超临界锅炉的化学清洗

　　摘要：针对华电陕西蒲城电厂2×660MW超临界机组的特点、安装进度及环保要求,制定了相应的化学清洗方案并进行了炉前热力系统和锅炉本体除油清洗,以及中高压给水系统和炉本体的EDTA清洗。实践表明，蒲城电厂化学清洗范围、清洗工艺的选择和清洗系统的设计是合理的,清洗质量优良。
　　关键词：2×660MW亚临界机组；化学清洗；EDTA
　　
　　0引言
　　华电蒲城电厂三期工程新建2×660MW机组是西北地区第一台燃煤脱硫超临界空冷发电机组，其中锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的660MW等级超临界参数燃煤锅炉，锅炉为超临界参数变压直流炉、一次再热、单炉膛、尾部双烟道、采用挡板调节再热汽温、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉型号DG2100/25.4-II2。汽轮机为东方汽轮机厂生产的NZK643―24.2/566/566超临界、三缸四排汽，一次中间再热、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机。根据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》DL/T794-2001的要求以及现场的实际情况，对#5机组采用了EDTA化学清洗。
　　1清洗方案的确定
　　1.1清洗范围
　　锅炉主要清洗范围是根据亚临界汽包锅炉的结构特点、运行方式、以及沉积物的分布情况确定的。一般锅炉的高热负荷区比较容易形成沉积物，如：启动分离器、集水箱、水冷壁、省煤器、过热器和再热器等，因此是化学清洗的主要区域。另外根据超临界机组热力系统水汽品质的要求和安装进度,最终确定机组的化学清洗范围：其中排汽装置、低压给水管道、低压加热器、除氧器、高加汽侧及低加汽侧进行碱洗，而高加系统水侧、高压给水管道、省煤器、水冷壁、启动分离器、集水箱及炉水再循环管道则采用先碱洗后酸洗的工艺，对于过热器和再热器只进行蒸汽吹洗。
　　1.1.1炉前系统碱洗除油流程
　　除油工艺采用磷酸三钠和磷酸氢二钠为除油剂，按系统水冲洗、碱洗、碱洗后水冲洗、废液排放和处理、人工清理的流程进行。
　　第一回路：排汽装置→凝结水泵→凝结水管道→凝结水精处理系统旁路→轴封加热器及其旁路→#7、#6、#5低加及其旁路→除氧器给水箱→给水泵前置泵滤网临时接口→临时管道→排汽装置
　　第二回路：排汽装置→凝结水泵→凝结水管道→凝结水精处理系统旁路→减温水母管→临时管至#5低加汽侧紧急疏水管→#5低加汽侧→#6低加汽侧→排汽装置
　　第三回路：排汽装置→凝结水泵→凝结水管道→凝结水精处理系统旁路→杂用水母管→临时管至#1高加汽侧紧急疏水管→#1高加汽侧→#2高加汽侧→#3高加汽侧→排汽装置
　　1.1.2高加水侧及炉本体系统碱洗及酸洗流程
　　锅炉本体清洗工艺采用磷酸三钠和磷酸氢二钠碱洗，EDTA二钠盐酸洗，按水冲洗、碱洗、碱洗后水冲洗、升温试验、酸洗、钝化、废液排放、拆除临时系统及干燥和人工清理的流程进行。清洗液流程如下：
　　清洗平台→临时管→给水泵出口母管→#3、#2、#1高加及其旁路→高压给水管道→省煤器→水冷壁→汽水分离器→储水箱→清洗平台（见图1）
　　图1锅炉循环清洗示意图
　　1.2清洗工艺及参数的确定[1]
　　1.2.1碱洗工艺及参数
　　(1)炉前碱洗工艺及参数
　　Na3PO4：0.2～0.5%，Na2HPO4：0.1～0.2%，消泡剂：适量
　　温度：85±5℃，时间：8～12小时
　　(2)高加水侧及炉本体碱洗介质
　　水侧清洗采用常规的磷酸盐进行除油，根据酸洗导则和以往的实际经验，确定Na3PO4浓度为:0.3%Na2HPO4浓度为0.2%,温度为90-95℃，时间：8～10小时
　　1.2.2高加水侧及炉本体酸洗及钝化介质
　　在综合考虑了安装进度、要求和炉前水汽系统及锅炉水汽系统的管道材质后,确定采用EDTA钠盐作为清洗及钝化介质。
　　酸洗前从5#锅炉的水冷壁备用管中割取一根水冷壁样管，从中加工出四个试样用于实验室小型试验，小型试验结果表明当EDTA浓度为5%，缓蚀剂的浓度为0.3%，还原剂的浓度为0.1%时：指示试片的平均腐蚀速率为0.6354g/(m2•h)，小于《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T-794-2001）要求的8g/（m2•h）。
　　高加水侧及炉本体清洗系统水容积约为252m3。根据酸洗导则和以往的实际经验，确定EDTA清洗工艺为：EDTA二钠盐:5%，缓蚀剂:0.3%，还原剂联氨：0.1%，温度:110～130℃，时间:8～10小时
　　1.2.3加热方式
　　炉前系统采用除氧器水箱投蒸汽加热，蒸汽参数：P=0.8MPa，流量15t/h，温度T=300℃；EDTA清洗采用锅炉点火进行加热。
　　1.2.4废液的处理：
　　将水冲洗废液通过临时管道直接排放至沙井。将化学清洗废液排入废液池，通过煤场喷淋系统间断、少量地的方法向煤场进行喷洒的方法进行处理。
　　2清洗过程
　　2.1炉前系统碱洗过程
　　2.1.1水冲洗
　　建立炉前系统碱洗回路，按系统清洗流程逐级冲洗，先排汽装置，再低加系统，然后除氧器，待前一级冲洗干净后再进行下级冲洗。低加先冲洗旁路，然后冲洗主路。给水箱水位应≥3/4。冲洗要求送水量300t/h。冲洗终点要求出水基本澄清，无杂物。
　　2.1.2炉前系统碱洗
　　按系统化学清洗流程建立循环，投加热升温到60℃，向清洗箱加入碱洗药液，然后开始升温，待温度升至80℃后开始计时，循环8～12小时后结束碱洗。
　　2.1.3炉前系统碱洗后的水冲洗
　　冲洗方法与2.1.1步骤相同，要求排放时要彻底，包括高加汽侧放水、低加汽侧放水、排汽装置排污、低加水侧放水等等，这样可以节省用水量和时间。
　　冲洗终点：出水基本澄清，无杂物，出水pH＜9。
　　2.2炉本体碱洗过程
　　2.2.1水冲洗
　　建立炉本体清洗循环，用除盐水进行水冲洗，要求冲洗到排水清，无固体杂质。
　　2.2.2炉本体碱洗
　　按化学清洗流程建立循环，投加#2高加加热升温到55℃，将已配制好的磷酸三钠、磷酸氢二钠及表面活性剂的碱洗溶液加入清洗系统，集水箱水位为0～+50mm，升温至90～95℃，记录升温时间及升温速度。升温过程巡查清洗系统。维持该温度循环清洗8～12h，汽包水位控制在+100～+200mm。炉本体碱洗数据（如表1）
　　表1锅炉本体碱洗数据
　　时间 总碱度
　　（mmol/L） pH 温度
　　（℃） 备注
　　2008.9.28
　　18:00 122.63 12.67 80 
　　18:30 120.36 12.60 88 开始计时
　　19:30 118.42 12.56 89 
　　20:30 115.28 12.52 92 
　　21:30 111.02 12.48 92 
　　22:30 109.88 12.48 92 
　　23:00 109.54 12.46 91 
　　2008.9.29
　　0:30 109.54 12.45 90 
　　01:30 109.54 12.45 90 碱洗结束
　　2.2.3升温试验
　　碱洗结束后，没有马上排放碱洗液，而是继续投蒸汽加热至系统温度125～130℃，并记录升温时间及升温速度，巡查清洗系统，进行渗漏检查热紧。升温试验结束后，继续循环冷却至100℃以下，将碱洗废液排放干净。
　　2.2.4炉本体碱洗后水冲洗
　　按冲洗流程建立水循环，用除盐水冲洗至排水水质澄清、pH≤9。水冲洗结束。
　　2.2.5废液排放
　　碱洗废液接临时管道排放到老厂酸洗废水池经处理后排放，水冲洗废液接临时管道排放到雨水井。
　　2.2.6人工清理
　　在炉前系统化学清洗过程中，机械杂质会在流速相对较低和有滤网的地方沉积下来，对于炉前系统而言，机械杂质一般会沉积在四个地方，即排汽装置、凝结水泵入口滤网、除氧器、电泵入口滤网处。所以在热力系统清洗完成后，应打开排汽装置人孔，凝结水泵入口滤网、给水箱、电泵入口滤网进行人工清理。人工清理排汽装置和给水箱时，可以先用笤帚进行扫除，然后用海绵将泥水吸净，最后，用面团粘除细小的机械微粒。在用海绵将泥水吸净之后，清理人员一定要换上干净的胶鞋或雨鞋，然后才允许工作。相关单位要监督并检查清理后的效果。
　　2.3锅炉本体酸洗过程
　　2.3.1锅炉本体酸洗
　　建立系统循环回路，维持集水箱水位中心线附近。锅炉点火升温，当温度升至60℃左右时，维持水温60℃左右，先加缓蚀剂，控制浓度在0.3%，循环均匀后再添加EDTA，控制浓度在5%，按EDTA钠盐清洗回路建立循环，维持集水箱水位在中心线附近，锅炉点火进行加热，当清洗液温度达到110℃时，开始EDTA钠盐清洗记时。
　　在清洗过程中，严格监测EDTA有效浓度、总铁离子浓度、pH值和温度等参数指标。当EDTA和总铁离子浓度稳定后，拆看监视管检查。EDTA和总铁离子浓度稳定及监视管清洗干净后，再循环清洗一小时后结束清洗，总清洗时间为10小时。
　　清洗阶段结束后，仍按清洗阶段的方式运行，从清洗箱加药口加氢氧化钠800kg调整pH9.0～9.5，维持温度100℃，开始计时，钝化4～6小时。钝化结束后，停加热，停泵。然后通过各路进行热炉放水。炉本体酸洗数据（如表2）
　　表2锅炉本体酸洗数据
　　时间 EDTA浓度
　　（%） 总铁浓度
　　（mg/L） pH 温度
　　（℃） 备注
　　2008.9.30
　　10:40 5.52  6.51 55 
　　11:00 5.43  6.53 60 
　　11:40 4.86  6.70 75 
　　12:40 4.68 1372.56 7.01 104 
　　13:40 4.43 2066.06 7.40 110 开始计时
　　14:40 4.25 2586.19 7.48 101 
　　15:40 4.02 2629.53 7.91 107 
　　16:40 3.80 2774.01 7.98 113 
　　17:40 3.66 2810.13 8.06 115 
　　18:40 3.22 2954.61 8.14 118 
　　19:40 2.85 3106.32 8.20 118 
　　20:40 2.45 3106.32 8.27 120 开始钝化
　　21:40 2.05 3106.32 8.26 125 加碱
　　22:40   8.86  
　　23:40   9.26 120 
　　2008.10.01
　　00:40   9.25 126 
　　1:40   9.25 125 
　　2:40   9.26 125 
　　3:40   9.25 125 
　　4:20   9.24 123 钝化结束
　　3化学清洗结果检查和评价
　　按照《火力发电厂锅炉化学清洗导则》要求，对锅炉化学清洗效果进行了检查，结果如下：
　　(1)酸洗结束后，对监视管进行了检查，表面清洁干净，无残余铁锈，无过洗和镀铜现象。
　　(2)用腐蚀指示片测量的金属平均腐蚀速度：为1.4792g/（m2•h）远小于《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794—2001）中规定的8g/（m2•h）标准；腐蚀总量为12.44g/m2，小于《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794—2001）中规定的80g/m2，清洗质量达到优良标准。
　　(3)汽包表面清洗干净，并形成了一层均匀的钢灰色钝化膜。
　　(4)钝化结束后，对监视管进行了检查，表面形成了一层均匀的钢灰色钝化膜，未出现二次锈蚀和点蚀。
　　(5)固定设备上的阀门、仪表、水位计等没有受到损坏。
　　4问题与讨论
　　(1)锅炉酸洗前清洗系统的水压试验及循环加热升温试验过程中发现酸洗临时系统法兰、阀门以及焊口的多处渗漏，并且进行了消缺，确保了酸洗的顺利进行。
　　(2)锅炉本体上水冲洗的过程中，省煤器入口逆止阀法兰多次渗漏，影响了酸洗的进程，原因是在拆除省煤器入口逆止门阀芯时，将逆止门阀垫弄破，逆止门阀垫为耐高压垫片，现场按照大小加工，但均不合乎规格，最后只能让厂家重新发货才解决此问题。
　　(3)超临界机组的锅炉没有汽包，清洗液通过清洗泵注入锅炉后，从水冷壁上升到炉顶，通过启动分离器自流到集水箱和炉水再循环管道回到清洗平台，因此在清洗过程中要控制上水流量不能太大，否则清洗液会从启动分离器溢流到过热器。控制方法是在集水箱上安装临时水位计，控制集水箱的水位在中心线部位，可以防止启动分离器满水。相比较汽包炉，20米高的集水箱液位极容易控制，不容易发生过热器进清洗液的事故。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T794—2001.火力发电厂锅炉化学清洗导则[S].北京:中国电力出版社,2001