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鍋爐在線化學清洗技術

2019-10-12 16:41:15瀏覽:464 來源:清洗聯盟   

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鍋爐在線化學清洗技術


鍋爐是廣泛使用的動力設備, 在其使用過程中, 由于受使用工作介質的質量、腐蝕等多種因素影響, 鍋爐受熱面結垢在所難免。鍋爐結垢后的危害是嚴 重的, 輕則降低熱效率增加燃料消耗, 造成能源浪 費 ,加劇污染 ,重則造成設備的損害事故 ,影響生產 的正常進行 ,經濟損失巨大 。為了減少其危害, 國內 外廣泛采用化學清洗法進行除垢 。常用的清洗方式 以離線清洗為主, 也叫停車清洗, 該方式技術成熟、 使用時間長 、范圍廣、除垢效果好 ,但其最大的問題 是鍋爐必須停運 ,影響正常生產 , 需安裝繁雜的臨時 系統 ,消耗大量的藥劑和除鹽水 ,增加了清洗費用, 也增加了設備不安全隱患, 此外 ,廢液需處理后才可 排放, 否則可造成環境污染 。

為了解決鍋爐離線清洗存在的問題, 鍋爐在線 化學清洗技術得到了快速發展 , 已從研究階段發展 到實際應用階段 , 改變了系統清洗必須停運對生產 帶來的影響 ,清洗的腐蝕問題將不再困擾人們, 理想 化的清洗模式開始成為現實。鍋爐在線化學清洗又 叫不停車清洗、帶負荷清洗 ,就是運用具有強力除垢 的清洗劑, 在設備運行或不停產的狀態下, 有效地清 除設備管道內的各類結垢物(如水垢 、油垢、氧化鐵 、 混合垢等 )。鍋爐的在線清洗 , 不影響鍋爐的運行 ,較之停機清洗更為經濟,尤其在核電站、海軍艦艇和 火力發電廠的應用 , 更能發揮在線清洗技術的作 用 。在火力發電廠已有循環水系統和沖灰系統的在 線清洗技術的應用。在火力發電行業在線清洗技術 已用于基建鍋爐和運行鍋爐的清洗中 。

1 在線化學清洗技術的特點

1)由于在線清洗使用的清洗劑為高分子縮合 物 ,不改變系統水的本身 pH,清洗時靠絡合溶解除 垢 ,加之輔以緩蝕劑, 與常規的無機酸或有機酸清洗 劑比較 ,清洗過程中腐蝕性很低 , 對設備的損害非常 小 ,安全有保障; 2)因所用清洗劑的特性所決定 ,在除垢的同時 兼有緩蝕和鈍化功能, 如 EDTA清洗的同時也實現 了鈍化 。清洗劑把垢溶解 , 沒有污垢脫落堵塞管道 現象, 對常規清洗較難去除的水垢可較好的去除 ,實 現清洗過程的高除垢率; 3)該清洗方式不需要龐大的臨時系統, 把清洗 劑直接加入正在運行的系統即可 ,設備仍可以正常 運行,由于不增加設備 ,在線清洗成本大大低于傳統 的酸洗成本 ,具有較好的經濟性 ; 4)在線清洗清洗劑為環保型藥劑 , 對人、動物、 植物無害, 無須處理 ,可以直接排放 ,符合環保要求, 同時節省了清洗廢液的處理費用。

2 清洗原理

鍋爐在線清洗通過清洗劑的溶解作用及靜電斥 力或分子間力, 將污垢從基體上分離并懸浮于溶液 中 ,螯合物類清洗劑可與污垢發生化學或電化學反 應形成絡合物使污垢溶解 , 這些垢類溶解物經鍋爐 的連續排污和定期排污將其排出爐系統 ,從而達到 除垢的目的 ;同時根據垢的特性也可以使用表面活 性劑,以清除油性污垢 ;由于在線清洗時鍋爐處在運 行狀態 ,流動工作介質的沖擊作用加速污垢的溶解 和剝離 。清洗過程中化學和物理的聯合作用實現了 污垢的去除 。

3 清洗劑的選擇

在線清洗用藥劑符合安全 、高效 、低廉的要求 ; 目前常用的在線清洗劑主要有單一組分 、復合絡合 劑和商品清洗劑幾種 。

3.1 商品清洗劑

代表性的商品清洗劑有 “運行凈 ”、“自動消垢 凈 ”等, 為高分子縮合物, 具有溶垢、緩蝕 、鈍化三大 功能。在使用溫度 <350℃時不揮發,不會被蒸汽帶 出鍋爐 ,清洗時產生的蒸汽即使用于蒸飯、洗澡也不 會和清洗前有什么區別。當溫度 >350℃時, 藥劑會 自行分解失效, 凡爐水溫度 ≥350℃的鍋爐, 不宜使 用 。 “自動消垢凈 ”腐蝕速度:20 號鋼、A3 碳鋼、低 合金鋼均≤0.003g/(m 2 · h);普通碳酸鹽水垢除垢 率 ≥96%,特殊硅酸鹽水垢除垢率 ≥93%, 特殊硫酸 鹽水垢除垢率≥95%, 金屬氧化物除垢率 ≥99%。

3.2 復合絡合劑

代表性的復合絡合劑以乙二胺四乙酸 (EDTA) 和氨基三乙酸 (NTA)為主復配緩蝕劑 、促進劑而組 成 。復合絡合劑與鐵 、銅、鈣、鎂 、鋅、鋁等形成穩定 的絡合物,易于通過排污除去 。它處理爐水時在鋼 表面形成的鈍化膜致密 ,防腐性能良好 ,膜質優于磷 酸鹽工況。文獻 [ 1] 研制的帶負荷清洗劑有界面活 性劑、滲透劑 、剝離劑 、分散劑、表面致鈍劑組成 。

3.3 單一組分

它以乙二胺四乙酸 (EDTA)為代表, 利用 EDTA 優異的絡合性能達到除垢的目的 。它也是離線清洗 時的清洗劑之一 。 EDTA清洗彌補了酸洗的強侵蝕性, 循環系統安 裝拆除工作量大等缺點 , 是目前應用較多的在線清 洗藥劑 。 EDTA對多種金屬離子具有很強的絡合作用 , EDTA的鈉鹽或銨鹽易溶于水, 對常見的鈣鎂垢 ,銅 鐵垢等都有良好的去除效果。在實際使用中, 常以其二鈉鹽應用于低壓鍋爐的清洗, 當壓力較低, 溫度 低于 140℃時, EDTA鈉鹽與銨鹽都處于穩定狀態。 以 EDTA的二鈉鹽為例, 當其與二價金屬離子作用 時產生氫氧化鈉 ,使溶液 pH升高 ,產生了三鈉鹽,并 可與三價金屬離子起絡合反應, 與此同時, 溶液的 pH升高到 8以上 ,對鍋爐金屬具有鈍化作用。

4 清洗實施

實施鍋爐在線化學清洗比常規停車清洗簡單, 易于實施,但也要注意一些問題 , 以保證清洗效果達標 。在實施鍋爐在線化學清洗時 ,要停止爐水的磷 酸鹽處理。

4.1 加藥量

為保證鍋爐在線化學清洗的效果 , 確定合適的 加藥量是十分必要的 。使用的藥劑不同和鍋爐容量 的不同 ,加藥量不同。以“運行凈”為例,可根據鍋爐 水體積 、蒸發量等參數進行計算 , 如 420t/h鍋爐 ,加 藥量為 2 067kg, 每天加入 1 008kg, 分三班加入, 每 班一次性加入 336kg, 兩天加完;復合絡合劑濃度 0.8 ~ 2.5mg/L;EDTA初配質量分數 10%。

4.2 加入點

根據使用鍋爐在線化學清洗劑的種類選擇合適 的加藥點。 “運行凈 ”可加入鍋爐補給水中即可;復 合絡合劑的加藥位置在高壓給水管的直管段上;單 一組分藥劑利用爐水加藥系統即可。

4.3 清洗參數監控

商品清洗劑運行凈使用溫度 <350℃時不揮發, 當溫度 >350℃時, 藥劑會自行分解失效, 凡爐水溫 度 ≥350℃的鍋爐 ,不宜使用 ;復合絡合劑濃度 0.8 ~ 2.5mg/L,爐水 pH9.0 ~ 10.0, 給水加氨和聯胺, pH 控制在 8.5 ~ 9.3;單一組分以 EDTA為例, 初配質量 分數 10%,排放時質量分數 ≤1.5%, pH5.5 ~ 5.7, 結束時 pH8.0,溫度 130 ~ 150℃。

4.4 清洗時間

商品清洗劑以運行凈為例 ,在鍋爐滿負荷的情 況下, 清洗時間 30天, 鍋爐正常運行時 ,每天的排污 量為其蒸發量的 15%,清洗結束后,鍋爐正常運行至 少 7天 ,防止停爐降溫過程中爐水內污垢沉積;復合 絡合劑和單一組分藥劑根據鍋爐結垢量的大小約需 一至三個月的時間進行除垢。

4.5 鍋爐參數要求

商品清洗劑以運行凈為例 ,鍋爐滿負荷運行 ,每 天的排污量為其蒸發量的 15%;使用復合絡合劑清 洗時, 鍋爐正常運行 ,加強水質監測 ,加大排污量 ;單 一組分藥劑清洗時 , 鍋爐正常運行或在額定出力 10%負荷下, 鍋爐連續排污打開 , 定期排污控制在 3 ~ 4h一次。

5 清洗效果評價

在線化學清洗效果評價與常規清洗的效果評價 不同, 其腐蝕速度、除垢率及鈍化等指標均具有特殊 性 。

5.1 腐蝕速度

實際清洗過程的腐蝕速度不像常規清洗比較容 易得到 ,但可以通過懸掛腐蝕指示片的方法得到 ,但 要在清洗前后停運設備裝入腐蝕指示片 ;最好的方 法是使用電化學的方法進行腐蝕情況測試 ,以得出 實際的腐蝕速度結果。以線性極化法為佳, 它能夠 快速測出腐蝕率,且可以測出很低的腐蝕率 ,即可以 測出無法用肉眼觀察 、又不能用失重法檢測的結構 件的腐蝕。

5.2 除垢率

除垢率是評價清洗效果的重要指標, 可以采用 清洗前后割管進行測試的方法 ,但影響設備的運行 ; 最好采用計算法得出此項指標 , 通過測試鍋爐排污 水中的結垢類離子含量 ,折算出垢的去除總量, 進而 得到實際清洗過程的除垢率。

5.3 鈍化膜

只要有清洗后的試樣 ,鈍化膜質量完全可用常規清洗對其評價的方法進行評價 ;也可以使用腐蝕 數據和清洗完成后水汽品質進行間接評價 。



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