修改-火力发电厂锅炉水垢分析及水垢酸洗应注意的问题(国家期刊发表)

火力发电厂锅炉水垢分析及除垢酸洗应注意的问题

王栓1

大唐山东电力检修运行有限公司山东青岛266500

摘 要：锅炉经过长时间运行，在锅炉的受热面上经常沉积着导热系数很低的水垢，导致锅炉传热效率下降，使耗煤量增加。水垢是锅炉的“百害之首”，是引起锅炉事故的主要原因，本文首先分析了水垢给火电厂机组运行带来的危害、锅炉水垢的成因、酸洗锅炉应具备的条件等，其次，阐述了酸洗温度和时间和酸洗方式，同时，还就锅炉酸洗除垢应注意的问题进行了探讨，具有一定的参考价值。

关键词：锅炉水垢 分析及酸洗除垢方案

引 言 ：我国中小型锅炉数量庞大，全国约23万余台，每年耗煤近2亿吨，接近全国全年耗煤量的三分之一，这些中小型锅炉的运行效率一般都较低，能源浪费很大，效率低的重要原因之一，就是在锅炉的受热面上经常沉积着导热系数很低的水垢，导致锅炉传热效率下降，使耗煤量增加。大部分锅炉结垢厚度1-2mm ，有的达到10mm 。如果按照蒸汽蒸发量低于4吨的中小型锻炉19万台、年耗煤1.6亿吨、水垢平均1.5mm ，每1mm 厚的水垢增加能耗4.5%计算，那么全国中小型锅炉由于结垢造成的多余消耗至少有1600万吨煤炭。由于结垢严重，还会造成锅炉破坏事故。因此，对于锅炉进行酸洗除垢就显得尤为重要。 1 水垢给火电厂机组运行带来的危害

例如：某大型电厂锅炉末级过热器爆管失效分析，锅炉为燃煤蒸汽超临界锅炉，额定蒸发量2150t/h，过热器出口工作压力为25.5MPa ，温度571℃，累计运行4.8万小时。末级过热器共82排，每排13圈，逆流布置，高温段材质为SA-213T91+SA-213TP347H，低温段为SA-213T91+SA-213T23。在大修后发生爆管，运行人员检查设备发现炉膛内有异音，停炉检查时发现末级过热器出口段发生爆管。

根据文献资料介绍，T91钢用于超临界机组高温段，在运行约5万小时左右是发生内壁氧化皮脱落的高峰期。经计算，T91钢内壁氧化皮厚度320μm 为其剥落的临界厚度，超过临界厚度后会变得极易脱落。从对爆口管段内壁氧化皮厚度测量结果，向火面厚度已经达到330μm 以上，并且氧化皮存在大量的纵向裂纹，末级过热器内壁氧化皮的结垢使得在运行中非常容易发生脱落；造成机组非停。

2 锅炉水垢的成因

锅炉给水中所含有的杂质进入锅炉以后，经过不断地蒸发和浓缩，达到过饱和程度时，就会在锅炉金属表面上析出固相的沉淀物，俗称“水垢”，具体地说，就是水中某些溶解盐类，由于炉水温度升高，或因溶解度降低而沉淀出来或因分解形成难溶的盐类，例如，硫酸钙、硅酸钨在温度升高时，其溶解度急骤降低；碳酸氢钙和碳酸氢镁退热分解成难以溶解的碳酸钙和氢氧化镁的沉淀物。与此同时，锅炉在连续给水、连续蒸发过程，纯净的水变成蒸汽由锅炉达出，使水中的盐类留在炉内不断浓缩，含量不断升高，在炉水含盐程度达到饱和状态，至过饱和状态时，一些钙、镁盐类就从水中析出，生成沉淀物。这些沉淀物的一部分拈沾在受热面上，形成坚硬或松软的水垢；另一部分则悬浮在炉水中，随炉水循环而流动，当受热面处水循环不良、流速降低时，则沉积存受热而上形成二次水垢，或者沉积于流速本来就不高的锅筒、联箱下部，形成泥垢，要定期排污而排出炉外。

3 酸洗锅炉应具备的条件

通过做模拟实验，确保盐酸对该炉的水垢能有效的清除。锅炉结生水垢的平均厚度在

0.5mm 以上，且水垢对受热面的覆盖率在80%以上。 锅炉的铆接，胀接，焊接等部位经检查无泄露，切受压元件无严重腐蚀。

4 洗炉流程

系统试压→模拟洗炉→放水，挂指示片→配药→上药至可见水位→升温至135±5℃，稳定12～20小时（补水﹑补药）→降压至0﹒5kg/cm2→排放药液→取指示片→评定酸洗效果。

5 酸洗温度和时间

酸洗除垢作业时，增加酸洗液的温度，能提高除垢的效果，但也会增加对金属的腐蚀。酸洗温度对金属腐蚀速度影响极大，必须严加控制。酿洗时的温度要选得合适，在用盐酸清除碳酸盐水垢时，在室温下进行即可。对于不太好溶解的混合水垢，可在不超过缓蚀剂使用温度条件下，将酸洗温度控制在50℃左右。

酸洗除垢的终点，应以化学监督结果来确定。酸洗时间通常有4-6小时即可，一般不超过8小时；如水垢过厚，按洗时间可根据情况适当延长。

6 酸洗方式

酸洗方式有静态浸泡和动态强制循环两种。静态浸泡，就是在酸洗时不靠外力使酸液流动，而是利用酸洗时产生的气体和酸液浓度的变化，来达到扩散和搅动的目的。动态强制循环则必须用泵，迫使酸液在系统中流动。静态浸泡方式所用的管道、没备等部比较简单，酸对金属的腐蚀也小，但容易造成锅炉管内酸液浓度不均匀，致使取样缺乏代表性，清洗效果欠佳，所以，现在一般都采用静态浸泡和动态强制循环相结合的方式，以获得较好的除垢效果。

7 质量标准

7.1 被清洗的金属表面清洁，基本无残留垢物，无二次锈，无点蚀，无过洗及镀铜现象，并形成完整的钝化膜。

7.2 腐蚀指示片平均腐蚀速度小于8g/m2.h，腐蚀总量应小于80 g/m2，除垢率大于95%。

7.3 固定设备上的管材、阀门没有损伤。

7.4 化学清洗质量达到DL/T 794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》要求。

7.5水垢类型的鉴别。

8 锅炉酸洗除垢注意事项

8.1 要确认水垢的性质，厚度及覆盖范围 酸洗除垢必须在有经验的技术人员领导下进行，并对酸洗的方案经小组反复评审，制定切实可行的酸洗方案。无论采用何种缓蚀剂都不可避免对锅炉有轻微腐蚀作用。（20号钢的腐蚀速度为0.85g/m2·h）故酸洗除垢不宜多次采用。（不超过10次）。

8.2 对铆缝、胀口等部位有裂缝或渗漏缺陷的锅炉进行清除 酸洗时，操作人员应配戴好防护用品，打开门窗。酸洗前应将锅炉的供水年，蒸汽出口及排污管道用盲板可靠隔绝，打开排空阀，使酸洗时产生的气体顺利排出。酸洗温度应控制在5摄氏度为宜。

8.3 认真记录 酸洗过程中发现的问题和化验数据一定要认真记录。对无酸洗技术经验的单位应委托酸洗专业队伍承担酸洗工作。

8.4 钝化膜的形成 酸洗锅炉后期，碱液投入是起钝化作用，形成一层碱性保护膜。低压锅炉一般采用磷酸三钠；磷酸三钠能使酸洗后(指成功的酸洗) 的锅炉内表面形成良好的保护膜，呈黑色。但检验中会发现酸洗后的锅炉内表面呈黑白相间的不均色，呈光亮的金属本色。黑色膜虽然形成，但用手或水冲洗即能抹去。这样情况的出现说明酸洗除垢后期碱液钝化失败。分析其原因，主要是钝化温度过低，通过多次检验实践证明，采用带压(指锅炉的额定工作压力) 钝化的方法，可以在相应的温度下得到良好的黑色钝化膜。

8.5 加强酸洗过程中化学分析、药剂的监测 化学分析是锅炉酸洗全过程的中心控制环节，普遍存在如下问题：在酸洗全过程中，对Fe3+的化验次数，准确性也是直接影响能否优质完成酸洗的重要化验手段之一。当化验中发现Fe3+过高时应及时投入适量的还原剂，控制浓度，减缓Fe3+与金属的腐蚀性反应。

9 结 论 ：

锅炉经过长时间运行，不可避免的出现了水垢、锈蚀问题，锅炉形成水垢的主要原因是给水中带有硬度成份，经过高温、高压的不断蒸发浓缩以后，在炉内发生一系列的物理、化学反应，最终在受热面上形成坚硬、致密的水垢。水垢是锅炉的“百害之首”，是引起锅炉事故的主要原因，因此，对于锅炉进行酸洗除垢极为必要。

参考文献：

[1]陈少锋. 浅析锅炉的化学清洗与防腐蚀[J].机电技术，2009，(04).

[2]刘瑛，熊小刚等. 锅炉化学清洗工艺研究及应用[J].全面腐蚀控制， 2009，(08).