复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应用一.docx
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复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应用一
复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应用
（一）
1概述
随着发电机组容量的不断增大，超临界机组越来越多。
超临界锅炉的的设备结构和设备材质与亚临界及以下机组都发生了变化，在启动和运行过程中对汽水品质的要求更加严格，而锅炉清洗的质量直接影响启动阶段的汽水品质。
因此选择经济合理的超临界直流锅炉清洗工艺的显得十分重要。
2复合酸清洗原理
锅炉复合酸清洗工艺是由山东电力研究院在分析比较各种传统清洗工艺优缺点的基础上，自主研究开发的锅炉清洗新工艺。
它的主要原理是利用所选强酸和弱酸在清洗除垢方面有相互促进协调的作用，在清洗过程中，清洗液中强酸的基团和弱酸的某一基团形成一种更强的复合酸，该复合酸具有强酸性，对氧化铁、钙、镁等垢有足够的溶解反应速度，且反应物在清洗液有很大的溶解度和化学稳定性。
另外复合酸的酸根对铁、铜等金属离子具有一定的络合能力，它能与垢形成稳定的络合物，因此也具有络合溶解能力。
总之，复合酸清洗剂的洗垢过程是靠酸性溶解和络合作用共同实现的。
该锅炉化学清洗工艺1997年获集团公司科技进步二等奖，2000年获山东省科委科技进步三等奖，并已成功应用于100多台新建和运行自然循环汽包炉、新建和运行强制循环汽包炉的化学清洗，在应用实践中显示出新工艺的优越性。
3复合酸清洗工艺应用于超临界直流锅炉的小型实验研究
针对超临界直流锅炉省煤器、水冷壁和管道阀门等材质的特殊性，为确保超临界直流锅炉化学清洗质量和效果，我们选择柠檬酸清洗工艺和新复合酸清洗工艺（针对超临界直流锅炉而研制的）进行了小型实验，以对该化学清洗工艺的清洗效果和缓蚀剂的缓蚀效果进行验证，确定各种清洗条件,制订超临界锅炉的清洗方案，同时进一步考核该清洗方案对水冷壁管材和省煤器管材的影响情况。
实验过程和结果如下：
3.1小型试验方法
3.1.1酸洗
将水冷壁管样（管样材质为T12、T22、T23）、省煤器管样（#20钢）和腐蚀指示标准试片分别浸入500ml盛一定浓度酸溶液的烧杯中,在水浴过中加热至工艺要求的温度,在酸液中浸泡时间12h,观察管样内表面的垢溶解速情况，记录垢溶解的时间。
3.1.2漂洗
将管样取出,用除盐水冲洗,放入0.3%柠檬酸（用氨水调整pH值为3）漂洗液中，在50℃下进行漂洗1小时。
3.1.3钝化
向烧杯内分别加入氨水调整pH值为9.5以上，向烧杯内分别缓慢加入过氧化氢，使其浓度达0.3%，，钝化2小时后去出取出管样观察表面状态。
3.2小型实验结果
表3.2.1复合酸和柠檬工艺试验结果
步骤复合酸清洗工艺
试验编号
柠檬酸清洗工艺
试验编号
01
02
03
04
酸洗
酸浓度（%）
5
Ö
Ö
酸浓度（%）
4
Ö
Ö
缓蚀剂（‰）
0.6
-
Ö
缓蚀剂（‰）
0.6
-
Ö
温度（℃）
55
Ö
Ö
温度（℃）
90
Ö
Ö
-
-
pH
3-4
Ö
Ö
实验
结果
氯离子（mg/L）
0
0
氯离子（mg/L）
0
0
实验现象
管样表面有气泡产生
溶解速度较快，管样表面无气泡产生
实验现象
管样表面有气泡产生
溶解速度较慢，管样表面无气泡产生
溶解能力
3h垢完全溶解
5h垢完全溶解
溶解能力
4h垢完全溶解
5h垢基本溶解
管样清洗后表面状态
管样内表面清洗干净，无残留氧化物，无过洗及点蚀现象，无晶粒析出
管样清洗后表面状态
管样内表面清洗干净，无残留氧化物，无过洗及点蚀现象，无晶粒析出
漂洗
柠檬酸
0.3%
Ö
Ö
柠檬酸
0.3%
Ö
Ö
pH
3-4
Ö
Ö
pH
3-4
Ö
Ö
实验
结果
总铁
0mg/L
0mg/
总铁
0mg/L
0mg/
氯离子（mg/L）
0
0
氯离子（mg/L）
0
0
钝化
pH
>9.5
Ö
Ö
pH
>9.5
Ö
Ö
H2O2
0.3%
Ö
Ö
H2O2
0.3%
Ö
Ö
温度
55℃
Ö
Ö
温度
55℃
Ö
Ö
实验
结果
钝化膜状态
银灰色钝化膜
银灰色钝化膜
钝化膜状态
银灰色钝化膜
银灰色钝化膜
氯离子（mg/L）
0
0
氯离子（mg/L）
0
0
表3.2.2小型试验腐蚀指示片称量数据
编号材质
位置
清洗前（g）
清洗后（g）
失重（g）
×10-4
时间（h）
腐蚀总量（g/m2）
腐蚀速率（g/m2.h）
2041
#20碳钢
#1烧（柠檬酸，未加缓蚀剂）
20.2149
18.2814
19335
12
690
58
2042
20.5573
17.8877
26696
12
953
79
4051
304不锈钢
21.1700
21.0400
1300
12
46
3.8
4052
304不锈钢
20.3423
20.0293
1330
12
46
3.8
5211
316L
20.8846
20.8629
217
12
8
0.7
5212
316L
19.5258
19.5108
150
12
5.4
0.45
5081
317L
20.5410
20.5244
166
12
5.9
0.49
5082
317L
20.4125
20.3996
129
12
4.6
0.38
2043
#20碳钢
#2烧杯（柠檬酸，加缓蚀剂）
20.9096
20.8201
895
12
32
2.7
2044
20.3324
20.2304
1020
12
36
3
4053
304不锈钢
18.7766
18.6955
811
12
29
2.4
4054
304不锈钢
18.2913
18.2416
497
12
18
1.5
5213
316L
19.7050
19.7047
3
12
0.11
0
5214
316L
19.9883
19.9881
2
12
0.07
0
5083
317L
20.1347
20.1347
0
12
0
0
5084
317L
20.4652
20.4652
0
12
0
0
2045
#20碳钢
#3烧杯（复合酸，未加缓蚀剂）
20.5720
17.2040
33680
12
1203
100
2046
19.1440
16.7366
24070
12
860
72
4055
304不锈钢
21.3900
20.9070
4830
12
173
14
4056
304不锈钢
20.3909
19.7529
6380
12
228
19
5215
316L
20.2270
20.1601
669
12
24
2
5216
316L
20.7583
20.6927
659
12
24
2
5085
317L
20.3087
20.2837
250
12
8.9
0.7
5086
317L
20.2902
20.2517
385
12
14
1.1
2047
#20碳钢
#4烧杯（复合酸，加缓蚀剂）
20.2494
20.2377
117
12
4.2
0.3
2048
20.2187
20.2103
84
12
3
0.25
4057
304不锈钢
20.0376
20.0113
263
12
9
0.75
4058
304不锈钢
20.1737
20.1272
465
12
17
1.4
5217
316L
20.5426
20.54026
0
12
0
0
5218
316L
20.5219
20.5219
0
12
0
0
5087
317L
20.9775
20.9752
23
12
0.83
0.07
5088
317L
20.5134
20.5107
27
12
0.96
0.08
《火力发电厂锅炉化学清洗导则》DL/794-2001标准
80
8
备注
所用试片为标准试片28×10-4m2。
3.3实验结果分析
通过上述小型实验，进一步说明：
3.3.1在清洗适用的材质范围方面，复合酸清洗工艺与柠檬酸清洗工艺一样，不仅仅适用于#20钢的清洗，还适用于不锈钢、合金钢、铜合金等多种材质的清洗。
3.3.2对清洗温度的要求：
柠檬酸清洗工艺温度要求高，清洗温度要求在95-98℃之间，当锅炉没有炉底加热系统或不进行锅炉点火时，对新建机组来讲，实现的难度较大；复合酸清洗工艺清洗温度要求低，一般在50-60℃之间，只用临时清洗箱内的混合加热就能满足要求。
3.3.3清洗能力：
柠檬酸清洗工艺清洗能力较弱，溶解垢的速率较慢；另外，当系统的腐蚀产物较多时，在清洗过程中容易产生柠檬酸铁氨的沉积，影响清洗质量；复合酸清洗工艺清洗能力较强，溶解垢的速率快；另外，复合酸清洗工艺溶解垢能里较柠檬酸溶解快和彻底，在清洗过程中的清洗液最高总铁浓度可允许达12000mg/L以上，这用柠檬酸工艺是不能实现的。
3.3.4清洗的腐蚀速率：
两种清洗工艺在加缓蚀剂后腐蚀速率都非常低，都远远低于国标
3.3.5金相试验：
酸洗试验结束后，委托华电潍坊有限公司金属专业对复合酸清洗后的管样进行了金相分析，分析结果表明金相分析是合格的。
⑥废液处理：
柠檬酸清洗废液处理麻烦，要求必须首先用废水处理池贮存，估计一台670MW机组的清洗废液和第一、第二遍冲洗液总共约1200m3，这些柠檬酸清洗废液必须在化学清洗结束后尽量处理，否则将产生刺鼻的臭气味，影响周围环境。
一般的处理方式是在锅炉点火后，用泵达到煤厂，在锅炉进行燃烧。
根据聊城电厂和菏泽电厂的经验，在机组试运期间难以实现，最终还会影响废水系统的正常运行；复合酸的清洗废液处理简单，清洗废液只需进行常规的中和处理即可。
总之，通过上述小型实验，进一步证明复合酸清洗工艺应用于超临界直流锅炉的化学清洗是安全、经济和可行的。
4复合酸清洗工艺在邹县电厂1000MW超临界直流锅炉的实际应用
4.1概述
华电国际邹县发电厂2×1000MW机组由日本BHK、东方-日立锅炉有限公司BHDB、东方锅炉（集团）股份有限公司DBC三方共同进行设计和制造，本锅炉是复合变压运行的超超临界直流锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构，采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧。
根据锅炉结构及运行状况，本次化学清洗范围:
省煤器、启动系统、分离器、水冷壁、集箱、部分高压给水管道、清洗箱及相连接的临时管道等。
过热器、再热器不参加化学清洗。
经估算：
包括临时连接系统清洗总容积约为433m3。
4.2复合酸清洗工艺
4.2.1化学清洗范围
本次化学清洗范围:
省煤器、启动系统、分离器、水冷壁、集箱、部分高压给水管道、清洗箱及相连接的临时管道等，锅炉化学清洗相关参数见表1
表1清洗系统锅炉各部位特性参数（初步估算）
序号设备名称
材质
管径规格（Φ）
数量
流通面积（m2）
水容积（m3）
1
汽水分离器
Ф1060×120，H=4.7m
2
4
2
贮水罐
Ф1102×126，H=24m
12.5
3
省煤器系统
SA-210C
φ57×8
276
4
水冷壁
垂直管
12Cr1MoV
90.8
内螺管
SA-213T2
5
临时系统
30
6
部分高压给水管道
20
合计
433
方法
（1）水冲洗、清洗系统检漏阶段
清洗系统检查：
无泄露。
冲洗终点：
出水澄清，无机械杂质
（2）酸洗阶段
复合酸浓度4~6%
温度50~60℃
时间8~10小时（视检测结果定）
（3）酸洗后冲洗阶段
pH>4.5
总铁（4）漂洗阶段
氨水适量
柠檬酸胺浓度0.1~0.3%
pH3
温度45~55℃
时间2小时
总铁（5）钝化阶段
氨水适量
pH值>9.5
温度45-55℃
过氧化氢0.2-0.3%
时间2-4小时
升级会员 