沖渣循環(huán)水管道結(jié)垢原因分析及化學(xué)清洗

程一杰，于志勇，曹求洋，許金剛，王光輝，陳建偉

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江杭州310014）

沖渣循環(huán)水管道結(jié)垢原因分析及化學(xué)清洗

程一杰，于志勇，曹求洋，許金剛，王光輝，陳建偉

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江杭州310014）

通過分析沖渣循環(huán)水系統(tǒng)歷史運行參數(shù)和檢查割管垢樣，得出沖渣循環(huán)水系統(tǒng)出力下降的主要原因是冷渣水管和沖洗水管結(jié)垢嚴重。分析得到垢的主要成分為鈣鎂垢，清洗采用HCl+緩蝕劑+滲透劑。清洗后，冷渣水管和沖洗水管管壁潔凈，冷渣水泵出口壓力由0.80 MPa降至0.65 MPa，工作電流由70 A上升至89 A，系統(tǒng)恢復(fù)了出力，達到預(yù)期的清洗效果。

沖渣；循環(huán)管道；化學(xué)清洗

1 系統(tǒng)概述

浙江華能玉環(huán)電廠擁有國內(nèi)首臺1 000 MW超超臨界機組，現(xiàn)總裝機容量為4×1 000 MW。為節(jié)約用水及環(huán)?？紤]，玉環(huán)電廠沖渣供水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，沖渣過程的溢流水由每臺爐設(shè)置的溢流水池收集，通過溢流水泵輸送到沉淀池進行澄清處理。經(jīng)過沉淀，沉淀池上層水溢流至貯水池，貯水池后配置冷渣水泵和沖洗水泵，輸送回沖渣系統(tǒng)進行循環(huán)使用。系統(tǒng)運行中蒸發(fā)、損失及物料帶走部分水，由工業(yè)水補充。沖渣循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)1座沉淀池，1座有效容積為1 000 m3貯水池，2臺冷渣水泵提供沖渣冷卻水，2臺沖洗水泵提供除渣區(qū)域地坪沖洗水。另外沉淀池、貯水池底部各設(shè)置2臺排污泵，將各自底部的泥漿打入煤泥沉淀池。冷渣水管、沖洗水管和溢流水管均長約300 m。沖渣循環(huán)水系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 沖渣循環(huán)水系統(tǒng)流程

2 系統(tǒng)結(jié)垢原因分析

玉環(huán)電廠2#機組的沖渣循環(huán)水系統(tǒng)管道因腐蝕結(jié)垢于2012年重新更換。運行3 a來沖渣循環(huán)水系統(tǒng)出力明顯下降，冷渣水泵出口壓力由0.65 MPa上升至0.80 MPa，冷渣水泵電流由90 A降至70 A。2015年10月對2#機組進行檢修改造，割管檢查，冷渣水管管徑DN 150 mm，管內(nèi)垢厚度約為4~5 cm；沖洗水管管徑DN 80 mm，管內(nèi)垢厚度約為0.5 cm。

取出部分垢樣進行能譜分析，對應(yīng)的EDS能譜數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 垢樣的EDS能譜分析數(shù)據(jù)

由表1得知該垢樣主要為鈣、鎂的碳酸鹽垢和硫酸鹽垢，還含有一定量硅垢、鋁垢及管道腐蝕產(chǎn)物。沖渣水pH較高，循環(huán)使用過程中，渣水中的OH-和工業(yè)補水中HCO3-反應(yīng)生成CO32-，當CO32-濃度和Ca2+/Mg2+濃度的濃度積大于CaCO3/MgCO3溶度積常數(shù)時，就會和水中硬度離子生成CaCO3和MgCO3沉淀〔1〕。這些沉淀物在管壁中不斷累積沉積，由外向內(nèi)形成結(jié)垢層〔2〕。

3 清洗方案的確定

3.1 清洗劑配方

因垢樣主要為碳酸鹽垢，所以選用鹽酸作為清洗劑的主要成分〔3〕。為了控制鹽酸對管道和其他設(shè)備的腐蝕，嚴格控制鹽酸濃度并添加一定濃度的緩蝕劑TSX-04。鹽酸溶垢過程會產(chǎn)生CO2氣體，使酸液與管垢隔離，影響酸液溶垢的均勻性，故添加一定量滲透劑OP-10，幫助清洗液滲透到垢內(nèi)部，加強清洗效果〔4〕。確定清洗劑配方為1%~2%（質(zhì)量分數(shù)，下同）HCl+0.3%~0.5%緩蝕劑+0.05%滲透劑。此外，酸洗過程會產(chǎn)生較多氣泡，需備足夠量的消泡劑。

3.2 清洗系統(tǒng)及設(shè)備

為簡化安裝工藝，在清洗過程中充分利用電廠已有設(shè)備。清洗系統(tǒng)設(shè)計包括：（1）清洗用水用沉淀池工業(yè)水補水，利用臨時潛水泵引入貯水池。（2）貯水池作為配藥池，通過加藥泵將鹽酸、緩蝕劑、滲透劑等加至貯水池。（3）冷渣水泵和沖洗水泵作為清洗泵，清洗冷渣水管和沖洗水管。（4）冷渣水管進撈渣機處隔斷，接臨時管至清洗箱頂部。沖洗水管接臨時管至清洗箱底部，對清洗時沉渣進行攪動。（5）清洗箱出口接溢流水泵，溢流水泵作為清洗泵清洗溢流水管，清洗箱作為緩沖點收集沉渣。（6）沉淀池收集溢流水泵清洗廢液和部分沉渣。（7）在冷渣水管和沖洗水管始端和末端分別安裝監(jiān)視管，共4根監(jiān)視管。清洗系統(tǒng)如圖2所示。

3.3 清洗流程

采用半開式清洗方式。清洗流程為貯水池注水→管路水沖洗→酸洗配藥→管路酸洗→清洗效果檢查→酸洗液中和→管路酸洗后沖洗。管路水沖洗分兩段沖洗，分別為貯水池→冷渣水泵→冷渣水管→清洗箱、貯水池→沖洗水泵→沖洗水管→清洗箱；酸洗循環(huán)回路為貯水池→冷渣水泵/沖洗水泵→冷渣水管/沖洗水管→清洗箱→溢流水泵→沉淀池→臨時潛水泵→貯水池。酸洗后沖洗流程為貯水池→冷渣水泵/沖洗水泵→冷渣水管/沖洗水管→清洗箱→溢流水泵→沉淀池。

圖2 沖渣水化學(xué)清洗系統(tǒng)

4 化學(xué)清洗過程

4.1 管路水沖洗

打開工業(yè)水補水閥向沉淀池補水，然后使用臨時潛水泵將工業(yè)水補入貯水池至600 m3左右。啟動冷渣水泵和沖洗水泵，建立貯水池自循環(huán)。運行約10 min后，打開冷渣水管至清洗箱臨時閥門，沖洗冷渣水管，此時出水量約為1/3管。當清洗箱液位至半液位后，關(guān)閉冷渣水管至清洗箱臨時閥門，開啟沖洗水管至清洗箱臨時閥門，沖洗沖洗水管，至清洗箱至高液位。沖洗出水呈深灰色，含大量灰渣，在清洗箱中沉積。清洗后，30 m3清洗箱內(nèi)沉積約4 m3灰渣。

4.2 管路酸洗

在貯水池中配制2%HCl+0.5%緩蝕劑+0.05%滲透劑清洗液。循環(huán)均勻后，建立酸洗通路。因酸洗前期冷渣水管和沖洗水管流量不足，需調(diào)節(jié)溢流水管至沉淀池閥門控制溢流水管流量，以便控制清洗箱液位。當沉淀池液位高時，啟動臨時潛水泵，建立酸洗循環(huán)。酸洗過程中分析冷渣水管和沖洗水管的pH、酸質(zhì)量分數(shù)和硬度，如表2所示。

從表2來看，酸的質(zhì)量分數(shù)、pH和硬度變化趨勢符合化學(xué)清洗過程垢溶解和酸消耗規(guī)律。因清洗管道的垢量大、管道長，清洗前期酸液全部被消耗。當管道中的垢慢慢溶解后，回液酸度逐漸上升至平衡。最終沖洗水管硬度為48 mmol/L，冷渣水管硬度為89 mmol/L；沖洗水管殘留酸的質(zhì)量分數(shù)0.49%，冷渣水管殘留酸的質(zhì)量分數(shù)0.45%。

表2 清洗過程分析數(shù)據(jù)

4.3 清洗效果

清洗結(jié)束后對清洗效果進行檢查。（1）拆下沖洗水管和冷渣水管監(jiān)視管，監(jiān)視管內(nèi)表面無積垢，潔凈無雜物。（2）清洗過程中，冷渣水泵出口壓力和電流變化過程如表3所示。

表3 清洗中冷渣水泵的壓力和電流變化過程

表3中，冷渣水泵出口壓力由0.80 MPa逐漸下降至0.65 MPa，冷渣水泵電流由70 A逐漸上升至89 A，已達到冷渣水泵的設(shè)計工作電流（90 A）。表明清洗后沖渣循環(huán)水系統(tǒng)已恢復(fù)正常出力〔5〕。

（3）由腐蝕指示片計算出腐蝕速率和腐蝕總量，如表4所示。

表4 腐蝕指示片腐蝕速率

測得平均腐蝕速率為2.08 g/（m2·h），達到DL/T 794—2012《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》中規(guī)定的＜8 g/（m2·h）標準要求。

4.4 清洗廢液處理及酸洗后管道沖洗

用臨時潛水泵將沉淀池中的廢液打入貯水池中，在貯水池中加入NaOH，將pH調(diào)節(jié)至6~9，通過冷渣水泵、沖洗水泵和溢流水泵將管道內(nèi)殘留酸液全部排至沉淀池內(nèi)，然后用沉淀池排污泵將廢水排入煤泥沉淀池進行處理。

5 結(jié)論

浙江華能玉環(huán)電廠2#機組底渣供水管道化學(xué)清洗方案設(shè)計合理，充分利用現(xiàn)場已有設(shè)備，清洗效果優(yōu)良?；瘜W(xué)清洗的順利完成保證了機組的正常重新啟動。（1）清洗系統(tǒng)設(shè)計利用底渣供水系統(tǒng)的冷渣水泵、沖洗水泵、溢流水泵作為清洗泵，簡化清洗系統(tǒng)安裝，為機組的重新啟動節(jié)約時間。（2）清洗回路中增加清洗箱存渣，防止沉渣進入泵體及沉淀池，保護了正式系統(tǒng)設(shè)備。（3）化學(xué)清洗只能暫時解決沖渣水系統(tǒng)管道的結(jié)垢問題，控制沖渣水pH并投加阻垢劑才能從根本上解決管道的結(jié)垢問題。

［1］陳虹錦.無機與分析化學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2002：286-288.

［2］張鳳蘭.閉式循環(huán)沖渣水結(jié)構(gòu)分析及運行管理［J］.江蘇環(huán)境科技，2002，15（2）：9-10.

［3］喻亞非.鍋爐化學(xué)清洗［M］.北京：中國電力出版社，2013：79-81.

［4］余子牛，唐復(fù)全.沖渣循環(huán)水系統(tǒng)管道不停運酸洗［J］.湖北電力，2005，29（12）：94-95.

［5］范培華，李祖軍，華靜，等.火力發(fā)電廠長距離輸灰管道化學(xué)清洗［J］.清洗世界，2008，24（2）：14-16.

Analysis on the causes of slag circulating water pipe scaling and chemical cleaning

Cheng Yijie，Yu Zhiyong，Cao Qiuyang，Xu Jingang，Wang Guanghui，Chen Jianwei
（Electric Power Research Institute，State Grid Zhejiang Electric Power Co.，Hangzhou 310014，China）

By analyzing the historical operation parameters of the slag circulating water system and the inspected scale samples of cut pipes，it is know that the main causes of the output decrease of the slag circulating water system is that the cold slag water pipe scaling and washing water pipe scaling are serious.The main scale ingredients obtained from the analysis are calcium and magnesium scale.HCl+inhibitors+penetrant process has been used for its cleaning.By cleaning，when cold slag water pipe and rinsing water pipe walls are clean，the outlet pressure of the cold slag water pump decreases from 0.80 MPa to 0.65 MPa，and working current increases from 70 A to 89 A.The system has restored its output，achieving predicted cleaning effect.

slag washing；circulation pipes；chemical cleaning

TQ085+.4

B

1005-829X（2016）12-0115-03

程一杰（1989—），工程師，E-mail：364149941@qq.com。

2016-11-09（修改稿）