在線清洗技術(shù)在新建循環(huán)流化床鍋爐項目中的應(yīng)用

車建煒 張春利

中國華電工程（集團(tuán)）有限公司，北京 100035

在線清洗技術(shù)在新建循環(huán)流化床鍋爐項目中的應(yīng)用

車建煒 張春利

中國華電工程（集團(tuán)）有限公司，北京 100035

本文就在線清洗技術(shù)在新建循環(huán)流化床鍋爐項目中的應(yīng)用闡述了其清洗原理、操作要點、清洗分析和清洗效果，表明在線清洗技術(shù)在類似項目中具有廣泛推廣應(yīng)用價值。

在線清洗;循環(huán)流化床;腐蝕;保護(hù)膜

1 在線清洗技術(shù)的方法原理[1]

傳統(tǒng)電站鍋爐化學(xué)清洗是利用溶解原理洗掉鍋爐受熱面內(nèi)表面的氧化鐵及在存放、安裝過程中所產(chǎn)生的焊渣、油污等雜物，并形成良好的鈍化保護(hù)膜，但同時清洗劑與受熱面鋼材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕掉少量金屬，縮短了鍋爐的使用壽命，而且需安裝、拆除龐大的臨時系統(tǒng)，增加了施工單位的費(fèi)用。鍋爐在線清洗為非溶解性清洗，基本原理是利用物理化學(xué)原理，通過特種藥劑作用在腐蝕物和基本金屬之間產(chǎn)生界面滲透，擠壓，剝落等界面效應(yīng)，再將洗脫的腐蝕產(chǎn)物通過強(qiáng)力分散劑，將其懸浮于水中，通過排污排出熱力設(shè)備之外。

在爐水中加入在線清洗兼保養(yǎng)劑能起到穩(wěn)定爐水水質(zhì)，提高蒸汽品質(zhì)，維護(hù)和及時修復(fù)受熱面保護(hù)膜，并逐步清除受熱面腐蝕產(chǎn)物等多重作用，有利于機(jī)組啟動時快速改善汽水品質(zhì)，縮短機(jī)組帶負(fù)荷試運(yùn)行和洗硅時間，保證機(jī)組整套啟動試運(yùn)行期間汽水品質(zhì)的優(yōu)良。在機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行后，繼續(xù)加入少量在線清洗兼保養(yǎng)劑，有利于機(jī)組在無腐蝕、不結(jié)垢的狀態(tài)下安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行。

2 項目簡介及在線清洗技術(shù)應(yīng)用背景

貴州華電畢節(jié)熱電有限公司#1、#2鍋爐系東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG490/13.73-Ⅱ2型循環(huán)流化床自然循環(huán)單汽包鍋爐。鍋爐主要由一個膜式水冷壁爐膛，兩臺汽冷式旋風(fēng)分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)三部分組成。鍋爐汽水系統(tǒng)回路包括尾部省煤器、鍋筒、水冷系統(tǒng)、汽冷式旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙道、汽冷式旋風(fēng)分離器、HRA包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器及連接管道、低溫再熱器、屏式再熱器及連接管道。

此項目由我公司總承包建設(shè)，由于1#鍋爐試運(yùn)工期較短，且施工單位投入人力不足，如采用傳統(tǒng)化學(xué)清洗施工周期過長，不能滿足項目節(jié)點進(jìn)度要求。通過在行業(yè)內(nèi)廣泛咨詢，鎖定華東科技大學(xué)研發(fā)的在線清洗技術(shù)。經(jīng)過現(xiàn)場各參建單位的反復(fù)討論和論證，最終確定了在線清洗方案，實踐證明在線清洗省時、省力，節(jié)能環(huán)保，效果更佳，具有較高的經(jīng)濟(jì)及社會效益。

3 在線清洗技術(shù)的工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→系統(tǒng)冷態(tài)水沖洗→系統(tǒng)熱態(tài)水沖洗→烘爐階段熱態(tài)造膜→吹管階段在線清洗→整套啟動試運(yùn)行期間的在線清洗及快速洗硅→機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)營后的保養(yǎng)。

3.2 操作要點

3.2.1 系統(tǒng)冷態(tài)水沖洗

啟動除鹽水泵、凝結(jié)水泵、電動給水泵向相關(guān)系統(tǒng)上水并分段進(jìn)行大流量、變流量沖洗排放；沖洗至排放水澄清、無肉眼可見的顆粒狀雜質(zhì)即沖洗結(jié)束。

沖洗路徑：根據(jù)《汽機(jī)管道沖洗措施》分段沖洗：

1）除鹽水泵→凝汽器→排放。

2）除鹽水泵→凝汽器→凝結(jié)水泵→凝結(jié)水系統(tǒng)→除氧器→排放。

3）凝汽器→凝結(jié)水泵→凝結(jié)水系統(tǒng)→除氧器→電動給水泵→高壓給水系統(tǒng)→高壓加熱器→省煤器→汽包→水冷壁系統(tǒng)→水冷壁下聯(lián)箱→排放（定排）。

沖洗用水：除鹽水，按常規(guī)加氨調(diào)pH和加聯(lián)氨保護(hù)，變流量200～500m3/h進(jìn)行沖洗。

事先在除氧器中配制Na3PO4、Na2HPO4和BOCP106的混合藥液，將除氧器上水至正常水位，投入輔汽加熱系統(tǒng)，水溫加熱至60℃～70℃，啟動電泵開始預(yù)清洗，清洗中逐步提高除氧器水溫到90℃左右；預(yù)清洗過程中通過爐水加藥系統(tǒng)向汽包補(bǔ)充Na3PO4、BOCP106混合液，維持爐水中的藥品濃度；預(yù)清洗結(jié)束后進(jìn)行熱態(tài)水沖洗排放。

3.2.3 烘爐階段熱態(tài)清洗兼熱態(tài)造膜

3.2.3.1 藥品配制

1）在給水加氨溶液箱中加入20kg NaOH、20kg Na3PO4、25kg BOCP106在線清洗劑，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻。

2）向鍋爐Na3PO4藥箱中加入20kg NaOH、3kg Na3PO4、125kg BOCP106在線清洗劑，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻。

3）在除氧水箱中加入40kg NaOH、6kg Na3PO4、250kg BOCP106清洗兼保養(yǎng)劑、2000kg BOCP121清洗兼保養(yǎng)劑，利用給水泵打再循環(huán)將藥液溶解均勻。

3.2.3.2 藥品的加入及控制指標(biāo)

1）用給水泵向鍋爐上水時將除氧水箱中的藥液加到爐內(nèi)。

2）烘爐機(jī)啟動后，當(dāng)爐水堿度低于45mmol/L時，啟動Na3PO4加藥泵，將Na3PO4藥箱中的藥品加到爐內(nèi)、補(bǔ)充藥液。

3）鍋爐補(bǔ)水時啟動給水加藥泵，將溶液箱中的藥品加到爐內(nèi)?？刂浦笜?biāo)：給水pH=9.6～10.5，藥箱中藥液打空后及時補(bǔ)充配置。

3.2.3.3 烘爐期間每6小時進(jìn)行一次鍋爐排污，排污量由取樣化驗結(jié)果確定；烘爐結(jié)束后按規(guī)程進(jìn)行熱爐放水；預(yù)清洗造膜完成后，應(yīng)對汽包、水冷壁下聯(lián)箱、除氧器水箱以及凝汽器熱水井等處進(jìn)行人工清理工作，以減輕機(jī)組啟動后的清洗負(fù)擔(dān)。

3.2.4 鍋爐吹管期間的在線清洗

為了保證在吹管過程中終止先前已發(fā)生的腐蝕、并不再發(fā)生新的腐蝕，同時進(jìn)行高溫氧化皮及腐蝕產(chǎn)物等各種雜質(zhì)的清除，在整個吹管過程中沖擊性加入或連續(xù)投加UOCP169清洗兼保養(yǎng)劑進(jìn)行在線清洗；鍋爐開始上水，即啟動給水加藥系統(tǒng)向給水加入NH3液，保證給水pH=9.0～9.3；在給水加聯(lián)氨箱中加入500kg清洗兼保護(hù)劑UOCP169，加除鹽水至1000L，攪拌均勻；在爐水磷酸鹽加藥箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、12.5kg鍋爐在線清洗兼保護(hù)劑BOCP106，加除鹽水至1000L，并攪拌均勻；為了保證在吹管過程中終止已發(fā)生的腐蝕并不發(fā)生新的腐蝕、且加速清除高溫氧化皮及腐蝕產(chǎn)物等各種雜質(zhì)，從鍋爐點火時開始，啟動加藥泵向爐內(nèi)投加上述混合液；當(dāng)爐水水溫達(dá)到150℃時、啟動加藥泵加機(jī)組清洗兼保護(hù)劑UOCP169。加完后及時續(xù)配新藥液，防止打空泵；鍋爐壓力達(dá)到1.0MPa，溫度180℃以上運(yùn)行2h后開啟排污，加大補(bǔ)水量和清洗兼保護(hù)劑的加藥量，控制爐水pH>9.2；鍋爐壓力達(dá)到3.5MPa，溫度240℃以上運(yùn)行3h－5h，檢測爐水硅，[SiO2]>2000μg/L時要加強(qiáng)排污； [SiO2]>5000μg/L時要整爐換水；當(dāng)爐水含鐵量>1000μg/L時要加強(qiáng)排污，鐵>3000μg/L或爐水渾濁或爐水發(fā)紅則需整爐換水；在第一階段吹管將要結(jié)束時，重點觀察爐水混濁的周期變化和爐水鐵離子的變化趨勢和數(shù)量，確定第二階段清洗的強(qiáng)度；第一階段吹管結(jié)束前加入事先在加藥箱中配好的UOCP169機(jī)組清洗兼保養(yǎng)劑；在吹管第一階段尾段（停止沖管后），鍋爐進(jìn)行滑停，繼續(xù)加入NaOH、Na3PO4和BOCP106混合液，維持pH＝10～11，3h后整爐放水；第二階段吹管結(jié)束時加入100kg UOCP169機(jī)組清洗兼保養(yǎng)劑對機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，加完后運(yùn)行2h停爐，0.8MPa左右熱爐放水、余熱烘干鍋爐。

3.2.5 機(jī)組整套啟動試運(yùn)行期間的在線清洗及快速洗硅

在給水加聯(lián)氨箱中加除鹽水500L，加入500kg機(jī)組清洗兼保護(hù)劑UOCP169， 并攪拌均勻；在爐水磷酸鹽加藥箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、25kg BOCP106 鍋爐清洗兼保養(yǎng)劑，加除鹽水1000L，并攪拌均勻；鍋爐開始上水時，啟動給水加藥系統(tǒng)向給水加入N2H4：NH3=1：1的混合液，保證給水pH>9.0±0.2；從鍋爐點火時開始，啟動磷酸鹽加藥泵向爐內(nèi)投加磷酸鹽加藥箱中的混合液；當(dāng)爐水水溫達(dá)到150℃時啟動加藥泵加機(jī)組清洗兼保護(hù)劑UOCP169；鍋爐壓力達(dá)到1.0MPa，溫度180℃以上，應(yīng)開啟連續(xù)排污，控制爐水pH=9.0～9.7；通過大量排污和補(bǔ)水，爐水逐漸變得清澈，當(dāng)汽溫、汽壓達(dá)到預(yù)定沖轉(zhuǎn)參數(shù)時，按啟動方案進(jìn)行；由于汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、鍋爐負(fù)荷增加等因素引起的擾動以及系統(tǒng)各設(shè)備的分步投運(yùn)，雜質(zhì)的帶入會使?fàn)t水變得混濁，在升負(fù)荷每一個階段均可通過穩(wěn)定工況、加大排污予以改善；機(jī)組并網(wǎng)后，低壓加熱器隨即投入，爐水鐵離子濃度將隨之升高，爐水混濁度增加，這些清洗雜質(zhì)可繼續(xù)通過大量的排污和補(bǔ)水予以置換；隨著機(jī)組負(fù)荷的升高，高壓加熱器的投入等，爐水的鐵離子濃度和混濁度都將隨之惡化，通過大量排污和補(bǔ)水，逐漸改善爐水品質(zhì)；在機(jī)組升負(fù)荷過程中，爐水不再因負(fù)荷升高而混濁、鐵離子濃度亦穩(wěn)定無大的變化時，認(rèn)為整個熱力系統(tǒng)的清洗基本達(dá)到要求；清除上述系統(tǒng)中的殘余二次鐵銹及硅酸鹽產(chǎn)物，快速除硅。保證鍋爐在啟動過程以及壓力、負(fù)荷上升過程中的水汽品質(zhì)，在初次啟動的惡劣條件下對機(jī)組實施全面保護(hù)，防止腐蝕和結(jié)垢。

4 監(jiān)測技術(shù)與在線清洗效果分析

4.1 監(jiān)測技術(shù)

切實做好啟動前的監(jiān)測儀表校正、分析用藥品的核對工作；鍋爐壓力達(dá)0.1MPa后，及時對各取樣管路、在線儀表開啟閥門或旁路進(jìn)行沖洗至出水清澈，準(zhǔn)備取樣分析；準(zhǔn)確的測試分析是成功實施快速洗硅及帶負(fù)荷安全清洗的關(guān)鍵。特別注意事項如下：

1）加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，投運(yùn)化學(xué)在線儀表，條件具備時盡早投用在線儀表。

2）爐水pH是關(guān)鍵參數(shù)，測試要準(zhǔn)確、及時。

3）爐水及蒸汽[SiO2]每2h取樣分析一次。加強(qiáng)排污，保證爐水[SiO2]<1000μg/ L。

4）測定爐水和凝結(jié)水Fe，每4h取樣分析一次。爐水Fe含量>1000μg/L，應(yīng)加強(qiáng)排污。

4.2 效果分析

4.2.1 清除系統(tǒng)內(nèi)腐蝕產(chǎn)物和雜質(zhì)

加入鍋爐清洗兼保養(yǎng)劑BOCP121后，在升溫、保溫及降溫的各個階段，爐水有不同程度的渾濁，澄清后溶液清澈，底部有粉末狀物。當(dāng)系統(tǒng)加入UOCP169清洗劑后，渾濁帶有顏色的爐水逐漸變得清澈透明。在鍋爐中被清洗下來的雜質(zhì)通過疏水排放、鍋爐連排、定排或鍋爐放水時排出系統(tǒng)。

4.2.2 吹管期間爐水品質(zhì)合格

吹管過程是個非常劇烈的非穩(wěn)態(tài)脈動過程，而且伴有汽水共騰，水質(zhì)控制有一定難度，1#鍋爐第二次吹管末期時爐水鐵的含量只有9.8μg/L，爐水導(dǎo)電率低于15μS/ cm，與給水相差無幾，優(yōu)于常規(guī)化學(xué)清洗后鍋爐吹管期間爐水水質(zhì)，鍋爐得到了完好保護(hù)。

4.2.3 蒸汽品質(zhì)合格，滿足整套啟動及試運(yùn)行要求

在2008年12月18日至24日#1機(jī)組整套啟動期間，隨著過熱器、再熱器、凝汽器、高低加等設(shè)備的投入，以及各級抽汽疏水相繼回收，給系統(tǒng)帶來了大量雜質(zhì)，給凝結(jié)水、給水、爐水品質(zhì)帶來了一輪又一輪的沖擊波，例如凝結(jié)水硬度一度達(dá)到26μmol/ L，給水SiO2（12月20日）達(dá)到近1800μg/ L，爐水SiO2長時間（12月21日至12月24日）高于2000μg/L。即便如此，仍滿足了整套啟動各個階段的蒸汽品質(zhì)要求，12月1日蒸汽SiO2含量已降至≤20μg/L。

4.2.4 所有清洗劑有良好的停爐保養(yǎng)作用

12月5日凌晨2點鐘第一階段結(jié)束，停爐四十多小時后于12月7日凌晨進(jìn)入第二階段吹管，在沒有換水的情況下，爐水清澈。#1鍋爐2008年12月28日開始的整套啟動后，各水樣均清澈透明，爐水Fe含量在100μg/L以內(nèi)。這都體現(xiàn)了清洗劑的停爐保養(yǎng)作用。12月11日打開汽包檢查，汽包內(nèi)壁、旋風(fēng)分離器及管道等表面均形成了完整的鈍化保護(hù)膜。這實際上是因為本次清洗是在高溫高壓下進(jìn)行，必須是機(jī)組處于完全保護(hù)狀態(tài)下才有可能實現(xiàn)，因此鍋爐內(nèi)表面在保養(yǎng)劑作用下于高溫形成的是牢固的近乎永久性的鈍化保護(hù)膜，而不是化學(xué)清洗剛結(jié)束的臨時鈍化膜，整套啟動未發(fā)生常規(guī)化學(xué)清洗后的爐水混黑現(xiàn)象證明了這一點。

4.2.5 汽包檢查結(jié)果

清洗結(jié)束后，于2008年12月11日打開汽包人孔門進(jìn)行了檢查：內(nèi)表面清潔，基本無殘留氧化物和焊渣；無二次浮銹，無點蝕、無金屬粗晶析出的過洗現(xiàn)象，無鍍銅現(xiàn)象，形成有完整的鈍化保護(hù)膜；清洗過程中，固定設(shè)備上的閥門未損傷。

在汽包兩頭上部有一些紅色浮銹，用手套擦拭后露出了黑色的保護(hù)膜，說明只是因為兩頭水汽流通不好，流速緩慢，導(dǎo)致洗下來的產(chǎn)物不能及時排掉并且附在表面，但是壁面很光滑，汽水分界線不是很明顯，由于一端底部積水未排盡導(dǎo)致底部有少量黃銹點，上部百葉窗也呈黑色，焊縫附近為鋼灰色，汽包中間的分離器和底部均為鋼灰色且表面光滑發(fā)亮，無任何腐蝕坑點和雜質(zhì)，整個汽包看起來顯藍(lán)藍(lán)的鋼灰色保護(hù)的非常好，保護(hù)膜鍍的也非常好，據(jù)清洗后外觀來看，整個清洗和保養(yǎng)的過程做得很好，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)論

貴州華電畢節(jié)熱電有限公司新建循環(huán)流化床鍋爐采用在線清洗技術(shù)有效地清除了系統(tǒng)中的腐蝕產(chǎn)物和雜質(zhì)并且體現(xiàn)了優(yōu)良的停爐保養(yǎng)作用。清洗過程不需要獨立的工期，不需要安裝、拆除龐大的臨時系統(tǒng)，分部試運(yùn)工期可比常規(guī)清洗縮短10天；由于其清洗兼保養(yǎng)的作用，保證整個系統(tǒng)在鍋爐吹管后、啟動、停爐停機(jī)消缺及試運(yùn)過程中不受腐蝕；在機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行后，繼續(xù)加入適量在線清洗兼保養(yǎng)劑，有利于機(jī)組在無腐蝕、不結(jié)垢的狀態(tài)下安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行[2]。綜上所述，在線清洗技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

[1]姜麗,馬瑤瑤等.在線清洗工藝在某基建鍋爐清洗中的運(yùn)用.清洗世界，2008,（7）：11～13

[2]楊昌柱.鍋爐--汽輪機(jī)帶負(fù)荷清洗技術(shù)簡介［D］.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2006.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.037

車建煒，工程師，工學(xué)碩士，主要從事EPC領(lǐng)域的熱機(jī)管理工作。

張春利，工程師，工學(xué)碩士，主要從事EPC領(lǐng)域的熱機(jī)管理工作。