在線清洗技術在新建循環流化床鍋爐項目中的應用

車建煒 張春利

中國華電工程（集團）有限公司，北京 100035

在線清洗技術在新建循環流化床鍋爐項目中的應用

車建煒 張春利

中國華電工程（集團）有限公司，北京 100035

本文就在線清洗技術在新建循環流化床鍋爐項目中的應用闡述了其清洗原理、操作要點、清洗分析和清洗效果，表明在線清洗技術在類似項目中具有廣泛推廣應用價值。

在線清洗;循環流化床;腐蝕;保護膜

1 在線清洗技術的方法原理[1]

傳統電站鍋爐化學清洗是利用溶解原理洗掉鍋爐受熱面內表面的氧化鐵及在存放、安裝過程中所產生的焊渣、油污等雜物，并形成良好的鈍化保護膜，但同時清洗劑與受熱面鋼材發生化學反應，腐蝕掉少量金屬，縮短了鍋爐的使用壽命，而且需安裝、拆除龐大的臨時系統，增加了施工單位的費用。鍋爐在線清洗為非溶解性清洗，基本原理是利用物理化學原理，通過特種藥劑作用在腐蝕物和基本金屬之間產生界面滲透，擠壓，剝落等界面效應，再將洗脫的腐蝕產物通過強力分散劑，將其懸浮于水中，通過排污排出熱力設備之外。

在爐水中加入在線清洗兼保養劑能起到穩定爐水水質，提高蒸汽品質，維護和及時修復受熱面保護膜，并逐步清除受熱面腐蝕產物等多重作用，有利于機組啟動時快速改善汽水品質，縮短機組帶負荷試運行和洗硅時間，保證機組整套啟動試運行期間汽水品質的優良。在機組投入商業運行后，繼續加入少量在線清洗兼保養劑，有利于機組在無腐蝕、不結垢的狀態下安全、經濟、高效地運行。

2 項目簡介及在線清洗技術應用背景

貴州華電畢節熱電有限公司#1、#2鍋爐系東方鍋爐廠生產的DG490/13.73-Ⅱ2型循環流化床自然循環單汽包鍋爐。鍋爐主要由一個膜式水冷壁爐膛，兩臺汽冷式旋風分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)三部分組成。鍋爐汽水系統回路包括尾部省煤器、鍋筒、水冷系統、汽冷式旋風分離器進口煙道、汽冷式旋風分離器、HRA包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器及連接管道、低溫再熱器、屏式再熱器及連接管道。

此項目由我公司總承包建設，由于1#鍋爐試運工期較短，且施工單位投入人力不足，如采用傳統化學清洗施工周期過長，不能滿足項目節點進度要求。通過在行業內廣泛咨詢，鎖定華東科技大學研發的在線清洗技術。經過現場各參建單位的反復討論和論證，最終確定了在線清洗方案，實踐證明在線清洗省時、省力，節能環保，效果更佳，具有較高的經濟及社會效益。

3 在線清洗技術的工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→系統冷態水沖洗→系統熱態水沖洗→烘爐階段熱態造膜→吹管階段在線清洗→整套啟動試運行期間的在線清洗及快速洗硅→機組投入商業運營后的保養。

3.2 操作要點

3.2.1 系統冷態水沖洗

啟動除鹽水泵、凝結水泵、電動給水泵向相關系統上水并分段進行大流量、變流量沖洗排放；沖洗至排放水澄清、無肉眼可見的顆粒狀雜質即沖洗結束。

沖洗路徑：根據《汽機管道沖洗措施》分段沖洗：

1）除鹽水泵→凝汽器→排放。

2）除鹽水泵→凝汽器→凝結水泵→凝結水系統→除氧器→排放。

3）凝汽器→凝結水泵→凝結水系統→除氧器→電動給水泵→高壓給水系統→高壓加熱器→省煤器→汽包→水冷壁系統→水冷壁下聯箱→排放（定排）。

沖洗用水：除鹽水，按常規加氨調pH和加聯氨保護，變流量200～500m3/h進行沖洗。

事先在除氧器中配制Na3PO4、Na2HPO4和BOCP106的混合藥液，將除氧器上水至正常水位，投入輔汽加熱系統，水溫加熱至60℃～70℃，啟動電泵開始預清洗，清洗中逐步提高除氧器水溫到90℃左右；預清洗過程中通過爐水加藥系統向汽包補充Na3PO4、BOCP106混合液，維持爐水中的藥品濃度；預清洗結束后進行熱態水沖洗排放。

3.2.3 烘爐階段熱態清洗兼熱態造膜

3.2.3.1 藥品配制

1）在給水加氨溶液箱中加入20kg NaOH、20kg Na3PO4、25kg BOCP106在線清洗劑，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻。

2）向鍋爐Na3PO4藥箱中加入20kg NaOH、3kg Na3PO4、125kg BOCP106在線清洗劑，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻。

3）在除氧水箱中加入40kg NaOH、6kg Na3PO4、250kg BOCP106清洗兼保養劑、2000kg BOCP121清洗兼保養劑，利用給水泵打再循環將藥液溶解均勻。

3.2.3.2 藥品的加入及控制指標

1）用給水泵向鍋爐上水時將除氧水箱中的藥液加到爐內。

2）烘爐機啟動后，當爐水堿度低于45mmol/L時，啟動Na3PO4加藥泵，將Na3PO4藥箱中的藥品加到爐內、補充藥液。

3）鍋爐補水時啟動給水加藥泵，將溶液箱中的藥品加到爐內。控制指標：給水pH=9.6～10.5，藥箱中藥液打空后及時補充配置。

3.2.3.3 烘爐期間每6小時進行一次鍋爐排污，排污量由取樣化驗結果確定；烘爐結束后按規程進行熱爐放水；預清洗造膜完成后，應對汽包、水冷壁下聯箱、除氧器水箱以及凝汽器熱水井等處進行人工清理工作，以減輕機組啟動后的清洗負擔。

3.2.4 鍋爐吹管期間的在線清洗

為了保證在吹管過程中終止先前已發生的腐蝕、并不再發生新的腐蝕，同時進行高溫氧化皮及腐蝕產物等各種雜質的清除，在整個吹管過程中沖擊性加入或連續投加UOCP169清洗兼保養劑進行在線清洗；鍋爐開始上水，即啟動給水加藥系統向給水加入NH3液，保證給水pH=9.0～9.3；在給水加聯氨箱中加入500kg清洗兼保護劑UOCP169，加除鹽水至1000L，攪拌均勻；在爐水磷酸鹽加藥箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、12.5kg鍋爐在線清洗兼保護劑BOCP106，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻；為了保證在吹管過程中終止已發生的腐蝕并不發生新的腐蝕、且加速清除高溫氧化皮及腐蝕產物等各種雜質，從鍋爐點火時開始，啟動加藥泵向爐內投加上述混合液；當爐水水溫達到150℃時、啟動加藥泵加機組清洗兼保護劑UOCP169。加完后及時續配新藥液，防止打空泵；鍋爐壓力達到1.0MPa，溫度180℃以上運行2h后開啟排污，加大補水量和清洗兼保護劑的加藥量，控制爐水pH>9.2；鍋爐壓力達到3.5MPa，溫度240℃以上運行3h－5h，檢測爐水硅，[SiO2]>2000μg/L時要加強排污； [SiO2]>5000μg/L時要整爐換水；當爐水含鐵量>1000μg/L時要加強排污，鐵>3000μg/L或爐水渾濁或爐水發紅則需整爐換水；在第一階段吹管將要結束時，重點觀察爐水混濁的周期變化和爐水鐵離子的變化趨勢和數量，確定第二階段清洗的強度；第一階段吹管結束前加入事先在加藥箱中配好的UOCP169機組清洗兼保養劑；在吹管第一階段尾段（停止沖管后），鍋爐進行滑停，繼續加入NaOH、Na3PO4和BOCP106混合液，維持pH＝10～11，3h后整爐放水；第二階段吹管結束時加入100kg UOCP169機組清洗兼保養劑對機組進行保護，加完后運行2h停爐，0.8MPa左右熱爐放水、余熱烘干鍋爐。

3.2.5 機組整套啟動試運行期間的在線清洗及快速洗硅

在給水加聯氨箱中加除鹽水500L，加入500kg機組清洗兼保護劑UOCP169， 并攪拌均勻；在爐水磷酸鹽加藥箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、25kg BOCP106 鍋爐清洗兼保養劑，加除鹽水1000L，并攪拌均勻；鍋爐開始上水時，啟動給水加藥系統向給水加入N2H4：NH3=1：1的混合液，保證給水pH>9.0±0.2；從鍋爐點火時開始，啟動磷酸鹽加藥泵向爐內投加磷酸鹽加藥箱中的混合液；當爐水水溫達到150℃時啟動加藥泵加機組清洗兼保護劑UOCP169；鍋爐壓力達到1.0MPa，溫度180℃以上，應開啟連續排污，控制爐水pH=9.0～9.7；通過大量排污和補水，爐水逐漸變得清澈，當汽溫、汽壓達到預定沖轉參數時，按啟動方案進行；由于汽機沖轉、鍋爐負荷增加等因素引起的擾動以及系統各設備的分步投運，雜質的帶入會使爐水變得混濁，在升負荷每一個階段均可通過穩定工況、加大排污予以改善；機組并網后，低壓加熱器隨即投入，爐水鐵離子濃度將隨之升高，爐水混濁度增加，這些清洗雜質可繼續通過大量的排污和補水予以置換；隨著機組負荷的升高，高壓加熱器的投入等，爐水的鐵離子濃度和混濁度都將隨之惡化，通過大量排污和補水，逐漸改善爐水品質；在機組升負荷過程中，爐水不再因負荷升高而混濁、鐵離子濃度亦穩定無大的變化時，認為整個熱力系統的清洗基本達到要求；清除上述系統中的殘余二次鐵銹及硅酸鹽產物，快速除硅。保證鍋爐在啟動過程以及壓力、負荷上升過程中的水汽品質，在初次啟動的惡劣條件下對機組實施全面保護，防止腐蝕和結垢。

4 監測技術與在線清洗效果分析

4.1 監測技術

切實做好啟動前的監測儀表校正、分析用藥品的核對工作；鍋爐壓力達0.1MPa后，及時對各取樣管路、在線儀表開啟閥門或旁路進行沖洗至出水清澈，準備取樣分析；準確的測試分析是成功實施快速洗硅及帶負荷安全清洗的關鍵。特別注意事項如下：

1）加強化學監督，投運化學在線儀表，條件具備時盡早投用在線儀表。

2）爐水pH是關鍵參數，測試要準確、及時。

3）爐水及蒸汽[SiO2]每2h取樣分析一次。加強排污，保證爐水[SiO2]<1000μg/ L。

4）測定爐水和凝結水Fe，每4h取樣分析一次。爐水Fe含量>1000μg/L，應加強排污。

4.2 效果分析

4.2.1 清除系統內腐蝕產物和雜質

加入鍋爐清洗兼保養劑BOCP121后，在升溫、保溫及降溫的各個階段，爐水有不同程度的渾濁，澄清后溶液清澈，底部有粉末狀物。當系統加入UOCP169清洗劑后，渾濁帶有顏色的爐水逐漸變得清澈透明。在鍋爐中被清洗下來的雜質通過疏水排放、鍋爐連排、定排或鍋爐放水時排出系統。

4.2.2 吹管期間爐水品質合格

吹管過程是個非常劇烈的非穩態脈動過程，而且伴有汽水共騰，水質控制有一定難度，1#鍋爐第二次吹管末期時爐水鐵的含量只有9.8μg/L，爐水導電率低于15μS/ cm，與給水相差無幾，優于常規化學清洗后鍋爐吹管期間爐水水質，鍋爐得到了完好保護。

4.2.3 蒸汽品質合格，滿足整套啟動及試運行要求

在2008年12月18日至24日#1機組整套啟動期間，隨著過熱器、再熱器、凝汽器、高低加等設備的投入，以及各級抽汽疏水相繼回收，給系統帶來了大量雜質，給凝結水、給水、爐水品質帶來了一輪又一輪的沖擊波，例如凝結水硬度一度達到26μmol/ L，給水SiO2（12月20日）達到近1800μg/ L，爐水SiO2長時間（12月21日至12月24日）高于2000μg/L。即便如此，仍滿足了整套啟動各個階段的蒸汽品質要求，12月1日蒸汽SiO2含量已降至≤20μg/L。

4.2.4 所有清洗劑有良好的停爐保養作用

12月5日凌晨2點鐘第一階段結束，停爐四十多小時后于12月7日凌晨進入第二階段吹管，在沒有換水的情況下，爐水清澈。#1鍋爐2008年12月28日開始的整套啟動后，各水樣均清澈透明，爐水Fe含量在100μg/L以內。這都體現了清洗劑的停爐保養作用。12月11日打開汽包檢查，汽包內壁、旋風分離器及管道等表面均形成了完整的鈍化保護膜。這實際上是因為本次清洗是在高溫高壓下進行，必須是機組處于完全保護狀態下才有可能實現，因此鍋爐內表面在保養劑作用下于高溫形成的是牢固的近乎永久性的鈍化保護膜，而不是化學清洗剛結束的臨時鈍化膜，整套啟動未發生常規化學清洗后的爐水混黑現象證明了這一點。

4.2.5 汽包檢查結果

清洗結束后，于2008年12月11日打開汽包人孔門進行了檢查：內表面清潔，基本無殘留氧化物和焊渣；無二次浮銹，無點蝕、無金屬粗晶析出的過洗現象，無鍍銅現象，形成有完整的鈍化保護膜；清洗過程中，固定設備上的閥門未損傷。

在汽包兩頭上部有一些紅色浮銹，用手套擦拭后露出了黑色的保護膜，說明只是因為兩頭水汽流通不好，流速緩慢，導致洗下來的產物不能及時排掉并且附在表面，但是壁面很光滑，汽水分界線不是很明顯，由于一端底部積水未排盡導致底部有少量黃銹點，上部百葉窗也呈黑色，焊縫附近為鋼灰色，汽包中間的分離器和底部均為鋼灰色且表面光滑發亮，無任何腐蝕坑點和雜質，整個汽包看起來顯藍藍的鋼灰色保護的非常好，保護膜鍍的也非常好，據清洗后外觀來看，整個清洗和保養的過程做得很好，達到了預期效果。

5 結論

貴州華電畢節熱電有限公司新建循環流化床鍋爐采用在線清洗技術有效地清除了系統中的腐蝕產物和雜質并且體現了優良的停爐保養作用。清洗過程不需要獨立的工期，不需要安裝、拆除龐大的臨時系統，分部試運工期可比常規清洗縮短10天；由于其清洗兼保養的作用，保證整個系統在鍋爐吹管后、啟動、停爐停機消缺及試運過程中不受腐蝕；在機組投入商業運行后，繼續加入適量在線清洗兼保養劑，有利于機組在無腐蝕、不結垢的狀態下安全、經濟、高效地運行[2]。綜上所述，在線清洗技術具有廣泛的推廣應用價值。

[1]姜麗,馬瑤瑤等.在線清洗工藝在某基建鍋爐清洗中的運用.清洗世界，2008,（7）：11～13

[2]楊昌柱.鍋爐--汽輪機帶負荷清洗技術簡介［D］.武漢：華中科技大學出版社,2006.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.037

車建煒，工程師，工學碩士，主要從事EPC領域的熱機管理工作。

張春利，工程師，工學碩士，主要從事EPC領域的熱機管理工作。