電站鍋爐——鍋爐水垢的去除方法

鍋爐水垢的去除方法

鍋爐一旦結(jié)了水垢、污垢，不但會(huì)降低熱效率，給系統(tǒng)的安全、正常運(yùn)行帶來(lái)隱患，還會(huì)使水處理劑無(wú)法及時(shí)到達(dá)金屬表面而失效，加速金屬腐蝕的速度。因此，及時(shí)去除各類水垢是保障安全和設(shè)備壽命的重要前提！那么哪種方法能去除水垢呢？下面由工神鍋爐技術(shù)人員介紹介紹下鍋爐水垢的化學(xué)清洗方法。

一、鍋爐化學(xué)清洗的要求

1、新建鍋爐的化學(xué)清洗

1）對(duì)蒸汽壓力在5.9MPa以上的汽包爐，必須進(jìn)行啟動(dòng)前的鍋爐化學(xué)清洗。對(duì)容量在200MW以上機(jī)組的凝結(jié)水及高、低壓給水管道，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗。

2）對(duì)蒸汽壓力在12.7MPa及以上鍋爐，應(yīng)進(jìn)行過(guò)熱器蒸汽吹管或化學(xué)清洗。

3）對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行整體化學(xué)清洗時(shí)，必須防止垂直蛇形管發(fā)生汽塞、氧化鐵沉積和奧氏鋼腐蝕的措施。

4）對(duì)再熱器，除銹蝕嚴(yán)重外，不再進(jìn)行化學(xué)清洗，可采取蒸汽吹管。

2、運(yùn)行鍋爐的化學(xué)清洗

對(duì)于運(yùn)行鍋爐的化學(xué)清洗，要在停爐期間進(jìn)行，通常是結(jié)合機(jī)組檢修時(shí)間加以安排。

化學(xué)清洗時(shí)間應(yīng)根據(jù)沉積物量及運(yùn)行年限確定。當(dāng)鍋爐水冷壁內(nèi)沉積物量達(dá)到表1中數(shù)值（洗垢法，向火側(cè)180°）或鍋爐化學(xué)清洗時(shí)間間隔達(dá)到表中規(guī)定時(shí)，應(yīng)對(duì)鍋爐進(jìn)行化學(xué)清洗。

3、鍋爐清洗質(zhì)量

鍋爐及其熱力系統(tǒng)化學(xué)清洗的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到如下要求：

（1）被清洗金屬表面清潔，基本無(wú)殘留氧化物、焊渣及其他雜物。

（2）無(wú)明顯金屬初晶析出的過(guò)洗現(xiàn)象，無(wú)二次浮銹，無(wú)點(diǎn)蝕；腐蝕指示片無(wú)點(diǎn)蝕，平均腐蝕速率應(yīng)小于8g/（m2h），腐蝕總量應(yīng)小于80g/m2；不應(yīng)有鍍銅現(xiàn)象并應(yīng)形成良好的鈍化保護(hù)膜。

為了達(dá)到上述要求，故鍋爐化學(xué)清洗通常包括堿洗（堿煮）、酸洗、漂洗及鈍化工藝。

二、鍋爐化學(xué)清洗方法

鍋爐化學(xué)清洗方法的范圍與要求，隨鍋爐機(jī)組參數(shù)、鍋爐狀態(tài)是新?tīng)t還是運(yùn)行爐，采取清洗劑及工藝的不同而要采取不同的清洗方法。

由于新?tīng)t各部位都可能較臟，清洗的范圍除鍋爐本體的水汽系統(tǒng)外，還應(yīng)包括清洗過(guò)熱器及爐前系統(tǒng)。也就是從凝結(jié)水泵出口，經(jīng)由除氧器，直至省煤器的全部水管道。而省煤器、水冷壁及汽包則屬于鍋爐本體水汽系統(tǒng)。

如果是運(yùn)行中鍋爐化學(xué)清洗，一般僅限于鍋爐本體水汽系統(tǒng)。

新?tīng)t化學(xué)清洗屬于機(jī)組分部試運(yùn)的工作，由安裝單位負(fù)責(zé)。長(zhǎng)期以來(lái)，由于清洗對(duì)象為電廠主要設(shè)備，范圍大、工序多，有的清洗工藝如EDTA清洗，還需要鍋爐點(diǎn)火，涉及面很廣，故歷來(lái)受到各方面的重視。

新建鍋爐在投運(yùn)前清洗質(zhì)量，直接關(guān)系到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且還有助于改善啟動(dòng)時(shí)的水汽質(zhì)量，使之能大大縮短新機(jī)啟動(dòng)到正常水汽品質(zhì)的時(shí)間，同時(shí)也有助于鍋爐投入正常運(yùn)行后水汽質(zhì)量保持合格穩(wěn)定。

現(xiàn)在可選用的清洗劑有鹽酸、氫氟酸、檸檬酸、EDTA等，在國(guó)內(nèi)都有許多次實(shí)踐，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，屬于成熟工藝。關(guān)鍵是應(yīng)根據(jù)新?tīng)t的具體情況，正確選擇清洗工藝與控制標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造實(shí)施清洗的條件。

鍋爐清洗時(shí)要使用多種化學(xué)藥劑，針對(duì)不同要求采取不同的配方。所用的藥劑主要包括清洗劑、緩蝕劑、添加劑等。既達(dá)到清洗的目的，又防止金屬腐蝕并有助于鈍化成膜。

1、清洗用藥劑

●清洗劑

通常鍋爐清洗用清洗劑包括無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸兩大類，常用的無(wú)機(jī)酸主要為鹽酸、氫氟酸；有機(jī)酸為檸檬酸、EDTA等。

鹽酸

鹽酸是比較常見(jiàn)的清洗劑，它除垢力強(qiáng)、反應(yīng)快、價(jià)格低廉，它還可以剝離水冷壁管中的氧化鐵垢；另一方面，如清洗條件控制不好，它會(huì)對(duì)鐵有腐蝕作用，故在清洗時(shí)，加入一定的緩蝕劑是必要的。

CaCO3+ 2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑

MgCO3·Mg（OH）2+4HCl→MgCl2+3H2O+CO2↑

FeO+2HCl→FeCl2+H2O

Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O

以上反應(yīng)就是鹽酸去除碳酸鹽垢及氧化鐵垢的基本原理。

鹽酸會(huì)對(duì)金屬鐵產(chǎn)生腐蝕，這是眾所周知的。

Fe+2HCl→FeCl2+H2↑

鹽酸作為清洗劑也有其不足之處：一是鹽酸中的Clˉ會(huì)促使奧氏體不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕；二是它對(duì)硅酸鹽垢清洗能力差，需外加氟化物添加劑。

氫氟酸

高參數(shù)鍋爐蒸汽中對(duì)SiO2含量的要求很?chē)?yán)，因而鍋爐化學(xué)清洗時(shí)必須盡可能多的除去系統(tǒng)中的硅酸鹽垢，故鹽酸在這方面就存在不足，對(duì)高參數(shù)鍋爐來(lái)說(shuō)，氫氟酸常選用為清洗劑。

氫氟酸是一種弱無(wú)機(jī)酸，它對(duì)硅化合物有很強(qiáng)的溶解能力；另一方面，它對(duì)氧化鐵也有很強(qiáng)的去除作用。

SiO2+6HF→H2SiO6+2H2O

HF+H2O→H3O＋+F—

HF在水中電離產(chǎn)生的F—，還能與Fe3+產(chǎn)生絡(luò)合作用，從而達(dá)到去除氧化鐵的目的。此外，HF還可以用于清洗由奧氏體鋼制造的鍋爐部件。這樣清洗時(shí)不用拆卸水汽系統(tǒng)中的有關(guān)部件，減少工作量又縮短化學(xué)清洗時(shí)間。應(yīng)用氫氟酸作清洗劑，清洗費(fèi)用將較高。

檸檬酸

檸檬酸H3C6H5O7是大型鍋爐化學(xué)清洗的一種常用清洗劑。

它的主要優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)鐵垢及鐵銹的清除能力強(qiáng)，反應(yīng)產(chǎn)物是易溶的絡(luò)合物，對(duì)金屬鐵的腐蝕性?。豢梢郧逑磰W氏體鋼等。其缺點(diǎn)是：清除沉積物的能力不及鹽酸，對(duì)鈣、鎂水垢及硅化合物清洗能力差；藥品價(jià)格較貴；清洗工藝條件也較苛刻。

EDTA

EDTA即乙二胺四乙酸，也是一種有機(jī)酸，它難溶于水，但它的鈉鹽或銨鹽，則在水中溶解性大大增加，作為清洗劑，它能與沉積物中鐵、銅、鈣、鎂等金屬氧化物反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物轉(zhuǎn)入溶液而具有較強(qiáng)的除垢能力。清洗中產(chǎn)生的沉渣少，系統(tǒng)不易堵塞；對(duì)鐵的腐蝕性小，而且對(duì)奧氏體鋼沒(méi)有危害；清洗后金屬表面光潔，具有耐蝕性，不必再進(jìn)行鈍化處理；清洗工藝實(shí)施比較方便，它較適合鍋爐的整體清洗。EDTA價(jià)格高，這是一個(gè)很明顯的不足之處，不過(guò)清洗后的排出液還可以作為它用，或者從中回收部分EDTA，以降低清洗成本。

●緩蝕劑

鍋爐化學(xué)清洗劑通常為無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸，它們具有除垢能力的同時(shí)，對(duì)金屬鐵都有不同程度的腐蝕作用。因而在鍋爐化學(xué)清洗過(guò)程中，要添加某種添加劑，來(lái)抑制金屬的腐蝕，而又不至降低清洗劑對(duì)水垢及沉積物的去除效果，這類添加劑，即稱為緩蝕劑。

采用不同的清洗劑，往往的配用不同的緩蝕劑。它們按緩蝕的作用原理可分為陽(yáng)極性、陰極性、復(fù)合性；按形成保護(hù)膜的性質(zhì)則可分為氧化膜、沉淀膜、吸附膜型。各種緩蝕劑多為含氮、含硫或同時(shí)含有氮及硫的有機(jī)化合物如有機(jī)胺的亞硝酸鹽、硫醇、硫脲等。

作為緩蝕劑，應(yīng)具備如下性能：

1）加入少量的緩蝕劑，就能大大降低金屬的腐蝕速度，但不能降低去除水垢及沉積物的能力，而且對(duì)水汽系統(tǒng)各部位，如焊接點(diǎn)，不同金屬的連接處等均有良好的緩蝕效果；

2）對(duì)金屬的機(jī)械性能與金相組織沒(méi)有任何影響；

3）無(wú)毒性、易溶、使用方便、價(jià)格較低，且清洗后的廢液易于處理，不致對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。 各種緩蝕劑都有不錯(cuò)的使用條件，這可通過(guò)試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果來(lái)加以確定。例如鹽酸作清洗劑，常規(guī)的緩蝕劑為IS-129、IS-156、若丁等。有資料介紹它們的試驗(yàn)結(jié)果。

●添加劑

還原劑

在化學(xué)清洗的初期階段，清洗液中會(huì)產(chǎn)生Fe3+、Cu2+等，它們能引起鐵的腐蝕。如：Fe+2Fe3+→3Fe2+

Fe+Cu2+→Fe3++ Cu

當(dāng)清洗液中Cu2+較多時(shí)，銅就會(huì)在鐵的表面上沉積析出，即產(chǎn)生鍍銅現(xiàn)象。因此，清洗液中要加入某些還原劑或掩蔽劑，如氯化亞錫、硫脲等，以消除它們的影響。

助溶劑

當(dāng)水汽系統(tǒng)的沉積物中含有較多硅酸鹽及銅垢時(shí)，各種清洗液不易溶解，故在清洗液中要加入適量的助溶劑。如少量的氟化物，如NaF以加快溶解速度，同時(shí)氟化物在清洗液中產(chǎn)生氫氟酸，可以促使硅酸鹽水垢的溶解，它又能與Fe3+形成絡(luò)合物，降低了Fe3+含量，加快了氧化鐵垢的溶解。

表面活性劑

在化學(xué)清洗中，為提高清洗效果，加入少量的具有長(zhǎng)鏈極性的有機(jī)化合物，它們可降低清洗液的表面張力，產(chǎn)生增溶去污、潤(rùn)濕滲透及乳化分散等一系列表面活性，從而提高了清洗效果。

2、清洗系統(tǒng)流程

現(xiàn)在普遍采用流動(dòng)清洗方式對(duì)鍋爐進(jìn)行清洗。首先應(yīng)制定清洗方案，確定清洗的工藝條件：這包括藥品選擇與劑量、清洗液溫度與流速、清洗時(shí)間與清洗結(jié)果的檢查標(biāo)準(zhǔn)等。

鍋爐化學(xué)清洗按一定的程序進(jìn)行，一般為：水沖洗、堿洗或堿煮、酸洗、漂洗、鈍化等步驟。

●水沖洗

在鍋爐清洗前，用清水將存在于水汽系統(tǒng)中殘留物（新鍋爐）及附著性不高的沉積物、腐蝕產(chǎn)物等（運(yùn)行爐）用較高流速的清水沖洗掉，同時(shí)這還可以檢驗(yàn)系統(tǒng)是否存在泄漏，加以消除。

●堿洗或堿煮

新建鍋爐一般采用堿洗，以消除鍋爐在制造、貯運(yùn)、安裝過(guò)程中沾染的油污等，從而有助于提高酸洗效果。

堿洗液通常用Na3PO4、Na2HPO4加至除鹽水中配制成一定濃度，而且應(yīng)將水溫加熱至90℃以上。

對(duì)運(yùn)行中爐一般采用堿煮。因?yàn)閴A煮有助于沉積物的松動(dòng)，從而易于被消除。使用的堿通常為Na3PO4與NaOH，堿煮過(guò)程中應(yīng)反復(fù)進(jìn)行補(bǔ)水及底部排污。

既然是堿煮，就得將鍋爐點(diǎn)火，使鍋內(nèi)水煮沸，且汽壓升高至一定壓力時(shí)，維持壓力下煮沸一定時(shí)間。堿煮后待水溫降低至80℃以下時(shí)，排出堿煮廢液，并將系統(tǒng)內(nèi)的被煮洗下來(lái)的污物清理干凈。

隨之進(jìn)行氨洗，以除去銅對(duì)酸洗的影響，也就是前文所說(shuō)的產(chǎn)生鍍銅現(xiàn)象，它將促使金屬的腐蝕，氨洗結(jié)束，再用除鹽水將系統(tǒng)沖洗干凈，然后酸洗。

●酸洗

酸洗時(shí)，藥液的配制分邊循環(huán)邊加藥或在清洗箱中配制清洗液的方式?？刂坪盟嵯礂l件，定時(shí)取樣化驗(yàn)，當(dāng)循環(huán)清洗液中Fe2+無(wú)明顯變化，則可結(jié)束酸洗。

●漂洗

當(dāng)鹽酸或檸檬酸作清洗液時(shí)，酸洗后先用除鹽水沖洗后，一般還要用稀鹽酸或檸檬酸液對(duì)被沖洗系統(tǒng)進(jìn)行一次沖洗，以利用檸檬酸（H3C6H5O7）具有與鐵離子絡(luò)合的能力，去除系統(tǒng)中產(chǎn)生的附銹和仍可能殘存的鐵離子。

這種檸檬酸漂洗時(shí)應(yīng)加入少量的緩蝕劑，并用氨水調(diào)節(jié)pH值。控制好pH值、溶液溫度、漂洗時(shí)間。漂洗后不再用水沖洗。

●鈍化

鍋爐經(jīng)酸洗、沖洗或漂洗后，裸露的金屬表面暴露于大氣中易受到腐蝕，故必須加以防腐處理。一般是采用化學(xué)藥劑處理，使其金屬表面上形成一層保護(hù)膜，這種處理工藝，稱為鈍化。

鈍化的方法有多種，如亞硝酸鈉法、聯(lián)氨法、多聚磷酸鈉法及其他方法等。各種處理方法各有利弊，具體工藝條件也不相同。

3、鍋爐清洗后的工作

●化學(xué)清洗廢液的處理

鹽酸廢液用中和法處理；檸檬酸廢液用焚燒法處理；氫氟酸廢液用石灰乳處理，使其生產(chǎn)CaF2沉淀。

●清洗效果的檢查

清洗結(jié)束后，要仔細(xì)檢查水汽系統(tǒng)，凡能打開(kāi)的部分，應(yīng)打開(kāi)檢查，并將其中殘存物盡量清除干凈。必要時(shí)，可割管檢查水垢及腐蝕產(chǎn)物的清除以及成膜情況。結(jié)合清洗系統(tǒng)中所安裝的腐蝕指示片的腐蝕速度、在啟動(dòng)期內(nèi)水汽質(zhì)量是否合格，以及在啟動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有沒(méi)有發(fā)生異常、化學(xué)清洗費(fèi)用等予以綜合分析評(píng)價(jià)。

鍋爐清洗完畢，清洗裝置拆除后，鍋爐應(yīng)立即投入運(yùn)行；如果不能立即投入運(yùn)行，則應(yīng)采取停爐保護(hù)措施。