兩步法清洗硫酸鈣垢的分析

汪坤，陳志剛，杜宗強

(1.云南電力技術有限責任公司，昆明 650217;2.云南電網公司電力研究院，昆明 650217)

1 前言

某電廠#2鍋爐為DG130/3.82－5型單汽包、中壓、自然循環煤粉爐，大修期間對水冷壁進行割管檢查，水冷壁管垢量達1736.85 g/m2，垢成份分析結果可以看出，水冷壁中垢的主要成分是硫酸鈣和氧化鐵。氧化鐵垢可以通過傳統的鹽酸化學清洗技術去除。硫酸鈣垢具有質地堅硬、溶解度低、與基體連接緊密的特點，采用傳統的鹽酸化學清洗技術難以去除。兩步法清洗，即第一步堿洗采用碳酸鈉將硫酸鈣轉化成碳酸鈣，第二步酸洗采用鹽酸對碳酸鈣垢和氧化鐵垢進行化學清洗。兩步法化學清洗實現了鍋爐中氧化鐵垢、硫酸鈣垢的快速、徹底清洗，且具有清洗效果好、操作簡單、成本較低的特點。

2 化學清洗原理

2.1 堿洗原理

一般難溶電解質 (AmBn)，其溶解平衡通式為:

在298.15 K時，硫酸鈣的溶度積Kspθ=4.93×10－5，碳酸鈣的溶度積Kspθ=2.80 ×10－9［2］。

因此，硫酸鈣在298.15 K時的溶解度為:7×10－3mol/L。

因此，碳酸鈣在298.15 K時的溶解度為:5.29×10－5mol/L。

沉淀轉化的實質是溶解度大的沉淀轉化為溶解度小的沉淀。以上計算表明碳酸鈣的溶解度遠小于硫酸鈣的溶解度，可以通過碳酸鈉將硫酸鈣轉化為易溶于酸的碳酸鈣，反應方程式如下:

2.2 酸洗原理

酸能與通過堿洗轉化成的碳酸鈣垢反應，將固體鈣轉化成離子鈣，同時生成水和二氧化碳，反應方程式如下:

3 兩步法清洗的控制關鍵點

1)采用兩步法對硫酸鈣垢進行化學清洗需要通過堿洗步驟將硫酸鈣水垢徹底轉化成碳酸鈣垢，如果轉化不徹底勢必影響后續的酸洗效果。

2)在堿洗過程中，需要控制好堿洗反應時間和溫度，堿洗溫度控制在45℃ ～65℃之間，每個回路的堿洗時間控制在5小時左右。

3)堿洗結束后進行酸洗的 前期，由于酸液的加入將會產生大量二氧化碳氣泡，應嚴格控制加酸濃度和加酸量，防止因排氣不暢而發生不安全事件。

4)在酸洗過程中，酸洗溫度控制在55℃ ～60℃之間，每個回路的酸洗時間控制在3～4小時，酸洗總時間不超過12小時。

4 清洗效果及評價

該電廠采用兩步法對鍋爐水冷壁、省煤器進行了化學清洗。經過碳酸鈉堿洗、鹽酸酸洗后，測量腐蝕指示片平均腐蝕速率為3.18 g/(m2·h)，腐蝕總量為34.98 g/m2。通過對水冷壁熱負荷最高部位的水冷壁進行割管檢查，金屬表面清潔，無水垢、氧化物、焊渣等殘留物，無過洗現象，無點蝕及二次銹。本次清洗除垢率大于99.0%，水冷壁內部形成一層肉眼可見的灰黑色保護膜，所有指標均優于標準要求。實踐證明兩步法是清洗鍋爐中硫酸鈣垢的有效方法。

5 結束語

通過對#2鍋爐兩步法清洗前后的運行參數對比發現，清洗后鍋爐的排煙溫度降低了7～8℃，在同等條件下發電煤耗降低了約3.5～4.0 g/KW·h，節約發電成本，取得了顯著的經濟效益。兩步法清洗對去除鍋爐水冷壁垢成份主要為硫酸鈣的垢有很好的效果，對其它以硫酸鈣垢為主要成份的垢樣化學清洗具有一定的借鑒意義。

［1］DL/T 794－2001.火力發電廠鍋爐化學清洗導則［Z］.

［2］天津大學無機化學教研室編.無機化學 (第三版)［M］.高等教育出版社，2002.