鍋爐化學清洗中鈍化工藝選擇

呂茹

(山東百年電力發展股份有限公司，山東龍口265700)

0 引言

山東百年電力公司3～6號鍋爐均為武漢鍋爐廠生產的汽包鍋爐，投運于上世紀90年代，3號、4號鍋爐型號為WGZ-670/140-2型，6號鍋爐為WGZ-670/13.7-6型，爐水采用低磷酸鹽處理工藝。由于鍋爐結垢量和清洗年限均已達到清洗要求，于2007—2009年分別進行了化學清洗，其中6號，3號鍋爐采用的是聯氨鈍化工藝，而4號鍋爐采用過氧化氫工藝。這兩種不同的鈍化工藝給鍋爐啟動后的爐水水質帶來截然不同的影響，6號和3號鍋爐啟動后水質較長時間沒有恢復，6號鍋爐隨后還出現了嚴重的磷酸鹽隱藏現象，而4號鍋爐啟動后水質很快轉入正常狀態。

1 鍋爐運用聯氨鈍化工藝實例

1.1 6號鍋爐

2007年，6號鍋爐化學清洗，采用聯氨工藝進行鈍化。清洗結束后驗收，除垢率92.53%，金屬腐蝕速率3.30 g/(m2·h)，因測試方法所限沒有對鈍化膜的質量進行檢驗。鍋爐啟動后，爐水呈渾濁狀，pH值最低5.98，鐵含量最大21 250 ug/L。經大量排污換水、添加磷酸三鈉和氫氧化鈉，爐水水質在鍋爐點火46 h之后轉入正常。此后，爐水磷酸鹽含量持續偏低(0.4 mg/L以下，有時甚至檢測不到)，出現了較嚴重的磷酸鹽隱藏現象，在機組升降負荷時，磷酸鹽含量最大相差約10幾倍。在隨后的幾個月內，通過進行多次模擬小試及現場調整試驗，將爐水處理方式調整為低氫氧化鈉處理，在運行中使鋼鐵逐步產生永久性鈍化膜，從而減緩鍋爐腐蝕，爐水磷酸鹽隱藏現象逐步得以消除。

1.2 3號鍋爐

2008年，3號鍋爐化學清洗，清洗工藝與6號鍋爐相同，也是采用聯氨進行鈍化。驗收時用酸性硫酸銅點滴試驗檢驗鈍化膜耐蝕性，各點變色時間均小于10 s。開機后黑渾樣水持續了2天，經大量排污換水之后，爐水肉眼看起來澄清，過濾后有細微顆粒狀黑渣，給水、凝結水、蒸汽的SiO2含量超標。之后，利用機組調峰停運的機會進行了整爐換水，重新點火后采取了對鍋爐啟動過程中進行低濃度堿煮洗方案，向爐內加入磷酸三鈉和氫氧化鈉的混合液，控制磷酸根含量為8～10 mg/L，pH值10～11，煮洗48 h，期間每隔4 h底部排污1次。之后，爐水水質逐步得到改善，給水、凝結水、蒸汽的各項指標均在合格范圍內。鍋爐轉入正常運行階段后，吸取6號鍋爐經驗，對爐水采用了低氫氧化鈉處理方式，沒有發生磷酸鹽隱藏現象。

1.3 推論

在鍋爐化學清洗中，鈍化階段是非常重要的一個環節。無論采用無機酸還是有機酸進行鍋爐化學清洗，在除去各種垢類和腐蝕產物的同時，也使金屬表面轉化為活化狀態，極易產生腐蝕。6號、3號鍋爐化學清洗后出現的爐水含鐵量持續超標以及磷酸鹽隱藏等異?，F象，說明鍋爐化學清洗鈍化階段沒有在金屬內表面形成有效、完整的鈍化膜，致使裸露部分的金屬出現腐蝕所致。由此可見，在鍋爐化學清洗工作中，鈍化階段是非常重要的一個環節，如果鈍化工藝選擇不當，將影響整個清洗的效果，甚至導致清洗工作的失敗。

鈍化質量不好給后續化學監督工作帶來許多問題。鍋爐清洗工作中鈍化質量不好將直接影響啟動后的水汽品質，如爐水鐵含量偏高、磷酸鹽隱藏等異?，F象均可能發生，從而導致鍋爐熱力系統的腐蝕、結垢與積鹽，為此，化學監督工作者就要付出很多的心血對爐水水質進行調整、恢復。

2 鍋爐運用過氧化氫鈍化工藝實例

連續兩臺鍋爐的化學清洗工作均不成功給我們敲響了警鐘。2009年4月，在4號鍋爐即將清洗之前，作為清洗工作的業主單位，主動進行大量小試，并參與了鍋爐整個清洗方案的制定，對每個工藝尤其是鈍化工藝進行了實驗、篩選，最終和乙方達成一致，在4號鍋爐化學清洗中選用過氧化氫鈍化工藝。5月10日、11日，4號鍋爐化學清洗工作順利完成，過氧化氫鈍化工藝的可靠性得到了充分的驗證。

2.1 鈍化工藝小型試驗

對于汽包鍋爐來說，常見的鈍化方法有聯氨法、亞硝酸鈉法、過氧化氫法和丙酮肟法等。丙酮肟成本太高，亞硝酸鈉不符合環保要求，因此我們選用聯氨法和過氧化氫法進行比較性小試。

2.1.1 試驗方法

將用氨基磺酸清洗干凈并用檸檬酸漂洗過的4號鍋爐水冷壁管樣分別放入500 mL盛有一定濃度的聯氨和過氧化氫溶液的燒杯內，燒杯放入恒溫水浴堝中，根據表1要求調整溶液溫度、pH值，采用浸泡模擬試驗法，分別對聯氨和過氧化氫兩種鈍化方法進行試驗。在試驗過程中，每30 min測試溶液pH值、聯氨含量，一旦低于工藝要求立即進行調整、補加(因試驗時測試過氧化氫含量的藥品不全，試驗過程中沒有對過氧化氫含量進行檢測，也沒有對其進行補加)。鈍化結束后，將試驗管樣取出暴露于大氣中，觀察管樣。

表1 聯氨和過氧化氫鈍化工藝控制條件

2.1.2 試驗結果

小型試驗結果見表2。

表2 聯氨和過氧化氫鈍化工藝試驗結果

2.1.3 試驗結果分析

從試驗結果可看出，兩種鈍化工藝形成的鈍化膜，過氧化氫明顯優于聯氨。

根據上述試驗結果，加之工期時間要求，確定在4號鍋爐化學清洗中使用過氧化氫鈍化工藝。

2.2 4號鍋爐清洗鈍化工藝實例

2.2.1 鈍化過程

5月11日，在對4號鍋爐進行氨基磺酸清洗、檸檬酸漂洗之后，加氨水調節pH值至9.5～10，然后加入過氧化氫至0.5%，溫度維持在53～57℃，對鍋爐開始進行鈍化。鈍化過程中每30 min化驗pH、溫度、H2O2含量，不滿足工藝要求時立即進行調整、補加。6 h后，排空鈍化液，立即打開汽包人孔門并拆除臨時系統進行通風干燥。

由于過氧化氫容易分解，我們建議在清洗泵入口處采用耐腐蝕插桶泵加入，使過氧化氫直達被鈍化金屬的表面。清洗公司因故沒有采納我們的建議，實際操作時，過氧化氫由人工自清洗箱頂部加入，實際加入量約為0.6%。

2.2.2清洗效果檢查

(1)汽包內部狀況如圖1所示。自旋風分離器百葉窗以上部位呈不均勻銹色，其余部位呈銀灰色，無殘余垢。汽包底部有少量黑色沉積物，進行了人工清理。

圖1 化學清洗后汽包內狀況

(2)水冷壁內部如圖2所示。內壁呈灰色，鈍化膜完整，無二次銹蝕，無過洗現象。對水冷壁管進行了殘余垢量分析，清洗除垢率為96.57%，鈍化膜酸性CuSO4點滴試驗，變色時間為13～22 s，鈍化膜耐蝕性檢驗為優良。

圖2 化學清洗后的水冷壁管

(3)下聯箱內壁呈灰色，個別部位有浮銹，底部有少量黑色沉積。

(4)金屬平均腐蝕速率為3.18 g/(m2·h)。

上述檢查結果符合DL/T794-2001《火電廠鍋爐化學清洗導則》要求，對本次鍋爐化學清洗質量評定為優良。

2.2.3 鍋爐化學清洗后的啟動

5月18日，4號鍋爐點火，初始給水、爐水渾濁，過濾后有細小黑灰色顆粒，其pH值7.79，鐵含量為1 800 ug/L。向爐內連續加氫氧化鈉，同時開大連排，加強定排，6 h后爐水澄清，pH值為9.30，鐵含量為139 ug/L，至滿負荷8 h，爐水、給水、凝結水、蒸汽等各水質均已合格。之后，爐水處理轉為正常運行階段的低磷酸鹽處理。自開始統計汽水品質合格率開始至6月20日1個月的時間內，爐水鐵含量平均值為112.8 ug/L(共測試16次，剔除1次因細小黑渣影響出現的峰值)，之后爐水鐵含量一直在10～30 ug/L之間，未出現磷酸鹽隱藏現象，其他水質均在期望值范圍內。

3 兩種鈍化工藝比較

1)從鈍化膜質量來看，過氧化氫鈍化工藝優于聯氨。

2)從鍋爐化學清洗后水質恢復情況來看，過氧化氫鈍化工藝明顯優于聯氨鈍化。

3)從鈍化階段用時來看，聯氨鈍化工藝用時48 h，過氧化氫鈍化僅用時6 h，對于清洗工期緊張的鍋爐顯然過氧化氫工藝是較佳選擇。

4)聯氨鈍化溫度較高，90～95℃，過氧化氫鈍化溫度較低，53～57℃。從鍋爐安全的角度考慮，汽包內溫度應小于50℃才允許打開汽包人孔門，若清洗結束急于打開汽包檢查清洗結果，過氧化氫顯然是較好選擇。

5)聯氨毒性較強，而過氧化氫是環境友好型化學藥劑。

4 結論

在鍋爐化學清洗工作中，鈍化工藝是非常重要的一個環節，應引起業主和清洗單位的高度重視。

過氧化氫法是一種溫度較低且鈍化效果較好的鈍化工藝，無環境污染，成本低，時間較短，是一種值得推廣的鈍化劑。

[1]竇照英.電力工業清洗技術[M].北京:化學工業出版社，2004.