆管。為了保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須立刻進(jìn)行鍋爐化學(xué)清洗。

1 清洗工藝的選擇

對(duì)鍋爐水冷壁管垢成分的分析測(cè)試結(jié)果見表1，垢量達(dá) 1 093.5 kg/m2，垢成分以氧化鐵（Fe2O3）為主。 超臨界機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備材質(zhì)種類較多，對(duì)清洗介質(zhì)的選擇有嚴(yán)格要求。鹽酸對(duì)奧氏體鋼易產(chǎn)生氯脆效應(yīng)和應(yīng)力腐蝕，在高參數(shù)機(jī)組上已不宜使用。在直流爐的化學(xué)清洗中，氫氟酸、EDTA 和檸檬酸是比較常用的安全清洗介質(zhì)。氫氟酸清洗工藝對(duì)氧化鐵垢溶解能力強(qiáng)，但因?yàn)閷?duì)環(huán)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(diǎn)火升溫，輔助系統(tǒng)復(fù)雜。檸檬酸清洗工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，酸洗液中鐵含量過高，且溶液 pH 值大于 4時(shí)易產(chǎn)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(diǎn)火條件，通過小型試驗(yàn)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(jī)酸，腐蝕速率低，對(duì)難溶性鐵垢有一定的去除能力。

傳統(tǒng)檸檬酸清洗溫度一般控制在 90～98℃，在檸檬酸中添加氨水調(diào)節(jié) pH 值在3.5～4。 從傳統(tǒng)檸檬酸清洗工藝發(fā)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(diào)節(jié) pH 值， 清洗全過程 pH 值穩(wěn)定且具有以下特點(diǎn)：

（1）節(jié)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(dá)到，避免了檸檬酸清洗需要鍋爐點(diǎn)火的限制。以每次酸洗耗用柴油 15 t計(jì)，僅燃料成本節(jié)約近 10 萬元。

（2）縮短檢修工期。 受傳統(tǒng)清洗工藝鍋爐點(diǎn)火條件的制約，化學(xué)清洗只能在所有檢修工作基本完成后進(jìn)行， 一般需要單獨(dú)安排 2～3 天。催化檸檬酸低溫清洗工藝簡(jiǎn)化了臨時(shí)系統(tǒng)的安裝，可以與機(jī)組檢修穿插進(jìn)行，不再需要單獨(dú)安排工期，便于電廠統(tǒng)籌安排，優(yōu)化工期。

（3）簡(jiǎn)化清洗過程。 傳統(tǒng)的檸檬酸清洗， 需要在現(xiàn)場(chǎng)用氨水調(diào)節(jié) pH 值至 3.5～4。 由于氨水的揮發(fā)性、刺激性和腐蝕性，使清洗藥品運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)的配制都有一定的危險(xiǎn)性[2]。 催化檸檬酸清洗工藝不需要添加氨水調(diào)節(jié) pH 值，工藝控制簡(jiǎn)單，清洗過程大為簡(jiǎn)化。

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

表2 化學(xué)清洗小型試驗(yàn)數(shù)據(jù)

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(jìn)口管路上預(yù)留的化學(xué)清洗接口，安裝臨時(shí)系統(tǒng)。

清洗范圍包括省煤器、水冷壁下聯(lián)箱、螺旋水冷壁、中間集箱、垂直水冷壁、啟動(dòng)分離器、貯水箱以及本體系統(tǒng)內(nèi)的管道集箱等。

沖洗回路：除鹽水—凝結(jié)水泵—臨時(shí)管—省煤器入口—水冷壁—啟動(dòng)分離器—貯水箱—大氣擴(kuò)容器—排放。酸洗回路：酸洗箱—酸洗泵—臨時(shí)管—省煤器入口—水冷壁—啟動(dòng)分離器—貯水箱—臨時(shí)管—酸洗箱。

2.2 清洗過程

采用兩步清洗法，整個(gè)酸洗過程分5個(gè)步驟進(jìn)行。

（1）水沖洗。利用凝泵做動(dòng)力，通過臨時(shí)管線對(duì)鍋爐本體進(jìn)行大流量水沖洗，至排水澄清透明結(jié)束。

（2）第一階段循環(huán)酸洗。啟動(dòng)酸洗泵，按酸洗回路建立清洗循環(huán)，在清洗箱內(nèi)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(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 第一階段循環(huán)酸洗分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)

（3）水沖洗。 當(dāng)酸洗液中 Fe 含量上升到大于6 500mg/L 時(shí)， 第一階段酸洗結(jié)束， 用除鹽水對(duì)鍋爐本體進(jìn)行頂排式?jīng)_洗， 至排水 pH試紙顯示由綠色變無色時(shí)結(jié)束。

（4）第二階段循環(huán)酸洗。 經(jīng)過一次置換后， 清洗范圍內(nèi)的大部分氧化鐵已去除，進(jìn)行第二階段循環(huán)酸洗，徹底去除系統(tǒng)中殘留的氧化鐵。清洗過程中分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 第二階段循環(huán)酸洗分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)

在第二階段循環(huán)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?jiān)?。拆下監(jiān)視管檢查清洗效果，樣管內(nèi)附著的氧化鐵已經(jīng)全部溶解，無殘留，無掛壁。

（5）漂洗鈍化。 考慮到機(jī)組酸洗后離投運(yùn)尚有數(shù)日的系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間，采用低濃度檸檬酸加雙氧水鈍化工藝保養(yǎng)鍋爐。

漂 洗 工 藝 參 數(shù) ： 0.1% ～0.3% 催 化 檸 檬 酸 ，0.1%緩蝕劑； 漂洗時(shí)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(diào)節(jié)漂洗液 pH 值在 9.5～9.6， 加入 0.1%～0.2%雙氧水， 開始鈍化， 時(shí)間持續(xù)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(tǒng)，并對(duì)所有的水冷壁管進(jìn)行拍片檢查和割管抽檢，通過內(nèi)窺鏡檢查確認(rèn)酸洗效果。圖1、 圖2為清洗前后的內(nèi)窺鏡照片， 對(duì)比可見，水冷壁管內(nèi)氧化皮全部清除，清洗后管內(nèi)表面潔凈，無沉積和過洗現(xiàn)象。

圖1 清洗前內(nèi)窺鏡拍攝的水冷壁管照片

圖2 清洗后內(nèi)窺鏡拍攝的水冷壁管照片

取出腐蝕指示 片， 計(jì)算腐蝕速率為 1.2 g/（m2·h），小 于 化 學(xué) 清 洗 導(dǎo) 則 8 g/（m2·h）的 標(biāo) 準(zhǔn) 。表面無二次銹蝕和點(diǎn)蝕，呈鋼灰色，清洗評(píng)定等級(jí)“優(yōu)良”。

更換原過熱漲粗及爆管的 22根爐管后， 其余 150 余根嚴(yán)重堵塞的水冷壁管經(jīng)過此次化學(xué)清洗全部暢通，且內(nèi)表面無沉積，為機(jī)組的安全運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。

3 結(jié)論和建議

以往高垢量鍋爐的化學(xué)清洗，一般多采用鹽酸清洗工藝。近幾年，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)、大容量的超臨界機(jī)組已經(jīng)逐步成為電網(wǎng)的主力型機(jī)組之一，由于超臨界機(jī)組使用了大量的合金鋼，鹽酸清洗工藝已經(jīng)不能采用。

根據(jù)火電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則要求，直流鍋爐運(yùn)行期間垢量達(dá)到 200～300 g/m2就應(yīng)該進(jìn)行化學(xué)清洗[1]， 該機(jī)組高達(dá) 1 093 g/m2的垢量實(shí)屬罕見。本次催化檸檬酸清洗的成功經(jīng)驗(yàn)表明，超臨界機(jī)組的鍋爐清洗采用催化檸檬酸低溫清洗工藝，是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又合理的選擇。

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

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

[3]滕 維 忠 ， 郭 俊 文 ， 柯 于 進(jìn) ， 等.華 能 沁 北 電 廠 2 × 600 MW超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)的化學(xué)清洗[J].熱力發(fā)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(fā)電廠化學(xué)專業(yè)調(diào)試工作。