兩步法清洗硫酸鈣垢的分析

汪坤，陳志剛，杜宗強(qiáng)

(1.云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650217;2.云南電網(wǎng)公司電力研究院，昆明 650217)

1 前言

某電廠#2鍋爐為DG130/3.82－5型單汽包、中壓、自然循環(huán)煤粉爐，大修期間對(duì)水冷壁進(jìn)行割管檢查，水冷壁管垢量達(dá)1736.85 g/m2，垢成份分析結(jié)果可以看出，水冷壁中垢的主要成分是硫酸鈣和氧化鐵。氧化鐵垢可以通過(guò)傳統(tǒng)的鹽酸化學(xué)清洗技術(shù)去除。硫酸鈣垢具有質(zhì)地堅(jiān)硬、溶解度低、與基體連接緊密的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的鹽酸化學(xué)清洗技術(shù)難以去除。兩步法清洗，即第一步堿洗采用碳酸鈉將硫酸鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，第二步酸洗采用鹽酸對(duì)碳酸鈣垢和氧化鐵垢進(jìn)行化學(xué)清洗。兩步法化學(xué)清洗實(shí)現(xiàn)了鍋爐中氧化鐵垢、硫酸鈣垢的快速、徹底清洗，且具有清洗效果好、操作簡(jiǎn)單、成本較低的特點(diǎn)。

2 化學(xué)清洗原理

2.1 堿洗原理

一般難溶電解質(zhì) (AmBn)，其溶解平衡通式為:

在298.15 K時(shí)，硫酸鈣的溶度積Kspθ=4.93×10－5，碳酸鈣的溶度積Kspθ=2.80 ×10－9［2］。

因此，硫酸鈣在298.15 K時(shí)的溶解度為:7×10－3mol/L。

因此，碳酸鈣在298.15 K時(shí)的溶解度為:5.29×10－5mol/L。

沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是溶解度大的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度小的沉淀。以上計(jì)算表明碳酸鈣的溶解度遠(yuǎn)小于硫酸鈣的溶解度，可以通過(guò)碳酸鈉將硫酸鈣轉(zhuǎn)化為易溶于酸的碳酸鈣，反應(yīng)方程式如下:

2.2 酸洗原理

酸能與通過(guò)堿洗轉(zhuǎn)化成的碳酸鈣垢反應(yīng)，將固體鈣轉(zhuǎn)化成離子鈣，同時(shí)生成水和二氧化碳，反應(yīng)方程式如下:

3 兩步法清洗的控制關(guān)鍵點(diǎn)

1)采用兩步法對(duì)硫酸鈣垢進(jìn)行化學(xué)清洗需要通過(guò)堿洗步驟將硫酸鈣水垢徹底轉(zhuǎn)化成碳酸鈣垢，如果轉(zhuǎn)化不徹底勢(shì)必影響后續(xù)的酸洗效果。

2)在堿洗過(guò)程中，需要控制好堿洗反應(yīng)時(shí)間和溫度，堿洗溫度控制在45℃ ～65℃之間，每個(gè)回路的堿洗時(shí)間控制在5小時(shí)左右。

3)堿洗結(jié)束后進(jìn)行酸洗的 前期，由于酸液的加入將會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)馀?，?yīng)嚴(yán)格控制加酸濃度和加酸量，防止因排氣不暢而發(fā)生不安全事件。

4)在酸洗過(guò)程中，酸洗溫度控制在55℃ ～60℃之間，每個(gè)回路的酸洗時(shí)間控制在3～4小時(shí)，酸洗總時(shí)間不超過(guò)12小時(shí)。

4 清洗效果及評(píng)價(jià)

該電廠采用兩步法對(duì)鍋爐水冷壁、省煤器進(jìn)行了化學(xué)清洗。經(jīng)過(guò)碳酸鈉堿洗、鹽酸酸洗后，測(cè)量腐蝕指示片平均腐蝕速率為3.18 g/(m2·h)，腐蝕總量為34.98 g/m2。通過(guò)對(duì)水冷壁熱負(fù)荷最高部位的水冷壁進(jìn)行割管檢查，金屬表面清潔，無(wú)水垢、氧化物、焊渣等殘留物，無(wú)過(guò)洗現(xiàn)象，無(wú)點(diǎn)蝕及二次銹。本次清洗除垢率大于99.0%，水冷壁內(nèi)部形成一層肉眼可見(jiàn)的灰黑色保護(hù)膜，所有指標(biāo)均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)踐證明兩步法是清洗鍋爐中硫酸鈣垢的有效方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)#2鍋爐兩步法清洗前后的運(yùn)行參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，清洗后鍋爐的排煙溫度降低了7～8℃，在同等條件下發(fā)電煤耗降低了約3.5～4.0 g/KW·h，節(jié)約發(fā)電成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。兩步法清洗對(duì)去除鍋爐水冷壁垢成份主要為硫酸鈣的垢有很好的效果，對(duì)其它以硫酸鈣垢為主要成份的垢樣化學(xué)清洗具有一定的借鑒意義。

［1］DL/T 794－2001.火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則［Z］.

［2］天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室編.無(wú)機(jī)化學(xué) (第三版)［M］.高等教育出版社，2002.