锅炉化学清洗技术及其范例的研讨.doc

锅炉化学清洗技术及其范例的研讨 北京电力科学研究院(北京100045) 袁长征 　　1.概述:　　我国工业锅炉化学清洗技术、清洗工艺及其方法是随着锅炉容量、参数、压力、温度、材质、水处理工艺　垢型的类别及化学监督管理等变化而发展起来的。化学清洗始于二十世纪三十年代，我国从五十年代就开始这一工作。我国工业锅炉、电站锅炉化学清洗工艺及其方法大致按照如下几种情况进行发展和建立起来的。　　六十年代以前，以中压锅炉或中压机组为主，　只有为数不多的高压锅炉或机组。就我国目前而言，除电力系统含压力容器外，大多为中高锅炉，无论是新安装的或己投产运行的锅炉，根据锅炉脏污程度，按照NaOH和Na3PO4的配比对炉本体进行有火煮炉或无火煮炉，偶尔对锅炉脏污程度严重的进行酸洗。六十年代高压锅炉不断出现，为数不多的超高压炉投产。尽管如此，锅炉补给水仍澄清器-Na+-软化水，或Na+-H+—软化水处理及蒸发器凝结水作锅炉补给水。当时对新投产的或已运行的垢量大的锅炉本体，仅采用碱洗除硅除油—盐酸除垢—磷酸盐钝化工序进行化学清洗。七十年代高压、超高压、亚临界机组锅炉发展很快，锅炉补给水由软化水处理转化为除盐水处理工艺，水处理工艺出相继出现。炉本体采用碱洗—盐酸酸洗—亚硝酸盐钝化处理工艺；炉前系统因设备材质的要求采用碱性—柠檬酸单铵或柠檬酸酸洗—亚硝酸盐钝化。对直流机组锅炉，包括过热器在内采用全热力系统方式进行化学清洗。由于锅炉材质原因，对1000t/h及以上的直流机组锅炉采用HF　酸洗，钝化介质采用NaNO2或N2H4行钝化处理。八十年代后我国亚临界或超临界电站机组锅炉不断出现，并出现强劲势头，加以根据运行炉垢成分变迁、废液污染受到环保限制、缩短大修工期及清洗技术的开发，勇现出清除不同炉垢、不同的清洗方法及工艺，简直到了层出不穷的境地。如有螯合洗净法(EDTA—2Na、EDTA铵盐)有机酸洗净法(柠檬酸平铵、柠檬酸)，无机酸洗净法(盐酸、硫酸、氨基磺酸、HF硝酸)合酸洗净法(羟基醋酸+柠檬酸，氨基磺酸+柠檬酸，羟基醋酸+柠檬酸EDTA+硫酸)，除垢钝化混合清洗液一步清洗法，除盐酸法、柠檬酸单铵法、HF法、EDTA法、硫酸法常规清洗工艺外，其余洗净法均为近10年内引进或进行研制的。主要为特殊钢材而研制的。国内外电站锅炉常用的钝化剂有亚硝酸盐、联胺、亚硝酸盐+双氧水，双氧水及磷酸三钠+亚硝酸盐，中小锅炉酸洗后期常用碳酸钠中和处理。据国内外大量文献报导无论采用那一种除垢、钝化洗净方法均可达到化学清洗的目的。　　2.锅炉化学清洗的基本原理　　2.1概述　　锅炉的化学清洗和单一的酸洗有着根本的不同，前者包括水冲洗—碱洗—水冲洗—酸洗—冲洗—除铜—冲洗—柠檬酸漂洗及钝化等5至9道清洗工序，而后者只是众多工序中一个工序。碱洗主要功能是除硅、除油及湿润和松动垢层，酸洗工艺主要以化学和电化学反应过程为主，机械能为付的除垢过程，把炉管内表面上的锅垢或运行炉垢清除干净，最后在清洁的活泼的金属表面上用氧化剂或还原剂在其表面上形成保护膜，达到金属暂时免于大气和湿空气浸蚀的目的。众所周知，酸洗除垢只不过是化学清洗过程中一个主要工艺或环节，这个问题不难理解。另人难以理解的是化学清洗的基础理论，关于清洗机理和方法的基础研究，国内外许多文献作过这方面的报导，还不能讲化学清洗理论已经很完善，其理论提法也不统一。在参照国内外文献的基础上，通过大量的试验研究及百余台锅炉化学清洗实践，对这个问题进行综合叙述、分析和讨论。　　锅炉化学清洗过程可归纳为:它是以化学和电化学过程为主，机械能为副的一个全过程。研究化学清洗机理目的在于使炉管内的污垢清洗干净，在其上面形成完整的致密性保护膜。为了全面研究清洗理论问题，首先应对钢铁表面形成锈垢或锅炉运行中形成的运行炉垢从两方面进行研究。　　对于新安装的锅炉而言，炉管内表面形成的沉积物不外于在制造、安装、存放过程中产生的，其沉积物成分和分布，以基体金属为基底，从内向外延伸，主要包括FeO、Fe3O4(FeO和Fe2O3混合物)、Fe2O3及硅的氧化物，有时也会有少量的铜或铜的氧化物残存。为防止钢铁再次腐蚀，设备出厂前，在钢表面涂有黄油及防绣剂之类的涂料等物质。　　对于多年运行锅炉来讲，炉垢形成、快慢及垢的成分，主要和锅炉补给水方式、炉内处理工艺及压力有很大关系。炉垢主要成分有Fe3O4、Fe2O3、CuO、Cu、硅酸盐及磷酸盐的钙镁垢等。这些物质在垢中所占百分数又与补给水质量、凝汽器泄漏、生产返回水、炉内处理的好坏，以及热负荷大小、压力和运行方式等因素有关。譬如:以软化水作锅炉补给水，凝汽器泄漏时，则炉垢中以钙镁及铁铜垢为主要成分，亚临界汽炉采用全挥发性处理，炉垢中以Fe3O4铁垢为主要成分，锅炉以CWT处理，垢中主要以致密的a-Fe2O3垢为主要成