EDTA清洗中水冷壁前墻溫度偏低原因分析及處理措施

岑 易

(浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責任公司，浙江 寧波 315208)

EDTA(乙二胺四乙酸)清洗工藝具有除垢能力強，對金屬基體腐蝕性小等特點，因此被廣泛應用[1]。在EDTA清洗中，清洗液濃度、溫度、流速以及pH值都是重要的工藝控制指標。研究表明，EDTA在高溫(120 ℃以上)情況下，對氧化鐵垢的溶解能力較之低溫條件(65 ℃以下)有明顯的提高。但是，由于EDTA的熱穩(wěn)定性不高，在150 ℃時EDTA與鐵、銅等金屬離子的絡合物就會出現(xiàn)明顯的熱分解傾向，同時溫度越高，金屬在EDTA溶液中的腐蝕速度就會迅速增大。因此，EDTA清洗溫度應控制在130～140 ℃[2]。

1 EDTA清洗方式介紹

目前，電站鍋爐EDTA清洗的加熱方式主要有2種：直接利用鍋爐燃燒系統(tǒng)在爐膛內(nèi)點火加熱；在清洗循環(huán)系統(tǒng)中安裝臨時蒸汽加熱器[3]。第1種方式具有加熱方法簡單、效率高、升溫快的優(yōu)點，清洗工藝可以選擇絡合煮爐工藝或者動態(tài)循環(huán)清洗工藝，但該方法經(jīng)濟性差，腐蝕速率高。第2種方式能夠節(jié)約燃料，但只能采用動態(tài)循環(huán)清洗工藝，且系統(tǒng)安裝要求較前者要復雜。另外由于電站鍋爐本體系統(tǒng)相當龐大，容易出現(xiàn)升溫慢、溫度達不到預定溫度的現(xiàn)象，對清洗質(zhì)量會造成一定的影響。

2 EDTA清洗中存在的問題

浙能鎮(zhèn)海電廠6號鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG 670/140-8型鍋爐，該鍋爐為超高壓中間再熱、單汽包自然循環(huán)、固態(tài)除渣煤粉鍋爐，于1990年6月正式投產(chǎn)，在2010年12月的大修中進行了EDTA化學清洗，清洗范圍是鍋爐水冷壁及省煤器。根據(jù)小型試驗確定的清洗溫度為125～135 ℃。清洗工藝采用動態(tài)循環(huán)清洗，工藝步驟為：水沖洗→鍋爐暖爐→循環(huán)清洗→浸泡鈍化→廢液回收→水沖洗。由于EDTA清洗被安排在鍋爐具備點火條件之前進行，因此選擇高壓蒸汽加熱器加熱的清洗方式。然而在加熱升溫的過程中，檢查發(fā)現(xiàn)水冷壁前墻溫度偏低，僅能維持在40 ℃左右，最高為75 ℃，這將直接影響到前墻以及整個鍋爐系統(tǒng)清洗效果。

3 水冷壁前墻溫度低的原因分析

3.1 節(jié)流孔板移位

按照清洗導則的要求，節(jié)流孔板的孔徑應為下降管內(nèi)徑的1/7～1/8，DG 670/8型鍋爐的集中下降管規(guī)格為φ426 mm×36 mm，因此節(jié)流孔板孔徑應小于50 mm。在EDTA清洗開始之前，檢修人員按此要求在位于汽包內(nèi)部的6根集中下降管入口安裝了節(jié)流孔板。

清洗過程中，清洗系統(tǒng)按照鍋爐中心線分為甲乙兩部分，分別包括1-3號和4-6號2組集中下降管及相關水冷壁和聯(lián)箱，并通過臨時管道和清洗循環(huán)泵連接，形成封閉的清洗回路。正常情況下，清洗液從鍋爐甲側(cè)下降管臨時接口進入，安裝節(jié)流孔板后，清洗液將從水冷壁下聯(lián)箱進入到甲側(cè)水冷壁，然后進入汽包，并經(jīng)由水冷壁上聯(lián)箱進入乙側(cè)水冷壁，最后從乙側(cè)下降管臨時接口流出，形成完整的循環(huán)回路。

由于6號鍋爐清洗過程中水冷壁前、后墻之間的溫度差始終存在，因此能夠確定清洗系統(tǒng)的循環(huán)回路存在問題，其中可能性最大的是節(jié)流孔板發(fā)生移位，無法起到節(jié)流作用。如果節(jié)流孔板不起作用，將會導致循環(huán)回路局部出現(xiàn)短路，即清洗液直接從該下降管進入汽包，與該下降管相連的水冷壁區(qū)域清洗液不能參與流動，無法建立有效的循環(huán)，從而導致這部分受熱面始終處于浸泡狀態(tài)。在這種情況下，就會出現(xiàn)清洗母管和汽包的溫度始終維持在高位，而局部受熱面溫度持續(xù)偏低的現(xiàn)象。所以節(jié)流孔板移位是導致清洗過程中前墻溫度偏低的主要原因。

清洗結(jié)束后，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)3號、4號集中下降管的節(jié)流孔板存在不同程度的移位現(xiàn)象，而3號、4號集中下降管所對應的正是水冷壁前墻下聯(lián)箱，這與該次清洗過程中出現(xiàn)的水冷壁前墻溫度異常現(xiàn)象相吻合。

3.2 工藝過程控制不當

6號鍋爐清洗過程中，清洗液溫度變化曲線見圖1，溫度控制過程分為5個階段(A-E)。

圖1 水冷壁前后墻清洗溫度變化曲線

A時間段，在清洗開始2 h之后，水冷壁前后墻溫差逐漸加大，最大時水冷壁前后墻的溫差接近50 ℃，水冷壁前墻溫度明顯偏低。但此時汽包內(nèi)溫度穩(wěn)定在125 ℃左右，而蒸汽加熱器的出口溫度為140 ℃。

B時間段，為了改善水冷壁前后墻的溫度狀況，投入2臺清洗循環(huán)泵并聯(lián)運行，通過加大清洗系統(tǒng)的流量使溫度得到提升，但效果不明顯。

C時間段，投入位于鍋爐水冷壁下聯(lián)箱的爐底加熱系統(tǒng)，使得前墻溫度快速提升。由于爐底加熱系統(tǒng)的加熱方式為混合式，長時間投運會導致清洗液被過度稀釋，因此加熱只持續(xù)了1 h。

D時間段，切換甲、乙側(cè)水冷壁的循環(huán)回路，在這之后水冷壁前墻溫度下降較快，而后墻溫度則穩(wěn)步上升，兩者溫差逐漸擴大至60 ℃。

E時間段，為了阻止水冷壁前墻溫度的進一步下降，通過閥門切換，建立新的循環(huán)回路：清洗泵出口→省煤器→汽包→水冷壁前墻→清洗泵進口，水冷壁后墻和水冷壁后豎井區(qū)域進入浸泡狀態(tài)。在大幅度加強水冷壁前墻的清洗流量之后，前墻溫度逐漸穩(wěn)定，并出現(xiàn)上升趨勢，直至清洗結(jié)束。

從上述溫度控制的5個時間階段看，每個階段都采用了不同的調(diào)整加熱方式，特別是在C時間段時，投入位于鍋爐水冷壁下聯(lián)箱的爐底加熱系統(tǒng)，較大幅度提高清洗液溫度，取得良好效果，但考慮到混合加熱的弊端就結(jié)束了該方式的運行。如果能及早發(fā)現(xiàn)溫度偏低問題和盡早采用該方式，同時加大清洗液的濃度，并配合逆流循環(huán)等清洗運行方式，將會收到良好的效果。因此，對清洗過程預想不全、對發(fā)生問題后的工藝過程控制和調(diào)整不當是導致清洗過程中前墻溫度偏低的次要原因。

3.3 管線較長、流路不暢

通過對整個清洗系統(tǒng)管路圖進行分析，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)回路設置過程中，盡管Ⅰ回路和Ⅱ回路之間的水容積基本相等，但前墻水冷壁系統(tǒng)管路明顯長于后墻系統(tǒng)，工質(zhì)流經(jīng)管線長，因此系統(tǒng)阻力也明顯大于后者，而使其管內(nèi)流速偏低，流通不暢，造成系統(tǒng)加熱混合不均勻和加熱緩慢，加之清洗時的室溫較低，晝夜溫差大、散熱量大，從而導致了前墻系統(tǒng)的清洗液溫度明顯低于后墻系統(tǒng)。

打開延伸水冷壁下集箱疏水判斷該處工質(zhì)流動情況。經(jīng)觀察，延伸水冷壁下集箱有工質(zhì)流出，并且在打開疏水的情況下，前墻水冷壁的溫度在短時間內(nèi)上升2 ℃。經(jīng)綜合分析，判斷前墻水冷壁溫度難以大幅度上升與前墻工質(zhì)受阻循環(huán)不暢有關。

4 清洗中采取的措施

根據(jù)清洗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，為了提高清洗液的溫度，保證清洗效果，現(xiàn)場實施了以下保溫控溫的措施。

a. 對清洗系統(tǒng)的臨時管道進行保溫，關閉鍋爐本體各層入孔門和煙風道擋板門。

b. 為了縮短加熱時間，降低清洗液與爐內(nèi)受熱面的溫差，鍋爐進行暖爐操作，控制溫度在120 ℃。

c. 在EDTA清洗液配制完畢輸送進鍋爐之前，通過配藥箱中的加熱裝置，將清洗液溫度加熱至55 ℃以上。

d. 清洗液輸送完成后，立即關閉爐頂排氣閥，投入蒸汽加熱器，開啟清洗循環(huán)泵。

e. 在水冷壁前墻疏水聯(lián)箱后接一路臨時管到清洗臨時管道上，有效改善前墻水冷壁循環(huán)加強問題；同時增加配藥箱的藥品濃度，輔助加強爐底加熱系統(tǒng)，提高清洗液溫度，滿足清洗過程中的溫度控制要求，保證清洗效果和質(zhì)量。

5 結(jié)論及建議

節(jié)流孔板發(fā)生移位是造成該次EDTA化學清洗中前墻溫度偏低的主要原因。同時，對現(xiàn)場預測不周、工藝過程控制不當以及系統(tǒng)劃分不科學造成單側(cè)回路管線長、流路不暢是影響前墻溫度偏低的重要原因。為保證EDTA化學清洗效果和質(zhì)量建議如下：

a. 在采用EDTA清洗過程中建議對關鍵的質(zhì)監(jiān)點必須嚴把質(zhì)量關，做好事故預想，特別要對節(jié)流孔板的安裝嚴格驗收；

b. 建議在鍋爐EDTA清洗過程進行嚴密監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)問題并采取應對措施，比如投加鍋爐蒸汽加熱系統(tǒng)或改善清洗液流動情況，盡可能減少清洗溫度偏低導致的負面影響，確保得到良好的清洗效果。

參考文獻：

[1] 姜 麗.基建鍋爐的低溫EDTA化學清洗[J].清洗世界，2008，24(1):8-10.

[2] DL/T 794-2001，火力發(fā)電廠鍋爐化學清洗導則[S].

[3] 竇照英.電力工業(yè)清洗技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.