雙壓直流干燒式余熱鍋爐化學清洗工藝探討

司艷華

中國電建集團核電工程有限公司 山東 濟南 250102

1 前言

近年來,隨著全球市場經濟的發展對電力需求日益增加,電站設備的更新換代、升級改造是滿足電力需求的重要措施,新建電站鍋爐在啟動前必須進行化學清洗,以清除設備內部一些腐蝕產物、雜質,以及出廠時涂抹的防銹劑等,保證鍋爐內部清潔。

2 項目工程概述

公司承建的沙特shaybah 2×350MW 燃氣聯合循環改造項目工程地處沙特阿拉伯境內南部沙漠腹地,隸屬于沙特阿美石油公司,該項目是在原燃氣單循環發電模式的基礎上改造成聯合循環發電模式(設計三拖一模式),進而滿足新增石油分離設施的電力需求。

3 化學清洗的目的

化學清洗對新建鍋爐降低能耗、提高熱效率、控制腐蝕及預防爆管等有重要意義,良好的清洗效果是實現上述意義的重要保證;因此根據相關標準和設備技術文件,確定具體化學清洗方案,取得良好的清洗效果。

4 鍋爐化學清洗范圍和特點

該項目鍋爐是雙壓直流干燒式余熱鍋爐,要求鍋爐范圍內的所有設備(包括省煤器、蒸發器和分離器等設備)及附屬管道等都要參加化學清洗,所以該鍋爐化學清洗對于我們是機遇,也是挑戰。

鍋爐汽水系統高壓、中壓兩個部分屬于并聯設計,可同時產生高壓過熱蒸汽和中壓過熱蒸汽,同時送入汽輪機進行做功,同時驅動高壓和中壓汽輪機,能最大限度的把熱能轉化成機械能;因此我們設計兩條清洗回路也是并聯方式,即可逐條清洗也可同時清洗。

鍋爐都是模塊化成套設備,設備內部都涂有防銹油,便于長期保存,也是必須進行化學清洗重要因素之一,每臺鍋爐包括3大模塊;其模塊化設計使鍋爐結構更緊湊、體積更小,便于運輸和現場快速安裝。

另外鍋爐分離器下部排污管是球形收口設計,是清洗時污物易沉積的地方,并已在沙特其他電站出現類似情況,如果不能徹底排出,運行時將會帶入蒸汽系統損壞系統及重要設備,因此我們需要針對鍋爐特點改進清洗工藝保證內部清潔。

5 化學清洗工藝的探討與改進

為了做好該項目化學清洗工作,組織進行了多次深入探討,制定三步走戰略,主要內容如下：

5.1 鍋爐設備供應商對化學清洗要求

鍋爐設備供應商化學清洗指導文件中首先對清洗藥劑做了特別要求,在堿洗去油脂階段要求選用磷酸三鈉、硝酸鈉、氫氧化鈉和表面活性劑等混合藥劑;在酸洗階段可選用氫氟酸、鹽酸、檸檬酸和EDTA 中的一種酸劑;鈍化階段指定用雙氧水藥劑;其次不同清洗階段對液體流速要求：在水沖洗階段液體流速近似于0.5m/s,在堿洗、酸洗和鈍化階段液體流速近似于0.2m/s,流速太高或太低都會影響清洗效果。

5.2 制定化學清洗方案

根據現場實際情況和相關技術資料制定該項目鍋爐化學清洗方案,方案采用水沖洗、堿洗、酸洗和鈍化等步驟組合清洗,藥劑采用鍋爐廠家指定藥劑,清洗各階段藥劑濃度、溫度、時間及化驗指標等具體參數依據業主標準中規定,判定清洗合格標準為：腐蝕深度小于600mpy(單位：毫英寸/年)。

清洗設備和臨時管道根據現場實際情況及鍋爐特點進行優化設計、布置,每臺鍋爐設計為蒸汽側、水側等2條清洗回路,回路采用母管制并聯設計,回路可單獨清洗也可同時進行清洗,考慮當地水資源匱乏,采取2條回路同時清洗;另外鍋爐之間也采用母管制并聯設計,每臺鍋爐清洗完成后能有效隔離,不影響系統恢復和下一臺鍋爐的正常清洗工作。

化學清洗各階段廢液處理方案采用加對應酸、堿中和處理PH 值達到7-8后,排至指定蒸發池中,經原廠工業廢水處理設施處理后達標排放。

5.3 實踐中進行清洗工藝改進

2018年3月11日開始進行#1機組3臺余熱鍋爐化學清洗工作,在實踐中以清洗方案為基礎進行清洗工藝改進,改進部分提交業主批準后作為方案補充附件,旨在提高清洗質量,保證清洗效果,主要改進部分如下：

1)改用氮氣代替除鹽水頂出廢液,進一步節約用水

由于項目地處沙漠腹地,水資源相當匱乏,水比油貴,由于原設施有氮氣制備系統,并在每臺鍋爐附近都設有氮氣接口這一便利條件,決定采用氮氣代替除鹽水頂出堿洗、酸洗及鈍化等清洗階段的廢液,能進一步有效節約用水,同時解決了除鹽水中溶解氧給鍋爐造成二次腐蝕的問題,對鍋爐起到良好的階段性保護。

2)腐蝕深度測試采用在線監測裝置,全程監測腐蝕情況

腐蝕情況判定標準和國內完全不同,國內采用《鍋爐化學清洗導則》中規定腐蝕速率小于8g/m2.h,總腐蝕量小于80g/m2為合格標準,而沙特采用歐美標準腐蝕深度小于600mpy(單位：毫英寸/年,換算關系：1mpy=0.003ρg/m2.hρ-金屬相對密度7.9g/dm3)為合格標準;由于現場準確測量試片腐蝕深度難度較大,結果不能真實反應腐蝕情況,因此討論決定采用腐蝕深度在線監測裝置,該裝置裝設在清洗回水母管上,試片安裝在裝置里面,把試片參數及清洗參數輸入裝置,清洗過程中每半小時記錄一次腐蝕數據,全程監測腐蝕情況。

3)使用內窺鏡代替割管,檢查清洗效果

沙特阿美石油公司標準中要求在鍋爐設備代表性部位進行割管檢查,但是該爐是模塊化成套設備,選擇省煤器、蒸發器或分離器等代表性的部位割管在現場無法實現;經研究決定采用先進的內窺鏡代替割管,在省煤器、蒸發器和分離器附近選擇6處儀表點(儀表暫不安裝)放入內窺鏡,可以直觀檢查鍋爐內部鈍化膜成膜及污物殘留情況。

6 結論

4月5日完成了3臺余熱鍋爐的化學清洗工作,經沙特阿美石油公司、鍋爐設備供應商、總承包商、清洗分包商等聯合檢查確認清洗效果完全符合標準要求,鈍化膜成膜情況良好,腐蝕深度平均為265.5mpy＜600mpy(單位：毫英寸/年),內部無污物殘留,取得良好的清洗效果。