柠檬酸漂洗双氧水钝化在运行炉除铜清洗中的应用

鞍钢第二发电厂 1号 110MW 发电机组锅炉是由 上海锅炉厂制造的高压参数、中间再热、自然循环汽 包炉。机组电负荷为 110MW ( 额定工况 )时, 锅炉的 额定蒸发量为 375 t / h, 汽包工作压力为 12. 07M Pa。
1号锅 炉水循环系统 包括: 省煤器、四墙水冷 壁、汽包、集中下降管、分配集箱、水冷壁上、下集箱 及相应的分配管道等。炉本体及省煤器等相关部位 水容积为 80 m3 左 右, 锅炉 清洗 系统 总水容 积为 100 m3。
采用 N aNO2 钝化 剂的钝化工艺产生的化学毒 性使钝化废液处理困难, 易造成环境污染。该种钝 化剂在酸洗过程中已经逐渐被淘汰。双氧水作为新
型钝化剂由于具有 工艺简单、货源 多、价 格相对便 宜、效果优良, 尤其是钝化废液具有无毒、无害、对 环境无污染等优点, 近年来备受青睐。故成立课题 对此进行了研究。参考有关文献的成功经验, 采用 盐酸清洗、硫脲先除铜, 经柠檬酸漂洗, 碱性双氧水 再除铜及钝化这一化学清洗工艺对鞍钢第二发电厂 1号 110 MW 发电机组中的锅炉本体受热面进行了 化学清洗, 效果理想。
( 3) 漂洗过程中柠檬酸质量分数控制在 0. 16% 左右。由于锅炉水冲洗过程较彻底, 漂洗结束时漂 洗液中全 铁离 子质 量浓 度 ( F e2 + + F e3+ ) 为 112 m g /L。
( 4) 锅炉钝化处理过程化学工况控制稳定, 双 氧水质量分数在 0. 2% 左右, pH 为 9. 5~ 10, 完全 符合锅炉酸洗后钝化处理所需的化学技术要求。 4. 2 1号锅炉化学清洗质量及验收结果
为保证锅炉水循环可靠, 根据几何特性和受热 特性将四墙水冷壁划分为 14个循环回路: 前、后墙 各 4个循环回路; 左、右两侧墙各 3个循环回路。
作者简介: 吴 宇 ( 1979- ) , 男, 学士, 助理工程师, 现从事电厂化学技术研究 工作。
第 24卷
吴宇等 柠檬酸漂洗双氧水钝化在运行炉除铜清洗中的应用
他山之石
清洗世界
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第 24卷 第 10期 2 008年 10月
文章编号: 1671- 8909( 2008) 10- 0040- 04
柠檬酸漂洗双氧水钝化在运行炉
除铜清洗中的应用
吴 宇 武 哲 何凤元
( 东北电力科学研究院有限公司, 辽宁沈阳 110006) 摘 要: 采用盐酸清洗硫脲先除铜, 柠檬酸漂洗, 碱性双氧水再除铜及钝化工艺, 对锅炉本体 受热面进行化学清洗, 清除水冷壁中的沉积垢及铜垢, 解决了炉水中磷酸盐消失现象, 清洗和 钝化效果良好。 关键词: 化学清洗; 除铜; 钝化处理 中图分类号: TK228 文献标识码: B
确定本次清洗工艺步骤: 锅炉本体水冲洗; 各 循环回路盐酸、硫脲先除铜循环清洗; 各循环回路 开路水冲洗; 各循环回路柠檬酸循环漂洗; 各循环 回路双氧水再除铜及钝化处理。锅炉化学清洗技术 工艺步骤、技术要点及控制要求如表 2所示。
3 1号锅炉化学清洗范围及循环回路 流程
锅炉进行化学清洗。
3. 1 清洗范围
2. 3 1号锅炉化学清洗技术工艺的确定
1号锅炉化学清洗范围: 所有水冷壁; 汽包水
1号锅炉需要清洗部位的钢材型号分别为汽包钢、 侧; 省煤器; 锅炉水冷壁上、下联箱; 集中下水管及 20G( 水冷壁用钢 ), 锅炉水冷壁内的腐蚀产物主要为 分散下水管。
表 2 1号锅炉化学清洗技术工艺
清洗 步骤
清洗介质
& 41&
2 清洗技术工艺的确定
磷酸盐铁垢, 钢垢量 > 5% 。根据参考文献 [ 2], 对于 运行锅炉化学清洗, 过氧化氢钝化法可以实现除铜钝
2. 1 水冷壁受热面腐蚀产物化学成分
化一步完成, 而且在酸洗时无需添加除铜剂, 在钝化
获取 1号锅炉水冷壁管样, 采用 X 光分析方法 对其内壁中所沉积的腐蚀产物进行了成分分析, 结
的效果和各类化学清洗废液综合处理的难易程度, 决定 1号锅炉采用盐 酸为清洗介质, 硫脲先除铜, 柠檬酸漂洗, 双氧水钝化再除铜的清洗工艺。
试验未完全采用文献 [ 3 ] 的研究结果, 在盐酸 清洗时添加了硫脲助剂, 一方面由于酸洗工期安排 非常紧张, 没有时间进行试验室小型试验, 另一方 面也是为了增强除铜效果, 取得成功经验。
0. 1% ~ 0. 3% H3 C6H 5O7, NH 3& H 2O ( pH 3 5~ 3. 8) 0. 2% ~ 0. 3% H2 O2NH3& H2O ( pH 9. 5~ 10)
55 ∋ 5 40~ 50
0. 25~ 0. 5 0. 2
2~ 3 4
& 42&
清洗 世界
3. 2 循环回路流程 根据 1号锅炉水冷壁系统的水循环回路的原设
w /% 23. 22 10. 49 1. 61 0. 82 2. 77
成分
A l2O3 C aO P2 O5 SO3 M nO2
w /% 0. 33 31. 05 25. 87 3. 49 0. 33
分析结果表明, 1号锅炉水冷壁内的腐蚀产物 可定性为磷酸盐铁垢, 并且铜垢质量分数, w ( CuO ) > 5% ( 10. 49% ) 。 2. 2 水冷壁受热面内水垢沉积量的测定
段清洗介质进行了质量监控, 详见图 1~ 5。 ( 1) 在锅炉盐酸酸洗过程中, 盐酸质量分数变
化幅度不大, 稳定在 5 9% 左右, 符合锅炉酸洗的 要求 ( # 10% ), 直至锅炉酸洗过程结束。
( 2) 锅炉循环酸洗期间, 酸洗液中全铁离子质 量浓度高达到 4 424 m g /L。
第 10期
1 概述
运行炉结垢 w ( CuO) < 5% 时, 采用化学清洗工 艺在 火力发电厂锅炉化学清洗导则 DL /T 794! 2001中已有介绍 (采用盐酸清洗硫脲一步除铜工艺 进行 ) 。对于 w ( CuO ) > 5% 时 的除铜 清洗 工艺,
火力发电厂锅炉化学清洗导则 DL /T 794! 2001 中是采用微酸性除铜钝化。工艺要求: ∀ H C l酸洗 合格 后, 加 缓 蚀 剂 0. 05% ~ 0. 10% 在 大 循 环 H3 C6H 5O 7 0. 2% ~ 0. 3% 溶液中添加 N aNO2 1. 0% ~ 2% 、CuSO4 100~ 200 m g /L、C l- 50~ 100 m g /L。该 法在钝化液中含有 C l- 时, 要求用氨水调节 pH # 5。 当水温升至 50~ 60∃ 时, 按照 H 3 C6 H5 O7、N aNO2 和 CuSO4 的先后 顺序依次加 入; 当 无 C l- 时, 应补加 HC l或 NaC,l 并搅拌均匀 %。该方法缺点是当 pH 控 制不当时, N aNO 2 易产生分解, 造成二次污染 [ 1] 。
按 DL /T 794! 2001标准中规定的锅炉水冷壁垢 量检测方法, 对 1号锅炉水冷壁管样内垢量进行了测 定。测定结果, 四墙水冷壁平均垢量 464. 1 g /m2。 1 号锅炉受热面内的垢量已达到 DL /T 794! 2001标 准中所规定的数值极限 ( 400~ 500 g /m2 ) , 需要对
1号锅炉化学清洗后, 分别对锅炉汽包、下联箱 进行了清洗质量检查。
第 24卷
吴宇等 柠檬酸漂洗双氧水钝化在运行炉除铜清洗中的应用
实际检查结果: 锅炉金属表面内无任何残留氧 化物, 无金属粗晶析出的过 洗现象, 无镀铜现象; 汽包内清洗水位线清晰, 无飞溅痕迹, 水侧钝化膜 呈钢灰色, 手感无污染; 联箱钝化膜呈钢灰色, 手感 无污染; 20 G 试片平均腐蚀速度为 3. 5g / ( m2 & h) , 20 G 试片腐蚀总量为 39. 5 g /m2, 水冷壁除垢率为 99 5% ; 清洗后的 金属 表面 形成 良好的 钝化 保护 膜, 没有二次锈和点蚀, 钝化膜形成良好、致密, 钝 化膜呈钢灰色, 手感无污染; 硫酸铜点滴后钝化膜 的破坏时间大于 10 s ( 优良 ) ; 锅炉本体固定设备、 阀门、仪表等无损伤。 4. 3 钝化后的检查
时不要添加 CuSO4 或 N aNO2 辅助钝化剂。采用过氧化 氢除铜钝化法时, 不能省去钝化前的柠檬酸漂洗, 而
果见表 1。 表 1 锅炉水冷壁腐蚀产物化学成分分析结果
且钝化液中柠檬酸根Байду номын сангаас量应该大于 0. 1% 。 考虑所采用的主清洗介质对锅炉腐蚀产物清除
成分 F e2O3 C uO M gO S iO 2 ZnO
参考文献
[ 1]火力发电厂锅炉 化学清洗导则 DL /T 794! 2001. [ 2]吴三毛. 过氧 化氢 钝化方 法的 试验 研究和 应用 [ J]. 华
东电力技术, 2003, 46 ( 11) .
[ 原文刊于 东北电力技术 2007年第 12期 ]
1号锅炉酸洗钝化后各部位照片如图 6~ 10所示。
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5 结论
根据鞍钢第二发电厂 1号 110 MW 发电机组中 的锅炉受热面内的腐蚀产物沉积量和沉积物的性质 及锅炉特点, 腐蚀产物为磷酸盐垢沉积量已达 464 1 g /m2, 且垢中铜含量为 10. 5% , 超过了 DL / T794! 2001标准中所规定的铜垢量 < 5% 的常规清 洗除铜方法。经过对参考文献资料的研究, 采用盐 酸清洗硫脲先除铜, 经柠檬酸漂洗, 碱性双氧水再 除铜及钝化这一化学清洗工艺, 对锅炉本体受热面 进行了化学清洗, 取得了 良好的清洗和钝化效果。 通过锅炉酸洗, 清除了水 冷壁中的沉积垢及铜垢, 解决了炉水中磷酸盐消失现象。同时给同类型参数 锅炉的化学清洗提供了借鉴。
计, 1号锅炉的化学清洗循环回路流程设计为具有 进 行锅炉水冷壁系统的正、反向循环清洗和开路冲 洗的功能。循环清洗回路流程为: 循环清洗水箱 ! 清洗泵 ! 临时管线 ! 省煤器 ! 汽包 ! 四墙水冷壁 ! 临时管线 ! 循环清洗水箱。