探讨火电厂热力设备的化学清洗

【摘 要】本文对火力发电厂热力设备的化学清洗进行探究，介绍了火电厂化学清洗技术状况，论述了热力设备水汽系统化学清洗的意义，同时提出了清洗工艺选择的原则。

【关键词】火电厂；化学清洗；工艺选择

0 引言

化学清洗作为一种常见有效的清洗方法，是火力发电厂化学监督和管理工作的一项重要内容，新建机组启动前和机组正常运行中的化学清洗，对安全经济运行起着重要作用。作为一项综合性实用工程技术，化学清洗在火电厂已得到广泛应用，在节约能源、提高设备换热效率、延长设备使用寿命等方面，具有特别重要的意义。

1 火电厂化学清洗技术进展

1.1 盐酸清洗法

盐酸酸洗工艺因其价格便宜，在溶解除硅酸盐以外的其他水垢和铁垢方面有较强的能力，且操作简单使用安全，成为目前最为广泛使用的清洗工艺。河北省邯峰发电厂2×660MW机组自然循环汽包锅炉，使用热盐酸静态浸泡的清洗工艺，工艺流程为：在3.45MPa压力下进行碱煮及热盐酸静态浸泡、氮气顶压排放及中和钝化等，达到了较好的效果。

1.2 柠檬酸清洗法

柠檬酸清洗工艺对铁氧化物溶解能力很强，对金属腐蚀性小，使用方便，在当前的火电厂锅炉清洗中得到广泛应用。大连化学工业公司热电厂220t/h循环流化床锅炉，使用柠檬酸清洗取得了满意的效果。随着高参数大容量机组的出现及奥氏体钢、特种钢材在锅炉上的应用，传统的盐酸、柠檬酸清洗方法暴露出很多缺点，如对设备伤害大，酸洗废液排放对环境造成污染，所以需要探索新工艺来改进化学清洗方法。

1.3 EDTA清洗法

乙二胺四乙酸（EDTA）洗炉的原理是利用EDTA 的络合，可简单认为是金属氧化物水解与EDTA反应，在一定条件下生成可溶解的络合物。初始清洗液为酸性，随着络合反应的进行，pH 值逐渐增大至碱性，完成金属表面的钝化，从而达到除锈、钝化一步完成。EDTA清洗工艺具有工艺简便，清洗工期短，对特种钢材没有危害，对人身和设备安全可靠，清洗效果好等诸多优点。笔者所在电厂2×300MW机组1025t/h自然循环锅炉，基建时使用EDTA二钠盐清洗，清洗后割管及汽包内部检查，金属表面清洁，呈刚灰色，无点蚀及二次浮锈，覆盖一层均匀致密的保护膜，平均腐蚀速率分别为0.97g/（m2·h）和1.56 g/（m2·h），清洗效果评为优良。

EDTA 清洗法因为有简单的清洗工艺和系统、清洗用时短、清洗效果好，以及较高的安全性等显著优势，在电力企业中得到了相当广泛的应用。

2 化学清洗的意义

2.1 不同阶段机组清洗任务

2.1.1 基建机组

基建机组化学清洗主要清除设备在制造过程中形成的氧化皮（也成轧皮），在贮存、运输、安装过程中产生的腐蚀产物、焊渣以及设备出厂时涂覆的油脂类防护剂，同时也去除制造和安装过程中残留在设备内部的砂子、尘土、水泥和保温材料的碎渣等杂质，这些杂质的主要成分为二氧化硅。基建机组腐蚀产物及杂质成分比较单一。

基建机组的化学清洗，能够有效改善机组启动期的汽水品质，使其较快达到正常标准，从而大大缩短新机启动到正常运行的时间，并且能够减少因存在杂质而造成炉管发生腐蚀的可能性。

2.1.2 运行机组

机组正常运行期间，由于锅炉给水中携带有杂质进入水汽系统，随着运行时间的增长，会在传热面上形成垢和金属腐蚀产物等沉积物，特别容易聚集的部位是高温区和水汽流速较低的部位。相比于基建机组，运行机组各部位的垢类型比较复杂和量大，且多种垢共存于热力系统的同一处。再热器和过热器系统主要有铁和合金的高温氧化皮；省煤器、水冷壁系统主要是铜、铁、硅、磷等盐垢，而供水质量相对差的机组，还会有钙镁垢；冷油器、加热器、凝汽器等系统则主要是钙镁垢和少量腐蚀产物等。

沉积物会给热力设备造成很多危害：①沉积物会使炉管金属过热和损坏，从而缩短锅炉的寿命；②它会使炉管变薄、穿孔引起爆管；③它会破坏汽水流动或导致炉管堵塞；④它会导致汽水品质长时间不合格，从而延长机组的启动时间；⑤它会使金属传热性能变差，降低机组效率。

运行机组化学清洗的目的是除掉运行过程中生成的水垢、金属腐蚀产物等沉积物，以免沉积物过多而影响机组的安全运行。具体清洗时间不能一概而论，应在大修前的最后一个小修期割管检查，根据垢量、垢成分和腐蚀情况，结合设备类型、管材、两次清洗间隔时间等，安排化学清洗。

2.2 化学清洗的意义

热力设备化学清洗的意义在于，使受热面内表面清洁，防止受热面因腐蚀和结垢引起事故，同时也是提高机组热效率、改善系统内水汽品质、保证机组长周期安全运行的有效措施之一。

3 化学清洗工艺的选择

3.1 材质为碳钢时的工艺选择

受热面为碳钢材质，不管其垢为何种类型，垢量有多少，运行炉还是基建炉，最佳清洗工艺是盐酸清洗。在盐酸中加入少许氟化物，可以使其清除油脂、碳膜外的所有类型的垢，并且其清洗的速度较快，所需的清洗温度低，能够达到彻底洗净的目的，除此之外其价格便宜、货源广，安全性也较高，完全可以满足不同的清洗要求及相应的废液处理要求。其缺点是垢剥离量大易产生堵塞，奥氏体钢易产生氯脆，不适宜清洗不锈钢管材。

3.2 材质中存在不锈钢时的工艺选择

当不锈钢或其它成分存在于材质中时，可选择HEDP或氨基磺酸来进行清洗。而在其中添加少量的助溶剂时，可使其具有与盐酸同等的清洗功能和效果，并且腐蚀速率也会明显小于盐酸清洗，所以其可以满足清洗基本的要求，并且具有不挥发、无刺激气味和对人体毒性小的特点。只是相对于盐酸，其综合成本较高。

3.3 小垢量及有工期限制条件下的工艺选择

基建锅炉或者运行炉垢量不大，四氧化三铁垢>40%，铜、硅、碳酸钙垢均<5%，并且受到工期限制时，最佳的化学清洗剂便是EDTA了。因为用EDTA 来清洗，可以一次性完成清洗漂洗钝化，清洗系统简单，时间短，能够同时满足清洗要求和工期要求。缺点就是辅助系统复杂，配药、回收工作量大，同时清洗的垢量、垢的类型受到一定程度的限制，废液处理比较复杂，综合成本较高。

3.4 凝汽器清洗的工艺选择

凝汽器是火力发电厂的一个重要辅助设备，它若结垢或腐蚀对机组具有很大的危害：①凝汽器管的使用寿命缩短；②凝汽器管腐蚀穿孔，冷却水漏入将污染凝结水，导致锅炉结垢和腐蚀，继续发展还会使过热器和汽轮机积盐结垢。

凝汽器管为铜管时的清洗可采取氨基磺酸或者盐酸的清洗方式，为不锈钢管时则不能使用盐酸清洗。目前根据相关文献报道也可用EDTA 络合的方式清洗凝汽器管。羟基乙二胺三乙酸（HEDTA）是EDTA 的改进型产品，HEDTA具有螯合能力强，水溶性好等特点。羟基乙二胺三乙酸和有机酸加缓蚀剂、浸润剂、粘泥剥离剂等清洗助剂复配的有机清洗剂，在测试及工业应用上表明，该配方可以不停车清除换热器内部污垢，且对设备腐蚀性小，使用起来安全可靠[3]。

3.5 反渗透膜清洗的工艺选择

随着机组容量的不断发展，反渗透-离子交换脱盐水处理工艺应用日益广泛。反渗透膜运行一段时间后会受到污染，系统产水量减少，压差增大， 脱盐率降低。

反渗透膜污染由于水质的不同和预处理工艺和效果的不同而变得错综复杂，导致膜清洗工作变得困难。发电厂必须结合本厂水处理的工艺特点，根据不同时期水质的变化，污染物物理特性测试，找到有效的清洗配方，探讨如何改进工艺流程，规范操作监控标准，形成一套完整的膜清洗技术，确保更好的清洗效果。山东淄博嘉周热电有限公司对反渗透膜采用复合清洗工艺，并使用甲醛或异噻唑啉酮杀菌，取得了较好效果。

4 结束语

热力设备化学清洗工艺选择应科学化，只要清洗工艺控制得当，即可达到清洗效果、经济性、安全性以及环保要求，并能保证机组安全运行。研发毒性小、性能良好的化学清洗工艺以及相应的钝化剂、缓蚀剂，对化学清洗废液进行处理和回收利用，是未来化学清洗工艺发展的重要方向。

【参考文献】

[1]李立新，何彩燕，马东伟，等.660MW机组锅炉的化学清洗[J].全面腐蚀控制，2001，15（2）：38.

[2]王志峰，王岩.一台热电厂循环流化床锅炉的化学清洗[J].工业锅炉，2000，64（4）：47.

[3]欧阳志.热电厂凝汽器化学清洗配方的试验研究及工业应用[J].工业水处理，2003，23（1）：36.

[责任编辑：杨扬]