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温度过低对锅炉化学清洗的影响
温度过低对锅炉化学清洗的影响
摘要温度过低不仅达不到除垢除锈的目的,而且影响钝化效果,无法形成致密的钝化膜,造成重大经济损失。
1前言
锅炉化学清洗包括新炉的煮炉和旧炉的除垢,煮炉过程为:
水冲洗、碱洗脱脂、碱洗后水冲洗、酸洗、酸洗后的水冲洗、漂洗、中和钝化。
清洗过程中温度控制极为重要,温度过高不利于现场控制,还会造成锅炉新的腐蚀,而温度过低则达不到酸洗除垢的目的,同时温度过低还会影响钝化效果,无法形成致密的保护膜。
齐鲁石化公司热电厂5#炉就发生了清洗时温度过低而清洗质量的事故。
2概述
热电厂5#炉HG410/100-11型自然循环单汽包单段蒸发集中下降管、尾部双级布置的锅炉。
锅炉四周布满水冷壁,炉膛出口处布置屏式过热器,水平烟道处为两级对流过热器,尾部竖井交错,布置2级省煤器和2级空气预热器,炉顶水平烟道转向室和尾部包墙均用鳍片包敷。
汽包直径1600mm,筒身厚90mm,筒身长1300mm,封头壁厚100mm,汽包全长14520mm,汽包内设有56个(315旋风分离器,汽包内还设有磷酸盐加药装置和连排装置,锅炉炉堂四周布满60×5节距为80mm的鳍片管焊全密封的膜式水冷壁,炉膛四壁共4×124根上升管,7根(377×25集中下降管从汽包最低点引出至运转层以下,再以48根(133×10的连接管分散引入水冷壁下集箱,前水冷壁、后水冷壁、和侧水冷壁上集箱公用42根(133×10的汽水引出管,斜包墙上集箱用12根(133×10汽水引出管同汽包相连接。
本次化学清洗是本台锅炉第一次清洗,由施工单位负责。
其主要目的是脱脂除锈、清洗焊渣、钝化,保证锅炉初次运行的安全和水汽品质。
清洗范围为省煤器、水冷壁、下降管、汽包。
3化学清洗工艺控制
3.1化学清洗工艺设计
3.1.1碱洗:
用0.05%洗涤剂+0.05%Na3PO4+0.2%Na2HPO4溶液循环清洗12h,清洗温度为80-90℃。
3.1.2碱洗后水冲洗:
用除盐水冲洗至出水PH=8.4,水质透明,放尽冲洗水,检查系统中有否焊接口泄漏或其它缺陷,如有应立即消除。
以减少化学清洗时可能出现的问题,并准备足够的除盐水。
3.1.3酸洗:
在5%HCI+0.3%TP-1缓蚀剂+0.5%酸脲+0.5%NaF溶液中循环清洗8~10h,酸洗液温度为50(5℃,酸洗涤过程应加强酸液浓度和铁离子浓度的分析。
检查是否达到了平衡并取下监视管检查酸洗效果。
当酸洗过程中铁离子浓度趋稳定,监视管内基本清洗,再循环1h左右便可停止酸洗。
3.1.4酸洗后水冲洗:
酸洗后如有较多的未溶解沉渣堆集在清洗系统的死角时,可在酸洗液排尽后,用水冲洗至出水pH=4~5时排放,用人工清理汽包、集箱和下集箱手孔内的沉渣。
3.1.5钝化:
钝化液维持N2H4浓度为200~300mg/L,pH=9.5~10,在90(5℃的钝化液中循环24h后热炉放水,与此同时,在废液处理池中放入NaCl溶液进行分解,处理到N2H2时间
酸度(
%)铁离子(
mg/L) 入口
出口
Fe2+
Fe3+
14
:
202.7
1.2
15
:
053.9
3.5
5.5
56
15
:
304.2
2.6
16
:
154.7
3.7
17
:
153.8
3.4
17
:
303.6
2.8
4486238
19
:
154.0
3.5
336
5320
20
:
154.9
4.4
348
5628
21
:
054.6
4.4
420
6160
22
:
203.8
3.4
280
6776
23
:
003.8
3.4
390
6888
0:
20用除盐水冲洗系统,5:
40开始钝化,钝化时清洗箱内液体温度80℃,系统回液温度40℃左右,分析结果见表3-2:
表3-2钝化过程监测表
表3-2钝化过程监测表时间
入口
出口
温度℃
pH
温度℃
pH
8
:
5637
10.20
34
10.10
10
:
2042
9.88
39
9.95
11
:
0053
9.9
42
9.86
13
:
1052
9.18
42
9.91
4化学清洗效果检查与评价
4.1汽包检查
化学清洗钝化结束后,对汽包进行了检查,发现汽包壁清洗不彻底,有的地方有铁锈焊渣,给水分配槽等地方钝化膜不明显,汽包内监测挂片钝化效果不明显,无均匀钝化膜。
4.2割管检查
为进一步检查化学清洗效果,在13米平台后墙近3#角喷燃器的水冷壁及低温省煤器进行割管发生水冷壁管内有大量铁锈未除去,焊口清洗不彻底,无明显钝化膜,省煤器管内有铁锈,钝化效果不好。
4.3影响清洗质量的原因
4.3.1温度不足对碱洗效果的影响
碱洗的药剂为Na3PO4、Na2HPO4等,对锅炉的附着的油污垢有水解的作用,使不溶于水的油脂生成可溶于水的有机酸和醇等,同时对碱溶性的硅酸盐有溶解作用,其反应方程式如下:
SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
反应生成的Na2SiO3易溶于水,同时Na3PO4还会使坚硬致密的硫酸钙和碳酸钙软化为松软的磷酸钙沉淀,其反应方程如下:
3CaSC4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+2Na2SO4
3CaCO3+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+2NaCO3
碱洗液中加入0.05%的润湿剂能够改善清洗表面的润湿性,提高碱洗效果,碱洗过程温度越高越有利于油脂的水解和水垢的疏松。
但过高的温度不利于现场控制,因此一般碱洗过程温度控制为80~90℃,而本次碱洗最高温度只有43℃,严重影响了下一步的酸洗和钝化质量。
4.3.2温度过低对酸洗过程的影响:
酸洗温度的升高有利于除锈除垢,但在高温下大部分缓蚀剂的缓蚀效率降低并且金属反应的速度也加快,酸洗液温度对钢铁的腐蚀速度的影响见表4-1:
表4-1酸洗液温度对钢铁的腐蚀速度的影响
温度℃
20
30
40
50
60
70
80
腐蚀速度
g/m2·h0.32
0.42
0.60
0.90
1.76
3.05
5.67
腐蚀速度比较倍数
1.0
1.3
1.9
2.8
5.3
9.5
17.7
从表中看出对腐蚀速度来讲,酸洗时温度的影响已经超过了酸洗液浓度的影响,因此酸洗液温度一般控制在40~60℃,酸洗时间不超过12h,本次清洗实际控制酸洗时间10h,温度35℃,致使部分管段表面铁锈并未彻底除去。
4.3.3温度过低对钝化效果的影响
钝化是对酸洗的珠锅炉采取的一项保护性措施,酸洗后的金属表面非常活泼,当暴露于大气中时很容易被氧腐蚀。
因此必须采取钝化措施在金属表面形成致密的保护膜,温度较高能够加快保护膜的形成速度,对于采用N2H4钝化液的钝化过程一般控制温度为90℃左右,本次钝化进口最高温度只有52℃,出口42℃,影响了钝化效果。
4.4补救措施
经过与施工单位协调,进行第二次漂洗钝化。
再次钝化前将系统内的铁锈及残渣等进行清理,并进行冲洗,将原蒸汽管线更换成较粗的蒸汽管线并加装流量计。
严格按施工方案要求的温度进行漂洗钝化,钝化后清洗箱内的监视管内表面形成了均匀的兰灰色钝化膜,无浮锈生成,为了检查第二次钝化效果,在第一次割管部位进行第二次割管检查,发现汽包内壁、水冷壁管、省煤器管形成了黑灰色的钝化膜,无浮锈生成。
4结论
由于第一次化学清洗钝化,蒸汽管管径未经计算,对蒸汽压力估计偏差较大,碱洗时最高温度只有43℃,虽然施工单位延长了碱洗时间,碱洗结束后施工单位又引入了另一条蒸汽管线进行加热,还是未达到温度要求,由于温度过低,本台锅炉第一次化学清洗钝化并未达到预期的目的,化学清洗不够彻底,钝化时没有形成均匀的钝化膜。
因此不得不进行第二次漂洗钝化,不仅延误了工期,而且造成不应有的损失。
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