超臨界直流鍋爐EDTA低溫清洗的探討

文_王喜林 裴文林 李愛麗 國家電投集團河南電力有限公司開封發電分公司

國內某電廠2×630MW機組1#鍋爐型號為DG-2020/25.4-Ⅱ1型超臨界直流爐、單爐膛、螺旋管圈水冷壁、一次中間再熱、全鋼構架懸吊結構鍋爐。該機組于2008年12月投運,2019年檢查1#機組水冷壁管垢最大垢量達288g/m2,所割取的6根管樣向火側垢量均超過了《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》(DL/T794-2012)中規定的直流爐清洗標準200g/m2，且鍋爐投入運行時間符合導則中直流爐清洗間隔年限要求。根據結垢量和運行年限，為確保鍋爐受熱面內表面清潔、防止受熱面因結垢腐蝕，提高鍋爐熱效率、改善水汽品質，需對1#鍋爐爐本體進行化學清洗。

1 清洗方案

1.1 靜態小型試驗

本次化學清洗范圍：省煤器、水冷壁系統、啟動分離器系統,總水容積為209m3。

試驗目的：檢驗EDTA對鍋爐水冷壁管內污垢清洗能力，得出緩蝕劑最佳用量及用法，得出水冷壁管內污垢垢量。

藥品種類：EDTA、還原劑、酸洗緩蝕劑、氨水。

試驗方法：分組配置溶液，取六段樣管及腐蝕試片分別放入燒杯，在水浴鍋中加熱并保持90℃，開始計算酸洗時間，并觀察記錄沉積物剝離反應情況。12h后將試片取出，洗凈、干燥、稱重，計算腐蝕速率。在靜態試驗12h后，樣管表面清潔干凈，無點蝕及二次銹。試驗結果如表1所示。

表1 靜態小型試驗數據

靜態小型試驗結論：水冷壁樣管垢量約249.22g/m2。在90℃條件下，可以較快較好的將水冷壁樣管清洗干凈，小型試驗中檢測緩蝕劑的緩蝕速率為0.22g/m2·h，小于《化學清洗緩蝕劑應用性能評價指標及試驗方法》（DLT523-2007）中規定EDTA靜態腐蝕速率小于1.5g/m2·h要求，同時測定緩蝕劑的緩蝕效率為99.49%。

通過靜態實驗選定EDTA銨鹽（初始濃度4%～6%）低溫清洗鈍化工藝。

1.2 清洗系統流程

本次清洗系統采用省煤器入口連進水，361閥前斷開接回水，整個清洗循環過程與鍋爐正常運行過程大致相同，采用大流量高揚程清洗泵。為保證沖洗效果，將水冷壁下聯箱兩頭端蓋割除，以便盡可能將水冷壁底部殘留雜質沖出，沖洗時采用分步沖洗，先沖省煤器，再沖水冷壁和啟動系統。詳見圖1。

圖1 清洗系統圖

2 清洗過程

2.1 水沖洗

省煤器沖洗流程：清洗箱→清洗泵→加熱器→臨時管道→部分給水管道→省煤器→水冷壁下聯箱→臨時管道→排放至機組排水槽水冷壁及啟動系統沖洗流程：清洗箱→清洗泵→加熱器→臨時管道→部分給水管道→省煤器→水冷壁下聯箱→水冷壁→啟動分離器→儲水罐→361閥前斷口處（機側零米）→臨時管道→排放至機組排水槽。

2.2 加熱升溫試驗

鍋爐上水啟動清洗循環泵，維持水位，投蒸汽進行循環加熱，升溫至85～95℃之間。記錄升溫時間及升溫速度。此階段加強系統檢查，如發現泄漏應及時進行消缺處理。

2.3 EDTA銨鹽清洗

升溫試驗完成后，利用化學清洗泵建立循環，維持系統溫度75℃以上，開始加藥。利用加藥裝置加入緩蝕劑和還原劑，循環1h后開始加EDTA銨鹽，并加氨水調節pH值4.5～5.5之間。系統升溫達到85℃后清洗計時，維持系統溫度80℃以上，循環清洗10～12h。清洗過程中，嚴格檢測EDTA濃度、總鐵濃度、pH值和溫度等參數指標，每小時分析1次，并做好記錄（表2），保證清洗終點時EDTA濃度大于1%。根據現場分析檢測結果及監視管清洗情況，以系統中鐵離子的濃度穩定作為酸洗終點的判斷。

表2 EDTA清洗記錄

2.4 鈍化及排液

EDTA酸洗結束后，向清洗系統加入適量氨水，使清洗液pH值達到8.5～9.5之間，維持系統溫度80℃以上，鈍化4～6h。之后打開系統各排污門和排空氣門，將清洗廢液排放至臨時儲液罐內。

2.5 保護液沖洗

酸洗鈍化液排空后，在清洗箱內配制pH 大于10的保護液，通過清洗泵打入鍋爐，循環沖洗1～2h后排放至機組排水槽。

3 清洗效果評價

根據《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》(DL/T794-2012)，對鍋爐化學清洗效果進行了檢查，檢查結果如下：

①有清洗后的監視管照片（圖2）可見，割管檢查表面清洗干凈除垢率達到95%以上，無過洗及鍍銅現象。

圖2 水冷壁清洗前后監視管對照

②腐蝕指示片（表3）測量的金屬平均腐蝕速率為0.1768g/m2·h，小于導則中規定的8g/m2·h；腐蝕總量為2.2984g/m2，小于導則中規定的80g/m2，清洗質量達到優良標準；本次實際清洗加藥量為16.8t，酸洗去垢總量3684.2kg。

表3 腐蝕試片的腐蝕速率

③鈍化結束后對監視管進行了檢查，其表面形成了一層均勻的剛灰色鈍化保護膜，無點蝕及二次銹蝕。

4 經濟效益

鍋爐受熱面EDTA 低溫清洗在現場清洗過程中，不需要消耗大量蒸汽加熱，節省20%～30%的蒸汽量。清洗消耗時間和清洗后爐膛降溫時間相對高溫清洗時間縮短，可為后續機組檢修和啟運節省部分時間。

5 結語

1#鍋爐受熱面EDTA低溫清洗工藝比較容易操作，且清洗后各項指標符合《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》（DL/T794-2012）的標準要求。對于受熱面垢樣中以鐵垢和碳酸鹽垢為主的鍋爐，EDTA低溫清洗能夠將受熱面表面的垢物清洗干凈；表面有鋼灰色的鈍化膜，清洗過程中對于金屬的腐蝕速率和腐蝕量相對較小。EDTA低溫清洗能夠降低鍋爐清洗的成本，縮短鍋爐清洗時間，特別對于運行時間較長且運行中腐蝕較嚴重的鍋爐使用EDTA低溫清洗相對更安全。