发电厂锅炉水垢的危害分析及锅炉化学清洗
吴智
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吴智,. 发电厂锅炉水垢的危害分析及锅炉化学清洗[J]. 化学研究前沿,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157006.
摘要:
发电厂锅炉运行过程中形成水垢是难以避免的,而水垢会导致锅炉的运行安全和运行质量受到影响。本文指出了发电厂锅炉水垢的形成以及危害,简述了水垢的分类和主要成分,详细探讨了发电厂锅炉水垢的化学清洗步骤。
关键词: 发电厂锅炉水垢
DOI:10.12721/ccn.2023.157006
基金资助:

一、发电厂锅炉水垢的形成与危害

发电厂锅炉水垢对于锅炉的正常运行的危害极大。在锅炉长时间运行后,其金属表面难免会形成含有钙,镁,盐等有害物质的水垢,水垢的形成主要是因为发电厂锅炉运行中卤水温度升高,水中的一些物质被析出,附着在锅炉的受热面上,从而形成泥石状的硬壳。

发电厂锅炉水垢的危害包括了浪费能源,缩短锅炉寿命,增加大气污染。首先,电厂锅炉形成水垢,会导致锅炉的导热系数降低,水垢越厚,能耗就越大,会导致能源的浪费,发电厂锅炉形成水垢会导致每天的耗煤量增大。

其次,发电厂锅炉形成水垢后,锅炉的受热面会由于水垢而无法快速冷却,结构面的温度就会提高,影响钢材的抗拉强度,导致过度容易产生裂缝,鼓包或者爆裂,如果除垢方法不正确,也会破坏锅炉的表面,使锅炉使用寿命降低。最后,锅炉形成水垢后,热效率会下降,提高排烟热损失,导致其排出的烟尘以及有害气体更多,对大气的污染也会更严重。

二、发电厂锅炉水垢的分类与主要成分

锅炉水垢可以从水垢组成,过渡结构,运行方式等多个角度进行分类:

第一,沉积物主要成分为磁性四氧化铁,水垢表面比较光滑,质地坚硬,通常这种水垢形成在烧油的直流炉以及超高压水冷壁管炉。

第二,以部分氧化铁和四氧化三铁为主要成分的水垢,这种水垢会分层,质地坚硬,并且存在黏结层。

第三,有50%左右的磁性四氧化铁和铜钙镁盐为主要成分,含有一定量硅酸盐的水垢,表面呈土红色。

第四,以氧化铁,氧化硅,氧化铜为主要成分,含有一定的钙,镁,这种水垢表面存在褐色的附着物,下面为黑红色。

第五,以铁为主要成分,含有少量的钙,镁磷酸盐,这种水垢在亚临界汽包炉中的存在比较广泛,清洗比较容易。

第六,以部分四氧化三铁和氧化铜为主要成分,含有钙,镁,磷酸盐的水垢,表面呈鱼鳞状。

第七,以氧化铁,钙,镁为主要成分的水垢, 这种水垢在六七十年代的高压机组中存在比较广泛。

第八,以氧化铁和油质垢为主要成分, 含有一定量的钙,镁的水垢。

三、发电厂锅炉水垢的化学清洗步骤

(一)清洗前对锅炉进行检查,确定清洗主剂和清洗工艺

发电厂锅炉水垢清洗前后对锅炉进行检查,明确锅炉型号和编号,额定压力等基本参数,并对锅炉受热面的水垢进行分析,判断其平均厚度,坚硬程度等,同时判断锅炉受热面的腐蚀情况,对锅炉进行初步检查后才能开始锅炉水垢的清洗。

检查完锅炉后要选取合适的清洗主剂,确定清洗工艺,通过对锅炉进行检查,分析水垢样品后,确定选用哪一类型清洗剂明确清洗主剂的浓度,温度,明确清洗工艺,酸洗后应当用水冲洗,到溶液pH值大于4.5时停止冲洗,然后选择合适的中合剂控制水的pH值,此时可以去除水垢渣,通过人工冲洗的方式需要开启手孔和人孔,冲洗后关闭手孔和人口,在锅炉中充满水,在温度80℃~95℃之间时,选择钝化处理剂,控制好钝化处理剂的浓度和钝化时间。

(二)选用缓蚀剂,确定锅炉清洗范围清洗方式和清洗系统

发电厂锅炉水垢的清洗除了去除水垢以外,还有抑制金属材料的腐蚀,主要选择缓腐蚀剂,通过小型试验,基于锅炉材质以及清洗剂和清洗工艺,选择符合国家标准的缓蚀剂,在酸洗时应当先加入缓蚀剂,然后循环均匀后在系统中加入酸液,如果公益要求二者同时加入,则应配置均匀后才能加入。

接着要明确锅炉清洗的范围,清洗方式和清洗系统,锅炉的清洗范围应当包括锅筒,水冷壁管,联箱等各个部分,清洗方式应当基于清洗对象选择,清洗系统包括清洗泵、定排系统、联箱、汽包、水冷壁、酸箱。

(三)安装清洗系统,组织分工

清洗系统安装重要,结合清洗目标和安全要素两个方面进行安装,从清洗目标的角度来看,在清洗系统的安装中,首先要保证清洗液顺畅,使得沉渣能够顺利排出,所以要使用玻璃钢材料的清洗箱。同时要选择耐腐蚀泵作为清洗泵,保证清洗泵的可靠运行。其次应当定期检修,清洗现场,清洗现场的检修人员应当对现场所有设备定期进行检查。从安全因素的角度来看,在清洗系统的安装中,首先应当禁止在清洗系统上进行其他工作,尤其是明火工作,同时要保证清洗人员严格遵守相关安全规定和规范。其次,在清洗系统运行中进行,人员应当做好防护工作,清洗现场也应具备急救药品。最后,要做好清洗设备以及材料,试剂等物品的准备。组织分工方面,应当做好清洗工程的人员分工和安排,安排好工程总指挥。

(四)清洗步骤及操作要点

清洗过程要严格按照清洗步骤开展,清洗步骤包括水洗,碱洗,碱后水洗,酸洗,酸后水洗,综合防锈钝化和停用保养。在清洗中要注意以下要点,第一,要合理控制水冲洗过程中的水压,保证冲洗效果良好,在冲洗时可以采用自上而下的,连续与间断交替的清洗方法,或者使用化学清洗系统循环清洗泵,保证清洗有效性。第二,在碱洗或碱煮过程中应当选择合适的药剂,投放药剂时应当逐渐向清洗箱内投放,同时要保证锅炉中的水在正常水位,碱洗过程中,现场的清洗人员要做好防护措施,避免被烧伤,在热状态下禁止进行故障处理。第三,在碱洗后水洗时,应当利用锅炉的给水系统和给水泵进行水洗,并且当pH值小于等于8时要停止水洗。第四,在酸洗时应当启动循环泵,控制酸箱液位在合理范围之内,严格按照酸洗回路的清洗顺序进行循环清洗。第五,中和防锈过程中,中和液应当在锅炉放掉废酸液的同时送入锅炉,保证锅炉内炉水的pH值提升到11,然后增加钝化药剂。在钝化过程中应当采用循环流动式钝化,此时加热应当使用炉内点火加热方式同时控制药液温度在90℃以下,动画结束后停止循环泵运行。最后还要拆临时的清洗系统,对工程进行验收。第七,停用保养阶段只要超过半个月就需要对锅炉进行停炉保养,采用湿法保养法或者干法保养法。

(五)监测清洗中金属腐蚀速率

在清洗过程中应当监测金属腐蚀速率,在酸性介质中放入特制的腐蚀指示片,酸洗过程中,让腐蚀指示片全程参与,酸洗完毕后立刻取出,计算质量损失,从而计算出平均腐蚀速率,这一过程中应当注意选择与锅炉材质相同的腐蚀指示片,通常腐蚀指示片为长方形。

(六)评价清洗效果

在最后还有对化学清洗的效果进行评价,评价中应注意以下几点,首先应确保在清理干净后去除碳酸盐等主要成分的水垢超过80%,也就是说除去的面积应超过水垢面积的五分之四,同时,确保除去硅酸盐及硫酸盐水垢超过60%,也就是说去除水垢的面积应超过水沟面积的五分之三。第二,在洗涤后应当在高温锅炉面上产生钝化保护层,以防止出现二次浮锈和孔蚀。第三,通过腐蚀指示片控制在洗涤中的金属腐蚀速度,保证金属腐蚀速率应在一定范围内。第四,保证水冷壁和对流管的畅通,如果清洗后仍然不畅通,则应采用管道疏通剂,或者由专业机关进行修理更换。

四 总结:

总而言之,发电厂锅炉水垢对于锅炉的正常运行的危害巨大,对水垢进行清洗是保证发电场正常运行的关键,清洗水垢时通常会采用酸洗的方式,我们要明确发电厂锅炉水垢主要成分,采取科学的清洗步骤,基于锅炉的型号和基本参数,明确清洗工艺以及清洗范围,在安装清洗系统以及进行清洗时都要掌握操作要点,保证发电厂锅炉运行的安全性。

参考文献:

[1]郭晓凯.发电厂锅炉化学清洗废水处理及回收利用探讨分析[J].中国科技期刊数据库 工业,2021,(9).

[2]李周平,郭新茹,任杰,等.热电厂运行锅炉化学清洗工艺优化及效果分析[J].清洗世界,2021,(6).

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