1概述

隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，超臨界機(jī)組越來越多。超臨界鍋爐的的設(shè)備結(jié)構(gòu)和設(shè)備材質(zhì)與亞臨界及以下機(jī)組都發(fā)生了變化，在啟動和運(yùn)行過程中對汽水品質(zhì)的要求更加嚴(yán)格，而鍋爐清洗的質(zhì)量直接影響啟動階段的汽水品質(zhì)。因此選擇經(jīng)濟(jì)合理的超臨界直流鍋爐清洗工藝的顯得十分重要。

2復(fù)合酸清洗原理

鍋爐復(fù)合酸清洗工藝是由山東電力研究院在分析比較各種傳統(tǒng)清洗工藝優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，自主研究開發(fā)的鍋爐清洗新工藝。它的主要原理是利用所選強(qiáng)酸和弱酸在清洗除垢方面有相互促進(jìn)協(xié)調(diào)的作用，在清洗過程中，清洗液中強(qiáng)酸的基團(tuán)和弱酸的某一基團(tuán)形成一種更強(qiáng)的復(fù)合酸，該復(fù)合酸具有強(qiáng)酸性，對氧化鐵、鈣、鎂等垢有足夠的溶解反應(yīng)速度，且反應(yīng)物在清洗液有很大的溶解度和化學(xué)穩(wěn)定性。另外復(fù)合酸的酸根對鐵、銅等金屬離子具有一定的絡(luò)合能力，它能與垢形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，因此也具有絡(luò)合溶解能力?？傊?，復(fù)合酸清洗劑的洗垢過程是靠酸性溶解和絡(luò)合作用共同實(shí)現(xiàn)的。

該鍋爐化學(xué)清洗工藝1997年獲集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎，2000年獲山東省科委科技進(jìn)步三等獎，并已成功應(yīng)用于100多臺新建和運(yùn)行自然循環(huán)汽包爐、新建和運(yùn)行強(qiáng)制循環(huán)汽包爐的化學(xué)清洗，在應(yīng)用實(shí)踐中顯示出新工藝的優(yōu)越性。

3復(fù)合酸清洗工藝應(yīng)用于超臨界直流鍋爐的小型實(shí)驗(yàn)研究

針對超臨界直流鍋爐省煤器、水冷壁和管道閥門等材質(zhì)的特殊性，為確保超臨界直流鍋爐化學(xué)清洗質(zhì)量和效果，我們選擇檸檬酸清洗工藝和新復(fù)合酸清洗工藝（針對超臨界直流鍋爐而研制的）進(jìn)行了小型實(shí)驗(yàn)，以對該化學(xué)清洗工藝的清洗效果和緩蝕劑的緩蝕效果進(jìn)行驗(yàn)證，確定各種清洗條件 ， 制訂超臨界鍋爐的清洗方案，同時進(jìn)一步考核該清洗方案對水冷壁管材和省煤器管材的影響情況。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果如下：

3.1小型試驗(yàn)方法

3.1.1酸洗
將水冷壁管樣（管樣材質(zhì)為T12、T22、T23）、省煤器管樣（#20鋼）和腐蝕指示標(biāo)準(zhǔn)試片分別浸入500ml盛一定濃度酸溶液的燒杯中 ，在水浴過中加熱至工藝要求的溫度 ，在酸液中浸泡時間12h ， 觀察管樣內(nèi)表面的垢溶解速情況，記錄垢溶解的時間。

3.1.2漂洗
將管樣 取出 ， 用除鹽水沖洗 ， 放入0.3%檸檬酸（用氨水調(diào)整pH值為3）漂洗液中，在50℃下進(jìn)行漂洗1小時。

3.1.3鈍化
向燒杯內(nèi)分別加入氨水調(diào)整pH值為9.5以上，向燒杯內(nèi)分別緩慢加入過氧化氫，使其濃度達(dá)0.3%，，鈍化2小時后去出取出管樣觀察表面狀態(tài)。

3.2小型實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表3.2.1 復(fù)合酸和檸檬工藝試驗(yàn)結(jié)果

步驟     

表3.2.2小型試驗(yàn)腐蝕指示片稱量數(shù)據(jù)

編號         
     

《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》DL/794-2001標(biāo)準(zhǔn)
  
 

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述小型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步說明:

3.3.1在清洗適用的材質(zhì)范圍方面，復(fù)合酸清洗工藝與檸檬酸清洗工藝一樣，不僅僅適用于#20鋼的清洗，還適用于不銹鋼、合金鋼、銅合金等多種材質(zhì)的清洗。

3.3.2對清洗溫度的要求：檸檬酸清洗工藝溫度要求高，清洗溫度要求在95-98℃之間，當(dāng)鍋爐沒有爐底加熱系統(tǒng)或不進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火時，對新建機(jī)組來講，實(shí)現(xiàn)的難度較大；復(fù)合酸清洗工藝清洗溫度要求低，一般在50-60℃之間，只用臨時清洗箱內(nèi)的混合加熱就能滿足要求。

3.3.3清洗能力：檸檬酸清洗工藝清洗能力較弱，溶解垢的速率較慢；另外，當(dāng)系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物較多時，在清洗過程中容易產(chǎn)生檸檬酸鐵氨的沉積，影響清洗質(zhì)量；復(fù)合酸清洗工藝清洗能力較強(qiáng)，溶解垢的速率快；另外，復(fù)合酸清洗工藝溶解垢能里較檸檬酸溶解快和徹底，在清洗過程中的清洗液最高總鐵濃度可允許達(dá)12000mg/L以上，這用檸檬酸工藝是不能實(shí)現(xiàn)的。

3.3.4清洗的腐蝕速率：兩種清洗工藝在加緩蝕劑后腐蝕速率都非常低，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo).

3.3.5金相試驗(yàn)：酸洗試驗(yàn)結(jié)束后，委托華電濰坊有限公司金屬專業(yè)對復(fù)合酸清洗后的管樣進(jìn)行了金相分析，分析結(jié)果表明金相分析是合格的。

⑥廢液處理：檸檬酸清洗廢液處理麻煩，要求必須首先用廢水處理池貯存，估計(jì)一臺670MW機(jī)組的清洗廢液和第一、第二遍沖洗液總共約1200m3，這些檸檬酸清洗廢液必須在化學(xué)清洗結(jié)束后盡量處理，否則將產(chǎn)生刺鼻的臭氣味，影響周圍環(huán)境。一般的處理方式是在鍋爐點(diǎn)火后，用泵達(dá)到煤廠，在鍋爐進(jìn)行燃燒。

根據(jù)聊城電廠和菏澤電廠的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)組試運(yùn)期間難以實(shí)現(xiàn)，最終還會影響廢水系統(tǒng)的正常運(yùn)行；復(fù)合酸的清洗廢液處理簡單，清洗廢液只需進(jìn)行常規(guī)的中和處理即可。

總之，通過上述小型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明復(fù)合酸清洗工藝應(yīng)用于超臨界直流鍋爐的化學(xué)清洗是安全、經(jīng)濟(jì)和可行的。

4復(fù)合酸清洗工藝在鄒縣電廠1000MW超臨界直流鍋爐的實(shí)際應(yīng)用

4.1概述
華電國際鄒縣發(fā)電廠 2×1000MW機(jī)組由日本BHK、東方-日立鍋爐有限公司BHDB、東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司DBC三方共同進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，本鍋爐是復(fù)合變壓運(yùn)行的超超臨界直流鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)、露天布置、前后墻對沖燃燒。

根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況，本次化學(xué)清洗范圍:省煤器、啟動系統(tǒng)、分離器、水冷壁、集箱、部分高壓給水管道、清洗箱及相連接的臨時管道等。過熱器、再熱器不參加化學(xué)清洗。經(jīng)估算：包括臨時連接系統(tǒng)清洗總?cè)莘e約為433m3。

4.2復(fù)合酸清洗工藝

4.2.1化學(xué)清洗范圍

本次化學(xué)清洗范圍:省煤器、啟動系統(tǒng)、分離器、水冷壁、集箱、部分高壓給水管道、清洗箱及相連接的臨時管道等，鍋爐化學(xué)清洗相關(guān)參數(shù)見表1

表1清洗系統(tǒng)鍋爐各部位特性參數(shù)(初步估算)

序號       
         

SA-213T2
   

方法
（1）水沖洗、清洗系統(tǒng)檢漏階段
清洗系統(tǒng)檢查： 無泄露。
沖洗終點(diǎn)： 出水澄清，無機(jī)械雜質(zhì)

（2）酸洗階段
復(fù)合酸濃度 4~6%
溫度 50~60℃
時間 8~10小時（視檢測結(jié)果定）

（3）酸洗后沖洗階段
pH > 4.5
總鐵 < 50mg/L

（4）漂洗階段
氨水 適量
檸檬酸胺濃度 0.1~0.3%
pH 3
溫度 45~55℃
時間 2小時
總鐵 < 300mg/L

（5）鈍化階段
氨水 適量
pH值 >9.5
溫度 45-55℃
過氧化氫 0.2-0.3%
時間 2-4小時

4.2.2.2回路劃分設(shè)計(jì)

（1）加藥系統(tǒng)
清洗箱→酸洗泵→臨時管（門）→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→汽水分離器→汽水分離器放水管→貯水罐→至疏水?dāng)U容器管道（361閥位置前1米適當(dāng)位置）→臨時管（門）→清洗箱

（2）循環(huán)系統(tǒng)
貯水箱→啟動循環(huán)泵→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→啟動分離器→啟動分離器放水管→貯水箱

4.2.2.3加熱方式
由于本鍋爐沒有爐底加熱系統(tǒng)，清洗期間不能實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火，因此，清洗系統(tǒng)的加熱采用將輔助蒸汽加熱系統(tǒng)用臨時管道連接到清洗箱內(nèi)，向清洗箱通蒸汽，要求蒸汽壓力不低于0.8Mpa。

4.2.2.4加藥方式
本次清洗采用動態(tài)循環(huán)清洗，配藥在清洗系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行；在循環(huán)狀態(tài)下將清洗藥品加至清洗箱中。

4.2.2.5水源供給
除鹽水由除鹽水泵輸送到2000m3補(bǔ)水箱，連接臨時系統(tǒng)，利用補(bǔ)水泵向清洗箱和系統(tǒng)供水。

4.2.2.6過熱器保護(hù)措施
清洗前過熱器注聯(lián)胺和氨水保護(hù)。

4.2.2.7廢液排放
將酸洗廢液用臨時管道連接機(jī)組排水槽，由輸送泵輸送到廢水池，最后酸洗液、鈍化液、爐前堿液統(tǒng)一集中混合，最后用石灰處理到pH為6-9。

清洗箱→酸洗泵→臨時管（門）→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→汽水分離器→汽水分離器放水管→貯水罐→至疏水?dāng)U容器管道（361閥位置前1米適當(dāng)位置）→臨時管（門）→清洗箱

2）循環(huán)系統(tǒng)
貯水箱→啟動循環(huán)泵→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→啟動分離器→啟動分離器放水管→貯水箱

經(jīng)與設(shè)備廠家、華電國際鄒縣發(fā)電廠和山東電力建設(shè)一公司協(xié)商，山東電力研究院中實(shí)易通清洗公司決定對該鍋爐擬采用復(fù)合酸清洗，清洗后采用低濃度檸檬酸漂洗，用氨水調(diào)pH值后加過氧化氫鈍化。

4.3化學(xué)清洗過程
本次化學(xué)清洗的步驟可分為:

（1）水沖洗，同時進(jìn)行水壓及升溫試驗(yàn)，

（2）復(fù)合酸清洗，

（3）清洗后水沖洗，

（4）漂洗，

（5）鈍化。

4.3.1系統(tǒng)水沖洗
2006年10月3日14:30開始將臨時上水管道進(jìn)行水沖洗，同時對清洗泵進(jìn)行試轉(zhuǎn)以及臨時系統(tǒng)的檢查及恢復(fù)。10月4日8：30開始進(jìn)行整個系統(tǒng)的水沖洗，沖洗期間清洗系統(tǒng)檢漏，檢驗(yàn)閥門的靈活性，結(jié)合水沖洗進(jìn)行了清洗泵和清洗回路試運(yùn)行， 并進(jìn)行加熱試驗(yàn)，同時參加化學(xué)清洗人員進(jìn)行練習(xí)操作。

4.3.2復(fù)合酸清洗
清洗系統(tǒng)處于循環(huán)回路10月5日8:30向清洗箱投加熱，控制分離器水位在標(biāo)高72m附近，13:30開始加入清洗藥品，系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)清洗，17:00加藥結(jié)束，按照技術(shù)措施進(jìn)行循環(huán)清洗。10月6日2:00酸濃度和總鐵濃度基本達(dá)到平衡，酸洗結(jié)束（清洗過程記錄見表1），進(jìn)入酸洗后水沖洗階段。

4.3.3酸洗后水沖洗
10月6日2:00用除鹽水頂排酸進(jìn)行系統(tǒng)水沖洗，11:30測得沖洗排水pH為5.84，總鐵16.8mg/L，水沖洗合格 。

4.3.4漂洗
10月7日4:30加入漂洗緩蝕劑、漂洗劑進(jìn)行漂洗， 7日7:00測得pH值=3.72，測得總鐵為140mg/L，漂洗合格。

4.3.5 鈍化和排放
將系統(tǒng)處于循環(huán)回路，10月7日9:00用氨水調(diào)pH值到9.85，繼續(xù)加熱進(jìn)行鈍化，7日11:30系統(tǒng)回水溫度達(dá)到47℃，鈍化記時，10月7日19:30鈍化結(jié)束，趁熱將鈍化液全部排放至機(jī)組排水槽，(鈍化過程數(shù)據(jù)見表2)。

5 清洗質(zhì)量檢查
清洗結(jié)束后，10月10-12 日華電國際鄒縣發(fā)電廠、山東誠信監(jiān)理公司、山東電建一公司、山東中實(shí)易通公司有關(guān)人員對省煤器、水冷壁等清洗狀況進(jìn)行檢查，華電國際鄒縣發(fā)電廠化驗(yàn)班對腐蝕指示片進(jìn)行了測量，檢查結(jié)果如下：

5.1省煤器、水冷壁檢查：清洗后的金屬表面清潔，無殘留氧化物和焊渣，無明顯金屬粗晶析出的過洗現(xiàn)象，沒有鍍銅現(xiàn)象；

5.2用腐蝕指示片測量的金屬腐蝕速度為 1.5g/m2.h，腐蝕量為15g/m2，測量結(jié)果達(dá)到了腐蝕速率小于8g/m2.h，總腐蝕量小于80g/m2的標(biāo)準(zhǔn)要求；

5.3清洗后的金屬表面形成良好的鈍化膜，沒有出現(xiàn)二次銹和點(diǎn)蝕；

5.4固定設(shè)備上的閥門、儀表沒有受到損害。

表1 酸洗階段數(shù)據(jù)記錄(2006年10月)

項(xiàng)目
時間      
     
    

項(xiàng)目
時間    
   
   
   
   

編號         
        
        
        
  
清洗箱
      
        
        
        
        
       
 

5結(jié)論

由于直流鍋爐設(shè)備材質(zhì)為合金鋼，不能采用鹽酸進(jìn)行清洗，但可以采用復(fù)合酸進(jìn)行清洗，且復(fù)合酸清洗工藝在材質(zhì)適用性、垢型適用性、工程實(shí)施難易程度及經(jīng)濟(jì)性等各方面較其它清洗工藝有著明顯優(yōu)越性和綜合優(yōu)勢，因此超臨界大型機(jī)組的鍋爐清洗采用復(fù)合酸清洗新工藝進(jìn)行清洗，是一個既經(jīng)濟(jì)又合理的選擇。

6推廣應(yīng)用情況

復(fù)合酸清洗工藝的開發(fā)與應(yīng)用已有10年以上的歷史，在2005年以前主要用于基建和運(yùn)行的汽包鍋爐清洗，其中包括自然循環(huán)和控制循環(huán)的汽包鍋爐。2006年以后，通過對工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，又成功應(yīng)用于華電鄒縣發(fā)電廠2´1000MW 超超臨界直流鍋爐、華電濰坊發(fā)電廠廠2´660MW 超超臨界直流鍋爐、黃島電廠廠2´660MW 超超臨界直流鍋爐、國電費(fèi)縣發(fā)電廠廠2´660MW超臨界直流鍋爐、廣西欽州發(fā)電廠2´600MW 超臨界直流鍋爐等超臨界機(jī)組直流鍋爐的化學(xué)清洗。