摘要：锅炉的化学清洗，是使受热面内表面清洁、防止受热面因腐蚀和结垢引起事故的必要措施，同时也是提高锅炉热效率、改善机组水汽品质的有效措施之一。
关键词：机组投产；锅炉清洗；防腐技术
引言
为了缩短机组点火启动阶段水冲洗时间和减少冲洗用水量，保证机组启动试运期间的水汽品质尽快达到标准要求，使机组能够安全、达标投产，根据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794-2012）、《过热器和再热器化学清洗导则》（T/CEC144-2018）、
《火力发电厂超／超超临界机组化学清洗导则》（Q/GH002-2008），超超临界机组对热力系统受热面内表面清洁度和运行系统水汽品质要求很高，机组在制造、储藏、安装和长期运行过程中，在金属受热面内表面会产生氧化皮、焊渣、油污、腐蚀结垢等产物，通过机组的化学清洗，使机组热力系统的受热面内表面清洁，防止因腐蚀和结垢而引起事故，提高机组的热效率和改善机组水汽品质，以确保机组顺利投产和安全经济地运行。现以寿光电厂百万机组为例，对机组投产前锅炉清洗、防腐技术进行探讨。
1 锅炉水汽流程
自给水管路出来的水由炉侧一端进入位于尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱中部两个引入口，水流经水平布置的省煤器蛇形管后由叉型管引出省煤器吊挂管至顶棚以上的省煤器出口集箱。由省煤器出口集箱两端引出集中下水管进入位于锅炉左、右两侧的集中下降管分配头，再通过下水连接管进入螺旋水冷壁入口集箱。工质经螺旋水冷壁管、螺旋水冷壁出口集箱、混合集箱、垂直水冷壁入口集箱、垂直水冷壁管、垂直水冷壁出口集箱后进入水冷壁出口混合集箱汇集，经引入管引入汽水分离器进行汽水分离。循环运行时从分离器分离出来的水从下部排进储水罐，蒸汽则依次经顶棚管、后竖井/水平烟道包墙、低温过热器、屏式过热器和高温过热器。转直流运行后水冷壁出口工质已全部汽化，汽水分离器仅做为蒸汽通道用。
2 清洗工艺的选择
根据火力发电厂锅炉化学清洗导则，在超超临界机组化学清洗中可以使用的清洗介质有氨化柠檬酸、EDTA、羟基乙酸甲酸复合有机酸。
在这三种清洗介质中EDTA除垢能力最弱，根据小型试验发现采用EDTA清洗工艺不能有效彻底的清洗干净管头部分的腐蚀产物。
氨化柠檬酸除垢能力较EDTA强，经过小型试验发现氨化柠檬酸可以清洗干净整个系统的腐蚀产物。但是由于氨化柠檬酸清洗过程中由于受铁离子浓度、剩余柠檬酸浓度、pH值影响存在产生柠檬酸铁沉淀的风险，而且随着机组容量、负荷越来越高，受热面积与水容积比也越来越大，风险也越来越高，所以一般不采用氨化柠檬酸清洗。
羟基乙酸甲酸复合有机酸清洗工艺不仅完全可以替代各种常规清洗介质，而且为各种特殊情况下唯一可选择的清洗介质。因为该复合有机酸中无机阴离子的含量极低，故对锅炉受热面腐蚀产生裂纹、腐蚀坑等缺陷的情况，常规清洗介质往往束手无策，而复合有机酸不仅可以有效彻底清除缺陷处的腐蚀产物或沉积物，而且可有效防止缺陷的加剧或扩展。另外，对于含有合金钢的设备或系统的清洗，如过热器、再热器，该有机酸也是唯一可选择的有效清洗介质。通过实验发现羟基乙酸甲酸复合有机酸清洗工艺以清洗干净整个系统的腐蚀产物。并且由于主要清洗介质全部为液体，没有水不容物，清洗过程中也不会产生沉淀；羟基乙酸甲酸复合有机酸是小分子有机物，其清洗工艺安全环保，其废液处理远比EDTA及柠檬酸容易实现，所以使用了羟基乙酸甲酸复合有机酸清洗工艺是符合新建锅炉要求的。
3 清洗试验
3.1 配方试验
在备品仓库取得最严重的带垢的管样，对半刨开，用3%羟基乙酸甲酸有机混合酸清洗，直到管子完全被清洗干净，计算耗酸量。
试验条件：3%羟基乙酸甲酸有机混合酸+0.3%有机酸缓蚀剂，清洗温度90℃。
试验结果见表1：
表1清洗配方试验表
3.2 动态试验
清洗介质：3%羟基乙酸复合有机酸＋0.3%缓蚀剂＋0.1%高价铁离子腐蚀抑制剂；
水容积：25L；
流速：0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s 挂管样和腐蚀指示片；
管样：备品仓库取得最严重的带垢的管样。
管样挂在透明监视管内，清洗过程中观察清洗效果，清洗干净后取出，计时。
试验结果见表2：
表2 动态试验结果表
试验结束后检查管样清洗情况，检查结果表明，清洗流速在0.1m/s以上时，均能清洗干净省煤器及水冷壁管样的沉积物，但流速较低时清洗时间较长，清洗流速较高时腐蚀速率增大。
4 清洗范围
酸洗的范围包括：除氧器水箱、高压给水管道、#1～#3高压加热器及旁路、省煤器及其联箱、水冷壁及其联箱、汽水分离器、储水箱及部分下降管。
5 清洗流速计算及清洗泵的选择
5.1 炉本体部件不同清洗流速下对应流量：
炉本体部件不同清洗流速下对应流量见表3：
表3 炉本体部件不同清洗流速下对应流量
5.2 清洗循环泵选择
为了保证清洗效果，省煤器流速要达到0.2m/s以上，根据以上计算结果，清洗泵流量必须达到1125t/h以上，水冲洗和除油清洗使用汽动给水泵前置泵作为动力，其额定流量为1715t/h，扬程为100m。
锅炉酸洗使用3台ZA250-560清洗泵（600t/h，扬程98m）作为清洗泵。
当省煤器清洗流速在1100t/h时，如不采取措施，水冷壁清洗流速超过清洗规定流速，所以采取在炉底接临时排放管路回到除氧器分流，保证水冷壁流速不大于700t/h。
6 清洗工艺
6.1 水冲洗
除氧器补水至高水位，启动前置泵，按清洗回路对系统进行逐路水冲洗。冲洗时，在维持除氧器水位、贮水箱水位的情况下，冲洗流量控制在800t/h~1700t/h。对高压加热器系统进行冲洗时，先冲洗旁路，再冲洗主路。当排水澄清无杂物、浊度差小于0.1NTU时完成水冲洗。
6.2 过热器上保护液
采用在加药箱中加入分析纯氨水调节pH>9.5，用加药泵加入除氧器，加药系统如下：除氧器→前置泵→高加加热器主路→主给水管路→BCP过冷管→储水罐→分离器→过热器。
6.3 加热模拟试验
水冲洗结束后系统切换至循环。并投入除氧器的加热蒸汽，开始循环升温试验。升温速率控制在15～20℃/h可以达到要求。当温度升至50℃时，减小加热蒸汽量，维持温度，检查系统各处是否存在内漏情况。循环过程中严格控制贮水箱的液位，检查结束后，系统继续升温至90℃～95℃。
6.4 系统除油清洗及水冲洗
通过临时系统向除氧器加入除油剂，循环流量控制在1100t/h~1200t/h，维持温度进行循环清洗6～8h。清洗结束后，打开除氧器溢放水管至临时排放系统临时门进行清洗液的排放。
除油清洗过程的工艺参数如下：
除油剂浓度：0.5%～1.0%
清洗温度：90℃～95℃
除油清洗结束后，向锅炉继续上水，并对碱洗系统进行冲洗，直至出水pH值小于9无明显泡沫后排尽。
6.5 预缓蚀
停前置泵，关闭前置泵出入口门，启动清洗泵。通过临时加药系统向除氧器加入缓蚀剂，加入浓度为0.3%～0.5%，加入后循环0.5h。
6.6 复合酸清洗
启动临时加药泵，按比例向系统中加入羧基乙酸和甲酸。循环流量控制在1100t/h~1200t/h，调整加热蒸汽，维持系统温度在90℃～95℃的范围，同时进行Fe3+、Fe2+、有机酸浓度的测定。当混合有机酸的浓度达清洗工艺要求值，停止加酸，进行循环清洗。酸洗期间每30min取样分析Fe3+、Fe2+、混合有机酸的浓度，记录系统进出口温度，并控制在要求范围内。当系统进出口总铁的浓度达到平衡后，再清洗1～2h后停止酸洗清洗泵停止后。
复合酸清洗过程的工艺参数如下：
有机酸浓度：3%羟基乙酸甲酸（保证剩余浓度不低于1%）
缓蚀剂：0.3%～0.5%
清洗助剂浓度：0.05%～0.1%
清洗温度：90℃～95℃
清洗时间：6h~10h。
6.7 酸洗后水冲洗
清洗结束后，排放干净除氧器清洗液，当排放结束后，向除氧器上水至高水位，启动前置泵进行系统水冲洗，冲洗流量控制在800t/h~1700t/h，其中高压给水系统的酸洗液在水冲洗时由高加旁路的临时管排出，整个系统的水冲洗直至排放液中的ΣFe＜50mg/L，pH≥4.0时结束。
6.8 漂洗
水冲洗结束后，系统切换至循环，循环流量控制在1100t/h~1200t/h，打开除氧器加热蒸汽，同时通过临时系统向除氧器水箱加入柠檬酸进行漂洗。具体工艺参数如下：
柠檬酸浓度：0.2％～0.5％
缓蚀剂浓度：0.05％～0.1％
漂洗温度：70～80℃
漂洗时间：2h～4h具体根据柠檬酸浓度、铁含量而定。
6.9 钝化
漂洗结束后，清洗系统继续循环，循环流量控制在1100t/h~1200t/h。通过加药泵向除氧器加入氨水调节系统溶液的pH＞9.5，同时向清洗箱中加入联胺进行钝化。具体工艺参数如下：
钝化液：0.5％～1.0％柠檬酸 + 氨水 + 联氨（500ppm）
钝化液pH值：9.5～10.5
钝化温度：90℃～95℃
钝化时间：24h
钝化结束后，按排放清洗液的方式进行钝化液的排放。
6.10 高压给水系统的水冲洗
由于高压给水系统的钝化液无法有效排出，故在其余系统钝化液排放后，向除氧器补水，并调整pH值大于9.5，先启动临时清洗泵进行冲洗，然后启动前置泵进行冲洗，并从主给水的临时管排放。
7 结论
化学清洗结束后，经过水冷壁和省煤器割管检查，被清洗系统或设备均已清洗干净，两台机组省煤器受热面平均残余垢量为5.976g/m2、6.293 g/m2。，两台机组水冷壁受热面平均残余垢量5.831 g/m2、5.831 g/m2。
两台机组腐蚀指示片的平均腐蚀总量分别为17.29g/m2，21.32g/m2，平均腐蚀速度分别为1.738g/（m2∙h），2.132 g/（m2∙h）远远小于《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794-2001）、国华超超临界机组化学清洗导则《火力发电厂超／超超临界机组化学清洗导则》（Q/GH002-2008）规定腐蚀总量60g/m2，腐蚀速度6g/（m2.h）的要求。清洗后金属表面形成完整的钝化膜，钝化效果良好。
参考文献：
[1]李兴.火力发电厂锅炉化学清洗技术[J].清洗世界，2017（09）：30.
[2]于志勇，夏涛.锅炉化学清洗工艺的改进与应用[J].浙江电力，2013：12.
[3]关树芳.锅炉化学清洗中的安全及防护[J].科技风，2014：09.
作者简介：
王宣德（1980-）男，汉族，山东人，热能动力工程师、化学高级技师，大学本科，从事燃煤电厂化学、除灰脱硫运行工作。
论文作者:王宣德
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
标签：机组论文; 系统论文; 有机酸论文; 省煤器论文; 流速论文; 水冷论文; 柠檬酸论文; 《电力设备》2019年第16期论文;