j第十章热力设备的化学清洗课件

学习内容v 绪论v第一章 电厂用水概述v第二章 水的预处理v第三章 水的预脱盐（超滤、反渗透）v第四章 锅炉补给水深度除盐v第五章 凝结水精处理v第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述v第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀v第八章 超临界机组的水化学工况v第九章 冷却水系统的腐蚀与防护v第十章 热力设备的化学清洗学习内容 绪论1第十章第十章 热力设备的化学清洗热力设备的化学清洗 v第一节化学清洗的必要性 v一、新建炉化学清洗的必要性 v 锅炉在制造、储运和安装过程中，不可避免地会形成氧化皮、腐蚀产物及焊渣，并带入砂子、尘土、水泥和保温材料碎渣等含硅杂质。管道在加工成型时，有时使用含硅、铜的冷热润湿剂，或在热弯管时灌砂，都可能使管道内残留含硅、铜的杂质。此外，设备在出厂时还可能涂覆有油脂类的防腐剂。锅炉投运时若不去除这些脏污物，就可能产生下列危害：v (1)锅炉启动时，汽水品质长期不合格，使机组启动时间延长；v (2)在锅炉内的水中形成碎片或沉渣，堵塞炉管，破坏正常的汽水流动工况；v (3)直接妨碍炉管管壁的传热或者导致水垢的产生，使炉管金属过热和损坏；v (4)促使锅炉在运行中发生沉积物下腐蚀，以致炉管变薄，甚至发生穿孔和爆管。v二、运行炉化学清洗的必要性v 锅炉投运后，即使有十分完善的给水处理和合理的炉水处理，仍然不可避免地会有结垢性物质进入给水系统，而热力系统本身也会产生一定的腐蚀产物。这些杂质在炉管内形成水垢或附着物，影响炉管的传热和水汽流动特性，加速炉管的腐蚀和损坏，污染蒸汽，危害机组正常运行。因此，锅炉运行一定时间后，也有必要进行化学清洗。第十章 热力设备的化学清洗 第一节化学清洗的必要性 2第二节常用的清洗剂和添加剂 v一、常用的清洗剂v 1盐酸v溶解附着物过程：v FeO+2HCIFeCl2+H20v Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O v Fe3O4，可以看作是FeO和Fe2O3的混合物。v使附着物从金属表面上脱落(腐蚀)过程：v Fe+2HClFeCl2+H2v Fe+2FeCl33FeCl2v溶解钙、镁水垢，其反应如下：v CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2v MgCO3Mg(OH)2+4HCl2MgCl2+3H2O+CO2v 盐酸优点：清洗能力很强，添加适当的缓蚀剂，就可非常有效地抑制它对锅炉金属的腐蚀；价格便宜，货源充足，输送简便；清洗操作容易掌握。v 盐酸的缺点和局限性：不适用于有奥氏体不锈钢的锅炉结构体系；清洗后的残余浓度较高，浪费较大；除铜和硅的能力差。v 当附着物中含铜较多时，应考虑添加铜离子络合剂或采用特殊的除铜工艺；当清洗含硅较多的沉积物时，在清洗液中往往需要补加氟化物等添加剂。第二节常用的清洗剂和添加剂 一、常用的清洗剂3v2氢氟酸氢氟酸(HF)v 氢氟酸与盐酸相比是弱酸，但低浓度的氢氟酸却比盐酸具有更强的溶解氧化铁的能力。v 2Fe3+6FFe(FeF6)v 当氢氟酸浓度过大时，除铁作用会降低。v 用氢氟酸清洗时，通常是采取开路清洗方式，即将清洗液一次性地流过清洗的设备，所以清洗液与金属表面的接触时间很短，加上酸液的浓度小，温度较低，而且还可添加适当的缓蚀剂，所以对金属的腐蚀较轻。v 氢氟酸可用于清洗由奥氏体钢等多种钢材制作的锅炉部件，而且由于它对金属的腐蚀性小，所以清洗时，可不必拆卸锅炉水汽系统中的阀门等，从而可简化清洗的临时装置。v 废液用石灰中和，将阳离子和阴离子以氢氧化铁和氟化钙的形式沉淀出来。v 氢氟酸作为清洗剂的缺点是有毒、腐蚀性大，容易烧伤人体，必须十分注意使用安全。另外，氢氟酸的来源不充足，价格也较高。2氢氟酸(HF)4v3柠檬酸柠檬酸 v 在清洗液中加氨，将溶液的pH调至3.54.0，柠檬酸与氨生成是柠檬酸单氨，其与铁离子会生成易溶的络合物可得到较好的清洗效果。v Fe3O4+3NH4H2C6H5O7 v NH4FeC6H5O7+2NH4(FeC6H5O7OH)+2H2Ov Fe+NH4H2C6H5O7NH4FeC6H5O7+H2v柠檬酸作清洗剂时的工艺条件：v(1)柠檬酸溶液应有足够的浓度，不能小于1，常用24；v(2)温度9098，最低时不得低于85，且清洗过程中不应突然降低温度；(3)将清洗液的pH调控在3.54.0的范围内；v(4)清洗流速一般采用0.6m/s，最高可用1.0m/s；(5)在保证清洗效果的条件下，可采用最短的时间(34h)，一般不得超过6h；(6)在清洗结束后，必须采用热水或柠檬酸单氨的稀溶液来置换清洗废液，而不能将热的柠檬酸清洗废液直接放空。v 优点：由于铁离子与它生成易溶的络合物，清洗中不会形成大量的悬浮物和沉渣；它对金属基体的侵蚀性小，对奥氏体不锈钢安全性高，可采用较高流速。因此，它可用来清洗受热面大、管径小、结构复杂的高参数、大容量机组的炉本体系统和炉前系统。v 缺点：药品较贵，除垢能力较盐酸差，对铜垢、钙镁垢以及硅垢溶解能力较差，清洗过程要求较高的温度与流速，需要大容量酸洗泵。3柠檬酸 5v4，EDTAv EDTA清洗就是利用EDTA的络合作用溶解金属表面的沉积物。EDTA是四元弱酸。它本身难溶于水，但当羧基上的氢被Na+或NH4+取代后，则其水溶性增强。在溶液中，它能与锅炉内部沉积物中的铜铁和钙镁等金属氧化物反应，并形成可溶的稳定络合物。络合反应按1:1的比例进行，使锅炉内部沉积物络合溶解，具有较强的除铁垢能力。v EDTA清洗可分为EDTA胺盐和EDTA钠盐两种工艺。v EDTA钠盐清洗又称为协调EDTA清洗，其特点是：利用EDTA络合除垢原理，从弱酸性开始洗炉，依靠炉内络合体系自身的物理化学变化，随铁垢的不断溶解，清洗液的pH值自动升高，最后以钝化pH值结束洗炉，从而实现了除垢和钝化一步完成。近年来协调EDTA清洗技术得到越来越广泛的应用。v 影响协调EDTA清洗效果的主要因素：v(1)清洗液的EDTA浓度。协调EDTA清洗，一般EDTA浓度取15左右为宜。v(2)清洗液的pH值。EDTA钠盐溶液的pH值在5358的范围内时，清洗结束时溶液的pH值可上升到8595，从而可保证良好的钝化效果。v(3)清洗液的温度。常将温度控制在130140的范围内。v(4)清洗液的流速。EDTA清洗的流速控制在0.51.0m/s范围内便能取得良好的清洗效果。v(5)缓蚀剂及其他助剂的选择。在EDTA清洗中常用的缓蚀剂和其他助剂主要有乌洛托品、硫脲、N2H4、MBT等单体，以及TSX04、TSX05等复配物。v 除了缓蚀剂之外，为了抑制Fe3+和Cu2+离子对金属基体的腐蚀，以及防止镀铜现象的发生，在清洗中还必须根据实际情况添加有效地抑制剂和掩蔽剂。v 优点是可用同一介质实现除垢和钝化，从而克服了盐酸清洗等工艺程序多、工期长、用水量大、排放困难的缺点。但是，其药品价格高，清洗成本高，这是限制其应用的主要原因。另外，它配药工作量较大，清洗时需要100以上的高温。4，EDTA6 5锅炉设备起动前的加氧蒸汽清洗工艺锅炉设备起动前的加氧蒸汽清洗工艺 (1)原理：新建锅炉汽水管道内表面上的氧化物主要由热力学不稳定的低价氧化铁(FeO)组成，它在适当的温度下与氧发生反应，可转变为高价铁的氧化物(Fe3O4或Fe2O3)。这样，沉积层的相组成和结构将发生变化，其结构坚固性被破坏。在一定压力、温度的过热蒸汽以较高流速通过时，便能将沉积物机械地除去；另外，在清洗后的金属表面，由于高温下氧化剂的作用，会形成良好的保护膜。(2)特点：工艺简单、无需使用化学药剂、除垢与钝化合一、可形成较稳定的钝化膜。(3)工艺：蒸汽吹洗速度5080m/s质量流量不低于600kg/(m2s)；蒸汽压力4MPa，温度170450；加氧量0.11S/L。5锅炉设备起动前的加氧蒸汽清洗工艺7v二、化学清洗添加剂v1缓蚀剂缓蚀剂 在腐蚀介质中加入少量某种物质就能大大降低金属的腐蚀速度，这种物质称为缓蚀剂。其缓蚀效果常用缓蚀效率(I)来表示 V0和V1分别为未加缓蚀剂时和加入缓蚀剂后金属的腐蚀速度。化学清洗的缓蚀剂应满足下列要求：(1)有良好的缓蚀性能，必须使腐蚀速度降至8g/(m2h)以下，不发生明显的局部腐蚀(如点蚀)，并且有利于防止氢脆；(2)不影响清洗剂的清洗能力；(3)无毒性，使用安全方便，并且清洗废液排放以后不污染环境。二、化学清洗添加剂8v 2掩蔽剂掩蔽剂 清洗液中Cu2+离子的浓度较高时，这些Cu2+离子会与铁发生置换反应：Fe+Cu2+Fe2+Cu，从而导致钢铁腐蚀，并在钢铁表面析出金属铜，这就是所谓的镀铜现象。为了防止镀铜，可添加铜离子络合剂，即掩蔽剂，例如，硫脲、NH3等。v 3还原剂还原剂 清洗液中的Fe3+会引起基体金属的腐蚀：Fe+2Fe3+3Fe2+。当Fe3+超过一定量时，会使钢铁腐蚀显著加快，甚至产生点蚀。一般希望Fe3+10的联氨保护溶液。v (2)用木塞或特制塑料塞将汽包蒸汽引出管堵塞。若因汽包内部装置焊死，无法进行堵塞时，则应考虑严格控制汽包内的液位。为此，应拆下原有水位计，并在其管座上安装临时玻璃水位计来指示液位。同时，在临时水位计处安装停止清洗泵的事故按钮，并将汽包内事故放水管改作为临时酸液溢流管用。v 8氢气的排放v 为避免酸洗时所产生氢气引起爆炸事故，或者产生气塞而影响清洗，在清洗系统的最高点及酸箱顶部，都应安装无弯头、并具有一定管径的排氢管。7系统隔离和保护19v 三、化学清洗步骤v 化学清洗过程一般包括水冲洗、碱洗、酸洗、漂洗和钝化等步骤。v 1水冲洗 v化学清洗前，先用工业水对整个酸洗系统进行大流量冲洗，再用除盐水冲洗。冲洗掉系统中的沉积物。冲洗流速越大越好。v2碱洗v高压以上锅炉的碱洗通常是采用0.20.5Na3PO4+0.10.2Na2HPO4，中低压炉可采用0.51.0NaOH+0.51.0Na3PO4。为了进一步提高碱洗效果还可以同时加入0.010.1的表面活性剂或除油剂。应注意，当系统中有奥氏体钢，不宜采用NaOH。碱洗溶液应采用除盐水或软化水配制，一般是采用边循环边加药的方式配制溶液。具体作法是：首先是将清洗系统内充以除盐水，并进行循环，同时将除盐水加热到80以上，然后连续注入事先已配好的浓碱母液。加药完毕后，使溶液温度维持在8090，循环流速在0.3m/s以上，持续824h，即可排放废液。v 碱洗结束后，先放尽系统内的碱洗废液，然后用除盐水冲洗清洗回路至出水pH8.4，水质澄清、无颗粒物为止。三、化学清洗步骤20v3酸洗v 当使用盐酸或柠檬酸清洗时，通常采用闭式循环方式进行。在碱洗后，往系统注入适量的除盐水，维持循环，并加热到所需温度，盐酸最高温度为60，柠檬酸通常控制温度为9098，然后边循环边加入所需的缓蚀剂和浓酸量。加药后继续按拟定的清洗回路进行大流量的循环清洗，并定期倒换清洗回路。酸洗持续的时间一般为46h，但实际上应根据化学监督的结果来判断酸洗的终点。当清洗至酸液中全铁含量和酸度基本稳定时，应退出监视管进行检查。若监视管已清洗干净，再循环1h左右，即可结束酸洗。这时，便可开始用除盐水顶排废液，并进行水冲洗，冲洗至排出水的电导率50S/cm、pH=3.54.5、全铁含量95者为优良。v (3)根据腐蚀指示片的失重计算腐蚀速度，腐蚀指示片的腐蚀速度应低于8g(m2 h)。v (4)清洗后锅炉启动时的汽水品质也是评定清洗效果的一个重要标准，其水平值达到正常运行标准所需的时间越短，则清洗效果越好。第四节 化学清洗的效果检查和废液的处理 一、化学清洗的效果25v二、废液的处理v v1亚硝酸钠废液的处理v(1)尿素分解法。将尿素用盐酸酸化后，能使亚硝酸根转化为氮气而除去，反应式如下：v(2)氯化铵处理法。将NaNO2废液排人废液处理池，然后加入NH4C1，将发生如下反应：v 实际处理时，氯化铵的加药量应为理论量的34倍，为加快反应速度可向废液池通入加热蒸汽，使处理温度维持在7080。为防止亚硝酸钠在低pH值下分解造成二次污染，应维持pH值在59。另外，此废液不能与废酸液排入同一池内。v (3)次氯酸钙处理法。将NaNO2排入废液处理池并加次氯酸钙后，将会发生如下反应：v次氯酸钙加药量应为亚硝酸钠的2.6倍。此法可在常温下通入压缩空气进行搅拌。二、废液的处理26v2联氨废液的处理v将联氨废液排入废液处理池，并加入次氯酸钠后，将发生如下反应：v处理过程中，应监测水中残余氯的含量，当其含量0.5mg/L时，即可排放。v 3氢氟酸废液处理v将石灰乳或石灰粉连续加入氢氟酸废液中，然后排入一个专门的反应池，其反应为：v石灰的理论加入量为氢氟酸量的1.4倍，实际加入量应为氢氟酸的22.2倍，所使用石灰粉的CaO含量应大于30。处理废液中，Fe离子含量应小于10mg/L。v 4柠檬酸废液处理v柠檬酸废液中含COD高达2000050000mg/L，因此，有必要进行处理。对柠檬酸废液处理可以采用焚烧法，就是把柠檬酸废液排至煤场使其与煤混合后，送入炉膛内焚烧。2联氨废液的处理27谢 谢 大 家！穆顺勇2008/8/14j第十章热力设备的化学清洗课件28思 考 题1.什么叫清洗剂和缓蚀剂?2.常用的清洗剂有哪些?清洗时的条件是什么?3.化学清洗的步骤有哪些?各步骤有什么作用?思 考 题29