常見鍋爐清洗劑的應用

摘 要:本文對鹽酸、氫氟酸、檸檬酸、EDTA四種鍋爐常用化學清洗劑的清洗原理、特點、使用范圍、以及配套助劑進行詳細的闡述，并對四種清洗劑的清洗工藝及應用實例進行了簡單介紹，可在鍋爐清洗時進行參考。

關鍵詞:鍋爐化學清洗清洗劑

中圖分類號:O6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0144-02

1 引言

常用的化學清洗劑可分為無機酸和有機酸。無機酸常有鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫氟酸等，清洗效率高，但對鋼鐵有腐蝕作用，對貴重設備特種金屬材料清洗時受到限制，廢液排放污染環境。有機酸則有檸檬酸、甲酸、EDTA(乙二胺四乙酸)、氨基磺酸、羥基乙酸、葡萄糖酸等，清洗效率高，對鋼鐵腐蝕性很小、無毒、無味、不污染，屬安全型清洗劑。

2 鍋爐腐蝕的原因分析

鍋爐常見的腐蝕有氧腐蝕、酸腐蝕、堿腐蝕、附著物下腐蝕和隙縫腐蝕等，其表現形式有孔蝕、皿狀腐蝕和脆性爆破等，但是究其原因多是在閉塞狀態下形成的，亦即形成了閉塞腐蝕電池(Occlude Corrosion Cell，OCC)。顯而易見，如果保持鍋內表面清潔無垢，就可以避免出現閉塞腐蝕電池，從而防止產生腐蝕。

3 化學清洗的全過程

化學清洗一般包括清洗對象調查、清洗對象調查、清洗方案制定、清洗方案實施、清洗效果檢查和清洗工程驗收、清洗對象保及清洗總結等。

4 對四種清洗劑的討論

4．1 鹽酸

4．1．1 鹽酸清洗的機理

鹽酸清洗時，不僅具有溶解氧化物的作用，而且還有剝離作用，因為鹽酸和一部分氧化物作用時，特別是和FeO反應時，破壞了氧化物和金屬的連接，使氧化物剝離下來。另一方面夾雜在氧化物中和下面的鐵會和鹽酸反應產生氫氣，逸出時將鐵的氧化物從金屬上面剝離下來。

4．1．2 鹽酸清洗的特點及緩蝕劑使用條件

鹽酸能快速溶解鐵氧化物，工效高，酸洗后表面狀態良好，滲氫量少，金屬的氫脆敏感性小。此外，氯化鐵溶解度大，無酸洗殘渣。由于其清洗工藝簡單、效果好、毒性小、貨源充足等優點至今仍被廣泛采用。但其對硅酸鹽垢和硫酸鹽垢的清洗效果差、且對金屬的腐蝕性強，易揮發產生酸霧，為了防止腐蝕常常需要加入一定量的緩蝕劑。鹽酸洗液及緩蝕劑使用條件(見表1)。

4．1．3 鹽酸清洗工藝及應用實例

電廠大型鍋爐屬于高壓鍋爐，垢的主要成分為Fe、Cu、Ni、Zn等氧化物，以鐵垢為主。采用鹽酸清洗(見表2)。

4．2 氫氟酸

4．2．1 氫氟酸清洗的機理

氫氟酸清洗鐵銹和溶解氧化皮有清洗時間短、效率高的特點。這是因為氫氟酸有很強的溶解氧化鐵的能力，是靠氟離子的特殊作用，如氫氟酸與四氧化三鐵接觸時會發生氟．氧交換，接著F離子與Fe離子發生絡合反應而使氧化皮溶解，此外氫氟酸有很強的除硅化物的能力。

4．2．2 氫氟酸清洗的特點及緩蝕劑使用條件

近年來，應用氫氟酸作為清洗劑，取得了較好的效果氫氟酸的優點:一是對硅酸鹽和鐵氧化物垢有特效;二是可用來清洗奧氏體鋼等多種鋼材制作的部件，這一點優于鹽酸;三是使用濃度較低，通常為1％～2％;四是使用溫度低，廢液處理簡單，容易，其缺點是對含鉻為13％～15％的高合金鋼的腐蝕速度較高，比非合金鋼的腐蝕速度高10倍左右、且較鹽酸成本高。

工業上氫氟酸通常不單獨使用而是與氟氫化銨、鹽酸、硝酸等其他物質配合使用。如氫氟酸一氫氟化銨清洗劑主要用于清洗硅垢，也可以加入鹽酸或硝酸用于清洗鐵銹。而鹽酸一氫氟酸清洗液主要用于出去碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和氧化鐵皮的混合物，其中鹽酸溶解碳酸鹽水垢速度很快，但不能溶解硅酸鹽水垢，而氫氟酸可溶解硅垢和氧化鐵。為減少對金屬基體腐蝕，氫氟酸洗劑也要加入緩蝕劑(表3)。

4．2．3 氫氟酸清洗工藝及應用實例

由于氫氟酸清洗時間短，溶垢快，為了保證清洗質量，在采用氫氟酸清洗時，其堿洗一酸洗—鈍化三個步驟時，多采用不同方式。堿洗采用大循環方式;酸洗則按鍋爐本體、高壓給水系統、低壓給水系統分別采用開路酸洗、局部鈍化和整體大循環鈍化的方法。

氫氟酸清洗應用實例:某廠擴建改建工程的首臺670t／h超高壓鍋爐確定采用氫氟酸開路清洗。清洗范圍為凝結水管路的一部分:除氧器、給水管道、鍋爐本體(省煤器、汽鼓、水冷壁)、過熱器及過熱蒸汽管。將其劃分為三個系統，即:由凝結水泵、凝結水管道、除氧水箱、給水泵前后管道組成一個系統;由給水泵、高壓給水管道、省煤器、汽鼓、水冷壁管(為保證最低流速，對角分為兩部分)為另一個系統;由給水泵、高壓給水管道、省煤器、汽鼓、頂棚過熱器、包墻管過熱器、屏式過熱器、對流過熱器、過熱蒸汽管路為再一個系統。使用0．6％～1．2％氫氟酸、加0．2％SH-416緩蝕劑．在55℃左右、分系統進行清洗。分系統進行沖洗后。用磷酸鹽在85℃～90℃下對全系統循環鈍化。清洗后檢查浮銹洗凈，無新的銹蝕，認為清洗與鈍化效果較好，腐蝕速度為2．85g/(m2·h)，偏高原因是緩蝕劑用量偏低，而且該緩蝕劑對低合金熱強鋼緩蝕作用較差所致。

4.3 檸檬酸

4．3．1 檸檬酸清洗的化學機理

用檸檬酸進行清洗，主要不是用它的酸性來溶解鐵的氧化物，而是利用它和鐵離子生成絡離子的能力。檸檬酸本身與鐵垢的反應速率較慢，且生成物檸檬酸鐵的溶解度較小，易生產檸檬酸鐵沉淀。

在用檸檬酸作清洗劑時，為了生成易溶的絡合物，常要在清洗液中加氨水將溶液pH值調至3．5～4．0，檸檬酸在不同的pH值條件下，其離解程度也不同。

4．3．2 檸檬酸清洗的特點及緩蝕劑使用條件

用檸檬酸清洗的特點之一就是需要高溫，因此必須選擇耐高溫的緩蝕劑。普通的有機化合物，一般在高溫下容易分解，故應選用在高溫下比較穩定的化合物。檸檬酸洗液及其緩蝕劑的使用條件(見表4)。

4．3．3 檸檬酸清洗工藝及應用實例

檸檬酸多用于新控超高壓直流鍋爐的結水系統(爐前系統)及過熱器、再熱器等的氧化鐵皮和腐蝕產物的清洗。一般的清洗工序為:水洗—堿洗一酸洗—鈍化。詳細實例(見表5)。

4.4 EDTA

4．4．1 EDTA清洗的機理和特點

EDTA清洗實質是其絡和基元(Y4)和金屬離子兩相反應，在一定條件下生成穩定的絡合物。在清洗過程中同時存在著電離、水解、絡合、中和等多種化學反應。清洗液弱酸性開始，依靠爐內絡合體系自身的物理化學變化，金屬離子被絡和溶解，隨著爐內積垢的清除，pH值逐漸升高至清洗結束，清洗介質達到鈍化條件，從而實現洗垢、鈍化一步完成。

EDTA清洗劑對氧化鐵和銅垢類沉積物以及鈣、鎂垢有較強的清洗能力、清洗后金屬表面能生成良好的防腐保護膜、無需另行鈍化處理、可從廢液中回收EDTA再利用:但藥品價格昂貴。

4．4．2 EDTA清洗工藝及應用實例

EDTA洗爐方法適用范圍廣泛，目前國內主要有以下兩種:EDTA協調洗爐法和EDTA銨鹽洗爐法。

EDTA洗爐實例:望亭電廠12號爐是國產第一臺1000t／ll亞臨界直流鍋爐，為單爐體雙爐膛、兀型布置。本次清洗采用EDTA銨鹽清洗工藝，取得了較好的效果。

清洗范圍包括:主給水管路、高加水側、省煤器、水冷壁管、低溫過熱器、啟動分離器等。

清洗參數。

(1)EDTA為22t(清洗時系統最高濃度達5．6％)，緩蝕劑為2．8t(1％濃度)。

(2)pH為9．0士0．2。

(3)溫度為120-130℃。

(4)時間為8h。

清洗效果。

清洗結束前檢查監視樣管，氧化鐵垢全部清洗干凈，金屬表面呈灰黑色，鈍化膜良好。鍋爐清洗結束割爐管7根。其中膜式水冷壁管2根，省煤器進出口管各1根，雙面水冷壁管1根，低溫過熱器進出口管各1根。用肉眼觀察管內結垢已清洗干凈。用洗垢法測定除垢率，均在95％以上。

清洗時監視裝置中投放金屬指示片8塊，金屬腐蝕速率(見表6)。

5 結語

火力發電廠的熱力設備，新建和運行一段時間后均需要進行化學清洗，化學清洗是具有重要節能和安全意義的維護措施，而清洗劑的選擇對整個清洗結果有著直接的影響，因此在進行化學清洗時應根據實際情況對清洗劑做出合適的選擇，使清洗效果達到最佳水平。

參考文獻

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