化学清洗Word格式文档下载.docx
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一、水垢对锅炉运行的危害
1、危害
（1）锅炉受热面损坏
（2）浪费燃料
（3）降低锅炉出力
（4）降低锅炉使用寿命
2、常见的锅炉水垢
（1）碳酸盐水垢
（2）硫酸盐水垢
（3）硅酸盐水垢
（4）磷酸盐水垢
（5）混合水垢
（6）氧化铁垢
（7）磷酸盐铁垢
（8）铜垢
3、锅炉中沉积物
（1）水垢
（2）盐垢
（3）水渣
（4）腐蚀产物
4、锅炉中沉积物的分布
（1）碳酸盐水垢：
省煤器、加热器、给水管道、凝汽器冷却水通道和冷却塔等
（2）硫酸盐-硅酸盐水垢：
炉管等热负荷较高的受热面
（3）硅酸盐水垢：
热负荷高、水循环不良的炉管等
（4）氧化铁垢：
高参数和大容量的锅炉水冷壁、省煤器、高压加热器、过热器和再热器管内壁
（5）磷酸盐铁垢：
分段蒸发锅炉的盐段水冷壁管等
（6）铜垢：
热负荷很高的受热面
（7）盐垢：
蒸汽通道
二、锅炉化学清洗的基本概念及原理
1、锅炉化学清洗的基本原理
溶解、剥离等
2、锅炉化学清洗剂的选择与应用
（1）盐酸清洗的原理、特点及问题
P102-103
（2）氢氟酸清洗的原理、特点及问题
P103-104
（3）盐酸加柠檬酸清洗的原理、特点及问题
P104-105
（4）柠檬酸清洗的原理、特点及问题
P105-107
（5）EDTA清洗的特点及问题
P107
（6）蒸汽加氧吹扫
P107-108
（7）氨基磺酸清洗的原理及清洗工艺
P108-110
（8）螯合物（复合清洗剂）的清洗原理
P110-111
（9）硫酸清洗原理
P111-114
（10）羟基乙酸清洗的原理
P114-116
3、锅炉化学清洗中缓蚀剂的选用
（1）缓蚀剂的缓蚀原理（抑制腐蚀过程）
缓蚀剂的分子吸附在金属表面形成很薄的非常致密的、附着力很强的保护膜；
缓蚀剂与金属表面或溶液中离子反应，反应产物覆盖在金属表面上；
缓蚀剂在金属表面上发生物理型或化学型吸附，形成具有保护性的吸附膜。
（2）缓蚀剂的基本要求：
P117
（3）国内几种缓蚀剂配方
117-118
（4）国产盐酸、氢氟酸的商品缓蚀剂
P118-120
（5）柠檬酸酸洗缓蚀剂
P120-123
（6）氨基磺酸酸洗缓蚀剂
P123
（7）硫酸酸洗缓蚀剂
（8）EDTA清洗缓蚀剂
P123-124
（9）盐酸酸洗缓蚀剂应用性能评价
P124-125
4、锅炉清洗时添加的化学药剂及其作用
（1）还原剂：
防止氧化性离子对钢铁的腐蚀
（2）铜离子络合剂（掩蔽剂）：
防止镀铜（电化学腐蚀）
（3）清洗助剂：
促使沉积物溶解
（4）表面活性剂、消泡剂：
洗涤油污、降低水的表面张力、乳化
三、锅炉化学清洗中的监督项目和质量要求
1、锅炉化学清洗中的监督项目：
P126-127
2、锅炉化学清洗中的质量要求：
P127
3、锅炉化学清洗中的废液排放标准
P127-128
四、锅炉化学清洗中的试验方法
1、钝化膜耐蚀性的鉴别方法
P128
2、除垢率的测定
P128-129
五、锅炉的碱洗除垢
1、碱洗除垢的原理：
利用羟基将硅垢转化为可溶性物质；
另有除油作用
2、碱洗工艺：
P129-130
（1）新建锅炉
（2）运行后的汽包锅炉
（3）运行后的直流锅炉
9-2DL/T957-2005《火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则》内容简介
一、凝汽器的清洗除垢
1、凝汽器化学清洗的目的和要求
（1）目的：
使得冷却水换热面清洁
（2）要求：
清洗一般应大修期间进行
2、化学清洗药剂：
常采用盐酸（当无把握时可使用氨基磺酸）
3、化学清洗及成膜系统的设计和安装
（1）设计原则：
P140
（2）清洗系统的设计要求：
（3）清洗系统的安装要求：
4、化学清洗前的准备工作：
P141
二、凝汽器清洗后的成膜
1、凝汽器铜管成膜前的活化
（1）活化的目的：
使凝汽器铜管表面生成氧化亚铜有利于人工成膜
（2）活化所用药剂：
H2O2；
Na2S2O8；
K2S2O8
2、成膜目的：
防止铜管脱锌和点蚀
3、成膜方法：
硫酸亚铁试剂成膜和碱液氧化成膜等
4、成膜机理：
P142
三、化学清洗成膜质量指标
1、除垢率：
≥85%为合格；
≥95%为优良
2、腐蚀速率：
试环测量酸洗的平均腐蚀速率应小于1g/（m2.h）；
总腐蚀量应小于10g/m2。
3、成膜效果及成膜质量的检验方法
（1）目视法
（2）滴溶检验法
四、化学清洗中的化学监督
1、化学清洗前的准备：
试环等
2、化学清洗中的监督项目：
介质浓度、pH值、温度、流量、压力等
3、化学清洗用药品质量和检定方法：
附录A（略）
4、清洗终点的判断：
（1）监视管内表面除垢干净
（2）进出口酸浓度接近平衡
（3）出口酸液无气体产生
5、成膜终点判断：
按化验数据及成膜环等综合判断
6、化学分析项目与取样点：
P144表
9-3DL/T977-2005《发电厂热力设备化学清洗单位管理规定》内容简介
一、技术管理P149
二、资质级别：
A、B、C、D4级P149
三、清洗单位应具备的条件
1、法人资格
2、组织和管理P149-150
3、质量保证体系P150
4、专业技术人员P150-151
5、设施和设备P151-152
四、资质评定程序P152
五、发电厂热力设备化学清洗单位资格认可条件P152
六、资质证书的监督管理P153
七、审查记录P153-155
10循环冷却水处理概况
一、直流系统
早期工厂的冷却水系统采取直流系统。
1、定义：
冷却水从水源流经热交换器后又回流到水源处的冷却水系统。
2、优点：
（1）快速有效：
水源处的水温较低；
（2）灵活性：
可在最小的传热面条件下冷却。
表现为腐蚀、污垢和微生物繁殖，但相对较小；
系统内由水引起的问题主要取决于原水的性质。
由于水在系统内没有浓缩，一般不会发生明显的物理和化学变化，
3、存在问题：
冷却水系统内水的流量和温度的变化、加上水的性质各不相同（河水、湖水常含有大量悬浮物和沉积物，且随季节变化；
水中常含铁和结垢的盐类），使得系统的管理工作更加复杂。
二、密闭式循环冷却水系统
1、定义
水密闭循环，并交替冷却和加热，而不与空气接触的冷却水系统。
在密闭系统中，冷却水携带的热量通常通过水-水换热器传给敞开式循环水系统中的循环水，热量再从水中散发到大气中去。
2、组成：
完全密闭的循环水系统；
用于对水冷却或去除水中的热量的冷却器或热交换器。
3、密闭系统在工业上的应用
（1）冷却气体管路的气体来冷却燃汽轮机或变压器冷却用的油冷却器；
（2）柴油发动机和气体发动机；
（3）制冷机；
（4）以控制可靠的工艺过程的温度为目的：
原子反应堆的辅助冷却器；
炼铁高炉的炉体、风口等的冷却等。
4、密闭系统的优点
（1）水温易控制；
（2）水质问题的控制简单化：
补充水量少；
（3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量；
（4）水的蒸发很少；
（5）结垢程度较轻：
一般用软化水或去离子水。
（6）腐蚀问题不严重：
氧不是处于饱和状态。
三、敞开式循环冷却水系统
冷却水通过热交换器后，水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由于水的蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环利用。
又称为冷却塔系统。
2、水冷却原理
通过水与空气接触，由以下三个过程共同作用的结果。
（1）水的蒸发散热
a.水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。
b.为了加快蒸发散热：
一方面应增加热水与湿空气之间的接触面积，以提供水分逸出的机会；
另一方面提高水气界面上的空气流动速度，以保持蒸发的推动力不变。
（2）水的接触传热
借传导和对流传热，称为接触传热。
水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到降低。
温差愈大，传热效果愈好。
（3）水的辐射传热
不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。
辐射传热只是在大面积的冷却池内才起作用。
在其它类型的冷却设备中，辐射传热可以忽略不计。
3、冷却设备的种类与结构
在循环冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。
按其热水与空气接触方式的不同，可分为：
（1）水面冷却构筑物
工业上第一种循环冷却方法，又称凉水池。
过程：
需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐将水冷却到适当再用的温度。
靠蒸发散热约占总散热量的55%，因而比冷却塔要小些（蒸发散热占80%）。
冷却过程缓慢，效率低，温差小。
且需要很大的贮水池。
（2）喷水池
池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即使在较小的水池也能加速冷却。
设在建筑场地开阔处的水池的冷却效果要好些。
水的消耗大，约为循环水量的1.0-5.0%。
易带入周围的杂质。
（3）冷却塔
是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用来提高冷却效果。
占地面积小、冷却效果好。
包括自然通风式和机械通风式。
冷却塔包括通风筒、配水系统、淋水装置、通风设备、收水器、集水池等部分。
4、冷却塔效率的衡量指标
（1）冷却幅高（也称湿球温差）
冷却水温和空气湿球温度的差值T2-τ。
τ代表该地热水冷却所能达到的极限值。
T2-τ越小，效能越高。
（2）冷却幅宽
冷却塔的回水和出水温度的差值，T1-T2。
（3）淋水密度
指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m3/（m2h）。
淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面积的热负荷，W/（m2（kcal/（m2h））。
5、敞开式冷却水的水工况
冷却过程中的三种损失:
M=E+D+B
M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量（包括泄漏损失）。
由Q=R（tw2-tw1）x=E（I-tm）R
式中：
X--冷却塔中水温降低1℃时因蒸发而散失的热量与总散失热量的比值；
I--为循环水平均温度下蒸汽的热焓值（25℃时饱和蒸汽为608kcal/kg）；
tm--为进出口的平均水温。
则有：
E=x△t/（i-tm）=0.17x△t
X在夏季为1.0，冬季0.5，春秋0.75。
（1）蒸发损失EE=a（R-B）,a=e（t2-t1）
（2）风吹损失DD=（0.2%-0.5%）R
（3）排污损失BB+W=E/（K-1）
（4）渗漏损失F不可忽略的因素。
（5）离子浓度的改变
D（Vc）=McMdt–Bcdt
C=MCM/B+（c0–MCM/B）EXP[-B（t-t0）/V]
（6）浓缩倍数
指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之比。
一般还可以以某种有代表性的可溶性离子或物质。
K=S循/S补
M=EK/（K-1）
（7）循环水中盐类的浓缩
补充水在系统中的停留时间为：
T=V/M
由于M比V要小得多，足以使补充水中任何量的化学组分显示潜在的结垢和腐蚀倾向。
V容积的水循环一次所需的时间为：
a=V/R
则补充水在系统中逗留时间内循环的次数为：
N=T/a=（V/M）/（V/R）=R/M
11冷却水的腐蚀控制
一、冷却水中金属腐蚀的机理
由以上的金属腐蚀机理可知，造成金属腐蚀的是金属的阳极溶解反应。
因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。
孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。
互相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系。
在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等。
此时，阳极反应释放出的电子恰好为阴极反应所消耗，金属表面没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。
从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意—个电极反应的速度，则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从面使整个腐蚀过程的速度受到控制。
二、影响腐蚀的因素
（一）化学因素
1．pH值
当pH值降低时腐蚀就增强。
当低于4.3时（游离无机酸度区），影响腐蚀的最有效因素是pH值，即增加氢离子浓度能加剧腐蚀。
当pH增加到4.0时，其特点与溶于酸的金属相同；
界于4.3～10.0，腐蚀率受到影响要小些（氧去极化是主要因素）；
pH增加到12以前，腐蚀速率不断下降，达到12时腐蚀率最小。
再继续增大，腐蚀率又开始增大。
2．溶解盐
溶液电导率的升高使初期腐蚀速度也升高；
像Cl-、SO42-等腐蚀性离子，可以破坏金属的阳极氧化保护膜，从而进一步加速腐蚀；
构成硬度和碱度的离子对腐蚀却有抑制作用；
在电解质浓度高的水中，氧的溶解度下降，所以含盐量高时腐蚀速度降低。
3．溶解气体
（1）溶解氧
溶解氧的数量与水温、水压、暴露于大气的水面积直接有关。
起去极化作用，会促进腐蚀。
当水中含氧不一致时（金属表面疏松的沉积物、盐类的沉淀或悬浮物、微生物造成的沉积物），会形成一个氧浓差充气电池，表现形式为垢下腐蚀。
引起点蚀或凹陷腐蚀。
发生点蚀时,其后果要比在面积上产生同样的金属失重更为有害。
强烈的点蚀可以使金属产生较深的穿透，并在这些穿透点处迅速破坏。
（2）二氧化碳
溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，有利于氢的逸出。
（3）氨
会选择性地腐蚀铜：
NH3+H2O=NH4OHNH4OH+Cu2+=Cu（NH3）2++H2O
（4）硫化氢
导致pH降低；
与铁形成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐蚀。
4．悬浮物
主要是易沉积在换热器表面引起垢下腐蚀。
当冷却水流速过高时，颗粒容易对硬度较低的金属或合金产生磨损腐蚀。
（二）物理因素
1．温度
温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。
温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。
增加扩散量能使更多的氧到达金属表面，导致腐蚀电池去极化；
过电压下降时，因析氧而导致去极化；
粘度下降有利于阴阳极去极化，即有利与大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。
在金属相邻的区域内，温度不同，就会加剧点蚀，热的部位为阳极，冷的部位为阴极。
各因素之间也是相互影响的。
温度升高，氧含量降低，使腐蚀速度降低。
2.金属相对面积
腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。
不同金属：
镍-钢结合时，镍为阴极。
采用管-管板连接，钢-镍则腐蚀加剧；
镍-钢增腐蚀小得多。
同一金属：
钝化膜破坏。
3.流速
流速增加使腐蚀速度增加。
在高流速区域，层流区的厚度减少，氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。
高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。
4.不同金属
不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。
金属溶解并以离子形式进入水中的趋势取决于金属及其离子间的电极电位。
不同金属的电极电位随离子浓度、温度、腐蚀环境而变化。
5.冶金学方面
金属的均匀性：
非均相金属的夹杂区、晶粒结构的金属化合物上的夹杂区
金属表面状况：
表面总有缺陷，如划痕、裂纹等；
静态应力：
交变应力：
（三）微生物
使得氢新陈代谢，导致腐蚀电池去极化。
厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；
某些种类的细菌还会产生酸性化合物；
去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可使硫酸盐生成硫化氢；
硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ系数换算表：
总溶解固体
mg/l
Ａ
温度
℃
Ｂ
钙硬度或M-碱度
（以CaCO3计）mg/l
Ｃ或Ｄ
（以CaCO3计）mg/l
45
60
80
105
140
175
220
275
340
420
520
640
800
1000
1250
1650
2200
3100
≥4000
≤13000
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
2
4
6
8
10
15
20
25
30
35
40
50
55
65
70
2.60
2.54
2.49
2.44
2.39
2.34
2.21
2.09
1.98
1.88
1.79
1.71
1.63
1.55
1.48
1.40
1.33
1.27
1.16
12
14
16
18
75
85
90
95
100
110
120
1.00
1.08
1.15
1.20
1.26
1.30
1.54
1.60
1.65
1.70
1.74
1.78
1.81
1.85
1.90
1.93
1.95
2.00
2.02
2.04
2.08
130
150
160
170
180
190
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
850
900
2.11
2.15
2.18
2.20
2.23
2.26
2.28
2.30
2.40
2.48
2.65
2.70
2.74
2.78
2.81
2.85
2.88
2.90
2.93
2.95
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