电厂化学岗前培训第十章热力设备的化学清洗

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习内容,绪论,第一章 电厂用水概述,第二章 水的预处理,第三章 水的预脱盐超滤、反渗透,第四章 锅炉补给水深度除盐,第五章 凝结水精处理,第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述,第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀,第八章 超临界机组的水化学工况,第九章 冷却水系统的腐蚀与防护,第十章 热力设备的化学清洗,第十章 热力设备的化学清洗,第一节 化学清洗的必要性,一、新建炉化学清洗的必要性,锅炉在制造、储运和安装过程中，不可防止地会形成氧化皮、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。锅炉投运时假设不去除这些脏污物，就可能产生以下危害：,(1)锅炉启动时，汽水品质长期不合格，使机组启动时间延长；,(2)在锅炉内的水中形成碎片或沉渣，堵塞炉管，破坏正常的汽水流开工况；,(3)直接阻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；,(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。,二、运行炉化学清洗的必要性,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，仍然不可防止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。,三、化学清洗的范围,1、新建锅炉水汽系统分比较脏，清洗范围较广：,高压及以下汽包锅炉：省煤器、水冷壁和汽包等；,超高压及其以上汽包锅炉：除锅炉本体水系统外，还应考虑凝结水管道、给水管道的化学清洗以及过热器的水冲洗；,新建直流锅炉：包括锅炉全部水汽系统和炉前系统，对于过热器，化学清洗只延伸到低温对流过热器以前为止。一般情况下，过热器、具有中间再热机组的再热器用蒸汽吹洗。,凝汽器和上下压加热器的汽侧及各种疏水管道，用蒸汽吹洗或水冲洗，不进行化学清洗。,2、运行锅炉：,无论是汽包锅炉还是直流锅炉，只清洗锅炉本体的水系统。,第二节 常用的清洗剂和添加剂,一、常用的清洗剂,1盐酸,溶解：,FeO+2HCIFeCl,2,+H20,Fe,2,O,3,+6HCl2FeCl,3,+3H,2,O,Fe,3,O,4,，可以看作是FeO和Fe,2,O,3,的混合物。,CaCO,3,+2HClCaCl,2,+H,2,O+CO,2,MgCO,3,Mg(OH),2,+4HCl2MgCl,2,+3H,2,O+CO,2,剥离：,Fe+2HClFeCl,2,+H,2,Fe+2FeCl,3,3FeCl,2,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；,价格廉价，货源充足，输送简便；,清洗操作容易掌握。,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；,清洗后的剩余浓度较高，浪费较大；,除铜和硅的能力差。,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。,2氢氟酸(HF),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。,2Fe,3+,+6FFe(FeF,6,),当氢氟酸浓度过大时，除铁作用会降低。,优点：,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，所以清洗液与金属外表的接触时间很短，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。, 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。,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。,缺点：,有毒、腐蚀性大，容易烧伤人体。,货源不充足，价格较高。,3柠檬酸,在柠檬酸溶液中加氨，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。,Fe,3,O,4,+3NH,4,H,2,C,6,H,5,O,7,NH,4,FeC,6,H,5,O,7,+2NH,4,(FeC,6,H,5,O,7,OH)+2H,2,O,Fe+NH,4,H,2,C,6,H,5,O,7,NH,4,FeC,6,H,5,O,7,+H,2,柠檬酸作清洗剂时的工艺条件：,(1)柠檬酸溶液应有足够的浓度，不能小于1，常用24；,(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；,(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。,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，对奥氏体不锈钢平安性高，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。,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。,4 EDTA：,EDTA清洗就是用络合作用溶解金属外表沉积物。,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，那么其水溶性增强。在溶液中，它能与铜铁和钙镁等金属氧化物反响，并形成按1:1的比例进行的可溶的稳定络合物，使沉积物络合溶解，具有较强的除铁垢能力。,EDTA清洗可分为EDTA胺盐和EDTA钠盐两种工艺。,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。,影响协调EDTA清洗效果的主要因素：,(1)清洗液的EDTA浓度。协调EDTA清洗，一般浓度为1.5左右。,(2)清洗液的pH值。EDTA钠盐溶液的pH值在5.35.8的范围内时，清洗结束时溶液的pH值可上升到8.59.5，从而可保证良好的钝化效果。,(3)清洗液的温度。常将温度控制在130140的范围内。,(4)清洗液的流速。EDTA清洗的流速控制在0.51.0m/s范围。,(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。,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。,优点：,可同时实现除垢和钝化，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。,缺点：,药品价格高，清洗本钱高；,它配药工作量较大，清洗时需要100以上的高温。,5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外表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响，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，其结构巩固性被破坏。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，在清洗后的金属外表，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0.11g/L。,二、化学清洗添加剂,1缓蚀剂,在腐蚀介质中参加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参加缓蚀剂后金属的腐蚀速度。,化学清洗的缓蚀剂应满足以下要求：,(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，使用平安方便，并且清洗废液排放以后不污染环境。,2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响：Fe+Cu2+Fe2+Cu，从而导致钢铁腐蚀，并在钢铁外表析出金属铜，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。,3复原剂,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。,(2)用木塞或特制塑料塞将汽包蒸汽引出管堵塞。假设因汽包内部装置焊死，无法进行堵塞时，那么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。,8氢气的排放,为防止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。,三、化学清洗步骤,化学清洗的一般步骤：冲洗碱洗酸洗漂洗钝化。,1水冲洗,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。,2碱洗,高压以上锅炉：采用0.20.5Na3PO4+0.10.2Na2HPO4。,中低压炉：采用0.51.0NaOH+0.51.0Na3PO4。,为了进一步提高碱洗效果还可以同时参加0.010.1的外表活性剂或除油剂。应注意，当系统中有奥氏体钢，不宜采用NaOH。,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。,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。,3酸洗,盐酸或柠檬酸清洗时，采用闭式循环。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，然后边循环边参加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根本稳定时，应退出监视管进行检查。假设监视管已清洗干净，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。,(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)。,(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，其水平值到达正常运行标准所需的时间越短，那么清洗效果越好。,二、废液的处理,1亚硝酸钠NaNO2废液的处理,(1)尿素分解法：,将尿素用盐酸酸化后，使亚硝酸根转化为氮气而除去：,(2)氯化铵处理法：,将废液排入废液处理池，然后参加NH4C1：,实际氯化铵的加药量应为理论量的34倍，为加快反响速度可向废液池通入加热蒸汽，使温度维持在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。,(3)次氯酸钙处理法：,将NaNO2排入废液处理池并加次氯酸钙：,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。,2联氨废液的处理,将联氨废液排入废液处理池，并参加次氯酸钠后：,监测水中剩余氯的含量0.5mg/L时，即可排放。,3氢氟酸废液处理,将石灰乳或石灰粉连续参加氢氟酸废液中，然后排入一个专门的反响池：,石灰的理论参加量为氢氟酸量的1.4倍，实际参加量应为氢氟酸的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。,4柠檬酸废液处理,柠檬酸废液中含COD高达2000050000mg/L。一般采用燃烧法，就是把柠檬酸废液排至煤场使其与煤混合后，送入炉膛内燃烧。,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?,谢 谢 大 家！,穆顺勇,2021/8/14,