甲酸在大容量凝汽器清洗中的應(yīng)用

陳學(xué)安

摘 要：文章介紹了甲酸在大型電站凝汽器化學(xué)清洗中的應(yīng)用。該方法具有新穎性和實(shí)用性，降低了國(guó)內(nèi)大容量凝汽器化學(xué)清洗的難度和費(fèi)用，并取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：甲酸；1 000 MW超超臨界機(jī)組；凝汽器；化學(xué)清洗

中圖分類號(hào)：TK264.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）17-0175-02

1 清洗現(xiàn)狀

在電力行業(yè)化學(xué)清洗中，各研究單位和酸洗單位對(duì)鍋爐的化學(xué)清洗技術(shù)進(jìn)行了大量研究，總結(jié)了許多成功的清洗經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)凝汽器的清洗技術(shù)卻重視不夠。現(xiàn)階段，隨著鍋爐參數(shù)越來越高，凝汽器的技術(shù)參數(shù)也隨之提高，凝汽器經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，換熱管逐步形成一層以碳酸鈣為主的硬垢，嚴(yán)重影響了凝汽器換熱效率。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段凝汽器普遍采用不銹鋼管和鈦管，凝汽器結(jié)垢后的清洗介質(zhì)基本采用氨基磺酸，而在實(shí)際實(shí)施中由于氨基磺酸對(duì)鈣的溶解度有限，影響清洗效果。利用甲酸及其鹽類與多種金屬化合物都能生成可溶性鹽類，在水中溶解度高不析出沉淀，對(duì)金屬的腐蝕小且甲酸中不含氯離子的特點(diǎn)，可以使用甲酸清洗凝汽器的不銹鋼管和鈦管。

2 試驗(yàn)研究

2.1 甲酸的性質(zhì)

甲酸是最簡(jiǎn)單的羧酸，別名蟻酸，無色透明液體，有強(qiáng)烈刺激性酸味。甲酸的酸性很強(qiáng)，能任意比例溶于水，甲酸及其水溶液能溶解許多金屬、金屬氧化物、氫氧化物及鹽，所生成的甲酸鹽都能溶于水，因此常用作化學(xué)清洗劑，而甲酸不含氯離子，可以廣泛應(yīng)用于含不銹鋼和鈦材料的設(shè)備清洗。

2.2 試 驗(yàn)

配制2組500 ml含3%甲酸+0.3%緩蝕劑的酸洗液，分別將含水垢的不銹鋼管和鈦管分別放入酸洗液中。采用浸泡清洗，當(dāng)垢環(huán)放入酸液時(shí)，立即產(chǎn)生大量的氣泡，換熱管表面的硬垢迅速溶解，浸泡30 min后觀察，不銹鋼管和鈦管表面的水垢全部溶解，溶液底部基本無殘留。

一般凝汽器換熱管所形成的水垢主要成分是碳酸鈣，甲酸與碳酸鈣產(chǎn)生以下化學(xué)反應(yīng)：

2HCOOH+CaCO3→Ca（COOH）2+H2O+CO2↑

3 甲酸在某超臨界電廠鍋爐酸洗中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某海濱電廠為兩臺(tái)1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組，所配凝汽器型號(hào)為N-45000，凝汽器換熱管采用鈦管，機(jī)組自投產(chǎn)運(yùn)行已有四年多，因凝汽器結(jié)垢嚴(yán)重，嚴(yán)重影響機(jī)組熱效率。為清除鈦管表面的水垢，廠方?jīng)Q定采用甲酸對(duì)換熱管在停機(jī)檢修期間進(jìn)行一次化學(xué)清洗。該機(jī)組凝汽器基本參數(shù)，見表1。

3.2 清洗流程

該機(jī)組凝汽器采用單流程布置，分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩組，根據(jù)凝汽器布置特點(diǎn)，采用兩臺(tái)額定流量為1 600 t/h，揚(yáng)程20 m的清洗泵進(jìn)行循環(huán)清洗，如圖1所示，循環(huán)流程如下：

第一循環(huán)：清洗泵→B2出水室人孔→B2進(jìn)水室→B1出水室→B1進(jìn)水室人孔→A1進(jìn)水室人孔→A1出水室→A2進(jìn)水室→A2出水室人孔→清洗泵。

第二循環(huán)：清洗泵→A2出水室人孔→A2進(jìn)水室→A1出水室→A1進(jìn)水室人孔→B1進(jìn)水室人孔→B1出水室→B2進(jìn)水室→B2出水室人孔→清洗泵。

第二循環(huán)是第一循環(huán)的逆向循環(huán)。

3.3 清洗流速

上述清洗流程中，通流通流面積為5.87 m2，清洗泵額定流量為1 600 t/h，兩個(gè)平臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)流量約為3 200 t/h，在此流量下，清洗流速約為0.151 m/s，可滿足清洗流速要求。

3.4 清洗工藝與技術(shù)指標(biāo)

整個(gè)清洗可分為酸洗前水沖洗、酸洗、沖洗、人工吹球、沖洗等步驟。

①凝汽器水室清理：打開凝汽器，將水室內(nèi)的雜物清理干凈。

②凝汽器汽側(cè)灌水查漏：凝汽器水側(cè)干燥狀態(tài)下向凝汽器汽側(cè)注水至接喉部，檢查鈦管及管口脹接處有無泄漏，如果鈦管泄漏時(shí)則應(yīng)先作記號(hào)，然后內(nèi)漏管加堵，確認(rèn)嚴(yán)密無泄漏后仍應(yīng)將汽側(cè)灌水至接喉部。

③酸洗前系統(tǒng)的隔離：在凝汽器水室內(nèi)將循環(huán)水進(jìn)、出水管用鋼板封堵嚴(yán)密。

④水沖洗：?jiǎn)?dòng)清洗泵，用工業(yè)水對(duì)凝汽器進(jìn)行酸洗前的水沖洗，直至出水澄清，無雜物。

⑤酸洗：沖洗合格后，用清洗泵建立循環(huán)，然后加0.3～0.5%甲酸緩蝕劑，然后向系統(tǒng)緩慢加入甲酸，清洗過程中根據(jù)分析化驗(yàn)結(jié)果，如果酸濃度連續(xù)穩(wěn)定不降低，說明垢已除凈，可結(jié)束酸洗。

⑥酸洗后水沖洗：酸洗結(jié)束后，排空凝汽器內(nèi)酸液，酸液排完后，再向凝汽器進(jìn)工業(yè)水，并啟動(dòng)清洗泵進(jìn)行循環(huán)沖洗，沖洗中注意將循環(huán)水進(jìn)出水管及各死角也沖洗好，至pH≥6時(shí)結(jié)束沖洗。

⑦人工清洗：酸洗后鈦管內(nèi)表面仍可能存在有少部分泥沙，為了保證質(zhì)量，水沖洗結(jié)束后，用汽水混合物進(jìn)行吹洗，吹洗時(shí)每根鈦管內(nèi)放入2個(gè)膠球，加強(qiáng)吹洗效果，清除管內(nèi)污泥。

⑧水沖洗：人工清理后，用工業(yè)水再進(jìn)行水一次水沖洗，清理水室。

3.5 清洗結(jié)果

①鈦管腐蝕速率的測(cè)定。酸洗前在凝汽器水室內(nèi)掛兩個(gè)鈦管試環(huán)，酸洗后取出用除鹽水沖洗，并用酒精擦洗吹干后稱重，用萬分之一天平稱重，兩個(gè)鈦環(huán)指示片清洗前后無明顯失重，確定此次酸洗腐蝕指示片腐蝕速率為零。

②清洗效果評(píng)價(jià)。#1機(jī)組凝汽器化學(xué)清洗結(jié)束后，對(duì)凝汽器鈦管內(nèi)部進(jìn)行檢查，鈦管內(nèi)表面水垢清洗干凈，漏出鈦材金屬基體表面，鈦管除垢徹底。

4 結(jié) 語

此次凝汽器采用甲酸清洗取得了良好的清洗效果，清洗質(zhì)量達(dá)到了優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合甲酸在本次清洗中的成功應(yīng)用，甲酸較傳統(tǒng)清洗具有以下優(yōu)勢(shì)：

①甲酸清洗除垢能力強(qiáng)，可以有效地清除凝汽器換熱管表面的水垢，除垢率更為徹底，而傳統(tǒng)的氨基磺酸對(duì)鈣鎂水垢的溶解能力較弱。

②凝汽器采用甲酸清洗在常溫條件下即可取得良好的效果，清洗不需要加熱，大大降低了清洗條件的限制。

③甲酸中不含氯離子，對(duì)于采用不銹鋼和鈦材質(zhì)的凝汽器，不用考慮氯離子的晶間腐蝕，甲酸對(duì)鈦管的腐蝕極低，幾乎可以忽略，對(duì)于凝汽器來說，甲酸清洗是一種對(duì)金屬較為安全的清洗介質(zhì)。

④甲酸常溫下為液態(tài)，運(yùn)輸中可以采用槽車運(yùn)輸，加藥時(shí)通過酸泵向清洗箱中甲酸，避免了人員直接接觸濃酸，降低了酸洗的安全風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 957-2005，火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗導(dǎo)則[S].

[2] 竇照英.實(shí)用化學(xué)清洗技術(shù)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.