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1、1复合酸清洗工艺在超临界直流锅炉的应 用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
2、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
3、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2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.
4、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 3柠檬酸清洗工艺 试验编号 01020304酸洗 酸浓度（%） 5酸浓度（%） 4缓蚀剂（） 0.6-4缓蚀剂（） 0.6-温度（） 55温度（） 90-pH3-45实验 结果 氯离子（mg/
5、L） 00氯离子（mg/L） 00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 65h 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%柠檬酸 0.3%7pH3-4pH3-4实验 结果 总铁 0mg/L0mg/总铁 0mg/L0mg/氯离子（mg/L） 00氯离子（mg/L） 800钝化
6、pH9.5pH9.5H2O20.3%H2O20.3%温度 955 温度 55 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） 0010氯离子（mg/L） 00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 11#1 烧(柠檬酸，未加缓蚀剂) 20.214918.2814193351269058204220.557317.88772669612953794051304 不锈钢 21.170021
7、.040013001212463.84052304 不锈钢 20.342320.0293133012463.85211316L 20.884620.86292171280.75212316L 1319.525819.5108150125.40.455081317L 20.541020.5244166125.90.495082317L 20.412520.3996129124.6140.382043#20 碳钢 #2 烧杯(柠檬酸，加缓蚀剂) 20.909620.820189512322.7 204420.332420.23041020123634053304 不锈钢 1518.776618.6
8、95581112292.44054304 不锈钢 18.291318.241649712181.5 5213316L 19.705019.7047312160.1105214316L 19.988319.98812120.0705083317L 20.134720.1347012005084317L 20.46521720.4652012002045#20 碳钢 #3 烧杯(复合酸，未加缓蚀剂) 20.572017.204033680121203100204619.144016.7366240701286018724055304 不锈钢 21.390020.907048301217314405
9、6304 不锈钢 20.390919.7529638012228195215316L 1920.227020.1601669122425216316L 20.758320.6927659122425085317L 20.308720.2837250128.9200.75086317L 20.290220.251738512141.12047#20 碳钢 #4 烧杯(复合酸，加缓蚀剂) 20.249420.2377117124.20.3204820.21872120.2103841230.254057304 不锈钢 20.037620.01132631290.754058304 不锈钢 20.1
10、73720.12724651217221.45217316L 20.542620.54026012005218316L 20.521920.5219012005087317L 20.97752320.975223120.830.075088317L 20.513420.510727120.960.08火力发电厂锅炉化学清洗导则DL/794-2001 标准 808备注 所用试片为标准试片 2810-4m2。 3.3 实验结果分析 24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
11、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
12、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。 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
13、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。 25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 21000MW 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
14、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 26管径规格（） 数量 流通面积（m2） 水容积（m3） 1汽水分离器 1060120，H=4.7m 242贮水罐 1102126，H=24m 12.
15、5273省煤器系统 SA-210C 578 2764水冷壁 垂直管 12Cr1MoV 90.8内螺管 SA-213T2285临时系统 306部分高压给水管道 20合计 43329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 46%温度 5060 时间 810 小时（视检测结果定） （3）酸洗后冲洗阶段 pH 4.5 总铁 50mg/L（4）漂洗阶段 氨水 适量 柠檬酸胺浓度 0.10.3%pH 3 温度 4555 时间 2 小时 总铁 300mg/L（5）钝化阶段 氨水 适量 pH 值 9.5 温度 45-55 过
16、氧化氢 0.2-0.3%时间 2-4 小时 4.2.2.2 回路划分设计 （1）加药系统 30清洗箱酸洗泵临时管（门）省煤器水冷壁下集箱水冷壁汽水分离器汽水分离器放水管贮水罐至疏水扩容器管道（361 阀位置前 1 米适当位置）临时管（门）清洗箱 （2）循环系统 贮水箱启动循环泵省煤器水冷壁下集箱水冷壁启动分离器启动分离器放水管贮水箱 4.2.2.3 加热方式 由于本锅炉没有炉底加热系统，清洗期间不能实现锅炉点火，因此，清洗系统的加热采用将辅助蒸汽加热系统用临时管道连接到清洗箱内，向清洗箱通蒸汽，要求蒸汽压力不低于 0.8Mpa。 4.2.2.4 加药方式 本次清洗采用动态循环清洗，配药在清洗系统内进行；在循环状态下将清洗药品加至清洗箱中。 4.2.2.5 水源供给 除盐水由除盐水泵输送到 2000m3 补水箱，连接临时系统，利用补水泵向清洗箱和系统供水。 4.2.2.6 过热器保护措施 清洗前过热器注联胺和氨水保护。 4.2.2.7 废液排放 将酸洗废液用临时管道连接
