超臨界直流鍋爐EDTA低溫清洗的探討

文_王喜林 裴文林 李愛(ài)麗 國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司開(kāi)封發(fā)電分公司

國(guó)內(nèi)某電廠2×630MW機(jī)組1#鍋爐型號(hào)為DG-2020/25.4-Ⅱ1型超臨界直流爐、單爐膛、螺旋管圈水冷壁、一次中間再熱、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)鍋爐。該機(jī)組于2008年12月投運(yùn),2019年檢查1#機(jī)組水冷壁管垢最大垢量達(dá)288g/m2,所割取的6根管樣向火側(cè)垢量均超過(guò)了《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》(DL/T794-2012)中規(guī)定的直流爐清洗標(biāo)準(zhǔn)200g/m2，且鍋爐投入運(yùn)行時(shí)間符合導(dǎo)則中直流爐清洗間隔年限要求。根據(jù)結(jié)垢量和運(yùn)行年限，為確保鍋爐受熱面內(nèi)表面清潔、防止受熱面因結(jié)垢腐蝕，提高鍋爐熱效率、改善水汽品質(zhì)，需對(duì)1#鍋爐爐本體進(jìn)行化學(xué)清洗。

1 清洗方案

1.1 靜態(tài)小型試驗(yàn)

本次化學(xué)清洗范圍：省煤器、水冷壁系統(tǒng)、啟動(dòng)分離器系統(tǒng),總水容積為209m3。

試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)EDTA對(duì)鍋爐水冷壁管內(nèi)污垢清洗能力，得出緩蝕劑最佳用量及用法，得出水冷壁管內(nèi)污垢垢量。

藥品種類：EDTA、還原劑、酸洗緩蝕劑、氨水。

試驗(yàn)方法：分組配置溶液，取六段樣管及腐蝕試片分別放入燒杯，在水浴鍋中加熱并保持90℃，開(kāi)始計(jì)算酸洗時(shí)間，并觀察記錄沉積物剝離反應(yīng)情況。12h后將試片取出，洗凈、干燥、稱重，計(jì)算腐蝕速率。在靜態(tài)試驗(yàn)12h后，樣管表面清潔干凈，無(wú)點(diǎn)蝕及二次銹。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 靜態(tài)小型試驗(yàn)數(shù)據(jù)

靜態(tài)小型試驗(yàn)結(jié)論：水冷壁樣管垢量約249.22g/m2。在90℃條件下，可以較快較好的將水冷壁樣管清洗干凈，小型試驗(yàn)中檢測(cè)緩蝕劑的緩蝕速率為0.22g/m2·h，小于《化學(xué)清洗緩蝕劑應(yīng)用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及試驗(yàn)方法》（DLT523-2007）中規(guī)定EDTA靜態(tài)腐蝕速率小于1.5g/m2·h要求，同時(shí)測(cè)定緩蝕劑的緩蝕效率為99.49%。

通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)選定EDTA銨鹽（初始濃度4%～6%）低溫清洗鈍化工藝。

1.2 清洗系統(tǒng)流程

本次清洗系統(tǒng)采用省煤器入口連進(jìn)水，361閥前斷開(kāi)接回水，整個(gè)清洗循環(huán)過(guò)程與鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程大致相同，采用大流量高揚(yáng)程清洗泵。為保證沖洗效果，將水冷壁下聯(lián)箱兩頭端蓋割除，以便盡可能將水冷壁底部殘留雜質(zhì)沖出，沖洗時(shí)采用分步?jīng)_洗，先沖省煤器，再?zèng)_水冷壁和啟動(dòng)系統(tǒng)。詳見(jiàn)圖1。

圖1 清洗系統(tǒng)圖

2 清洗過(guò)程

2.1 水沖洗

省煤器沖洗流程：清洗箱→清洗泵→加熱器→臨時(shí)管道→部分給水管道→省煤器→水冷壁下聯(lián)箱→臨時(shí)管道→排放至機(jī)組排水槽水冷壁及啟動(dòng)系統(tǒng)沖洗流程：清洗箱→清洗泵→加熱器→臨時(shí)管道→部分給水管道→省煤器→水冷壁下聯(lián)箱→水冷壁→啟動(dòng)分離器→儲(chǔ)水罐→361閥前斷口處（機(jī)側(cè)零米）→臨時(shí)管道→排放至機(jī)組排水槽。

2.2 加熱升溫試驗(yàn)

鍋爐上水啟動(dòng)清洗循環(huán)泵，維持水位，投蒸汽進(jìn)行循環(huán)加熱，升溫至85～95℃之間。記錄升溫時(shí)間及升溫速度。此階段加強(qiáng)系統(tǒng)檢查，如發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)進(jìn)行消缺處理。

2.3 EDTA銨鹽清洗

升溫試驗(yàn)完成后，利用化學(xué)清洗泵建立循環(huán)，維持系統(tǒng)溫度75℃以上，開(kāi)始加藥。利用加藥裝置加入緩蝕劑和還原劑，循環(huán)1h后開(kāi)始加EDTA銨鹽，并加氨水調(diào)節(jié)pH值4.5～5.5之間。系統(tǒng)升溫達(dá)到85℃后清洗計(jì)時(shí)，維持系統(tǒng)溫度80℃以上，循環(huán)清洗10～12h。清洗過(guò)程中，嚴(yán)格檢測(cè)EDTA濃度、總鐵濃度、pH值和溫度等參數(shù)指標(biāo)，每小時(shí)分析1次，并做好記錄（表2），保證清洗終點(diǎn)時(shí)EDTA濃度大于1%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析檢測(cè)結(jié)果及監(jiān)視管清洗情況，以系統(tǒng)中鐵離子的濃度穩(wěn)定作為酸洗終點(diǎn)的判斷。

表2 EDTA清洗記錄

2.4 鈍化及排液

EDTA酸洗結(jié)束后，向清洗系統(tǒng)加入適量氨水，使清洗液pH值達(dá)到8.5～9.5之間，維持系統(tǒng)溫度80℃以上，鈍化4～6h。之后打開(kāi)系統(tǒng)各排污門和排空氣門，將清洗廢液排放至臨時(shí)儲(chǔ)液罐內(nèi)。

2.5 保護(hù)液沖洗

酸洗鈍化液排空后，在清洗箱內(nèi)配制pH 大于10的保護(hù)液，通過(guò)清洗泵打入鍋爐，循環(huán)沖洗1～2h后排放至機(jī)組排水槽。

3 清洗效果評(píng)價(jià)

根據(jù)《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》(DL/T794-2012)，對(duì)鍋爐化學(xué)清洗效果進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果如下：

①有清洗后的監(jiān)視管照片（圖2）可見(jiàn)，割管檢查表面清洗干凈除垢率達(dá)到95%以上，無(wú)過(guò)洗及鍍銅現(xiàn)象。

圖2 水冷壁清洗前后監(jiān)視管對(duì)照

②腐蝕指示片（表3）測(cè)量的金屬平均腐蝕速率為0.1768g/m2·h，小于導(dǎo)則中規(guī)定的8g/m2·h；腐蝕總量為2.2984g/m2，小于導(dǎo)則中規(guī)定的80g/m2，清洗質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)；本次實(shí)際清洗加藥量為16.8t，酸洗去垢總量3684.2kg。

表3 腐蝕試片的腐蝕速率

③鈍化結(jié)束后對(duì)監(jiān)視管進(jìn)行了檢查，其表面形成了一層均勻的剛灰色鈍化保護(hù)膜，無(wú)點(diǎn)蝕及二次銹蝕。

4 經(jīng)濟(jì)效益

鍋爐受熱面EDTA 低溫清洗在現(xiàn)場(chǎng)清洗過(guò)程中，不需要消耗大量蒸汽加熱，節(jié)省20%～30%的蒸汽量。清洗消耗時(shí)間和清洗后爐膛降溫時(shí)間相對(duì)高溫清洗時(shí)間縮短，可為后續(xù)機(jī)組檢修和啟運(yùn)節(jié)省部分時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

1#鍋爐受熱面EDTA低溫清洗工藝比較容易操作，且清洗后各項(xiàng)指標(biāo)符合《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》（DL/T794-2012）的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于受熱面垢樣中以鐵垢和碳酸鹽垢為主的鍋爐，EDTA低溫清洗能夠?qū)⑹軣崦姹砻娴墓肝锴逑锤蓛?；表面有鋼灰色的鈍化膜，清洗過(guò)程中對(duì)于金屬的腐蝕速率和腐蝕量相對(duì)較小。EDTA低溫清洗能夠降低鍋爐清洗的成本，縮短鍋爐清洗時(shí)間，特別對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)且運(yùn)行中腐蝕較嚴(yán)重的鍋爐使用EDTA低溫清洗相對(duì)更安全。