雙壓直流干燒式余熱鍋爐化學(xué)清洗工藝探討

司艷華

中國電建集團核電工程有限公司 山東 濟南 250102

1 前言

近年來,隨著全球市場經(jīng)濟的發(fā)展對電力需求日益增加,電站設(shè)備的更新?lián)Q代、升級改造是滿足電力需求的重要措施,新建電站鍋爐在啟動前必須進行化學(xué)清洗,以清除設(shè)備內(nèi)部一些腐蝕產(chǎn)物、雜質(zhì),以及出廠時涂抹的防銹劑等,保證鍋爐內(nèi)部清潔。

2 項目工程概述

公司承建的沙特shaybah 2×350MW 燃?xì)饴?lián)合循環(huán)改造項目工程地處沙特阿拉伯境內(nèi)南部沙漠腹地,隸屬于沙特阿美石油公司,該項目是在原燃?xì)鈫窝h(huán)發(fā)電模式的基礎(chǔ)上改造成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電模式(設(shè)計三拖一模式),進而滿足新增石油分離設(shè)施的電力需求。

3 化學(xué)清洗的目的

化學(xué)清洗對新建鍋爐降低能耗、提高熱效率、控制腐蝕及預(yù)防爆管等有重要意義,良好的清洗效果是實現(xiàn)上述意義的重要保證;因此根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備技術(shù)文件,確定具體化學(xué)清洗方案,取得良好的清洗效果。

4 鍋爐化學(xué)清洗范圍和特點

該項目鍋爐是雙壓直流干燒式余熱鍋爐,要求鍋爐范圍內(nèi)的所有設(shè)備(包括省煤器、蒸發(fā)器和分離器等設(shè)備)及附屬管道等都要參加化學(xué)清洗,所以該鍋爐化學(xué)清洗對于我們是機遇,也是挑戰(zhàn)。

鍋爐汽水系統(tǒng)高壓、中壓兩個部分屬于并聯(lián)設(shè)計,可同時產(chǎn)生高壓過熱蒸汽和中壓過熱蒸汽,同時送入汽輪機進行做功,同時驅(qū)動高壓和中壓汽輪機,能最大限度的把熱能轉(zhuǎn)化成機械能;因此我們設(shè)計兩條清洗回路也是并聯(lián)方式,即可逐條清洗也可同時清洗。

鍋爐都是模塊化成套設(shè)備,設(shè)備內(nèi)部都涂有防銹油,便于長期保存,也是必須進行化學(xué)清洗重要因素之一,每臺鍋爐包括3大模塊;其模塊化設(shè)計使鍋爐結(jié)構(gòu)更緊湊、體積更小,便于運輸和現(xiàn)場快速安裝。

另外鍋爐分離器下部排污管是球形收口設(shè)計,是清洗時污物易沉積的地方,并已在沙特其他電站出現(xiàn)類似情況,如果不能徹底排出,運行時將會帶入蒸汽系統(tǒng)損壞系統(tǒng)及重要設(shè)備,因此我們需要針對鍋爐特點改進清洗工藝保證內(nèi)部清潔。

5 化學(xué)清洗工藝的探討與改進

為了做好該項目化學(xué)清洗工作,組織進行了多次深入探討,制定三步走戰(zhàn)略,主要內(nèi)容如下：

5.1 鍋爐設(shè)備供應(yīng)商對化學(xué)清洗要求

鍋爐設(shè)備供應(yīng)商化學(xué)清洗指導(dǎo)文件中首先對清洗藥劑做了特別要求,在堿洗去油脂階段要求選用磷酸三鈉、硝酸鈉、氫氧化鈉和表面活性劑等混合藥劑;在酸洗階段可選用氫氟酸、鹽酸、檸檬酸和EDTA 中的一種酸劑;鈍化階段指定用雙氧水藥劑;其次不同清洗階段對液體流速要求：在水沖洗階段液體流速近似于0.5m/s,在堿洗、酸洗和鈍化階段液體流速近似于0.2m/s,流速太高或太低都會影響清洗效果。

5.2 制定化學(xué)清洗方案

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和相關(guān)技術(shù)資料制定該項目鍋爐化學(xué)清洗方案,方案采用水沖洗、堿洗、酸洗和鈍化等步驟組合清洗,藥劑采用鍋爐廠家指定藥劑,清洗各階段藥劑濃度、溫度、時間及化驗指標(biāo)等具體參數(shù)依據(jù)業(yè)主標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,判定清洗合格標(biāo)準(zhǔn)為：腐蝕深度小于600mpy(單位：毫英寸/年)。

清洗設(shè)備和臨時管道根據(jù)現(xiàn)場實際情況及鍋爐特點進行優(yōu)化設(shè)計、布置,每臺鍋爐設(shè)計為蒸汽側(cè)、水側(cè)等2條清洗回路,回路采用母管制并聯(lián)設(shè)計,回路可單獨清洗也可同時進行清洗,考慮當(dāng)?shù)厮Y源匱乏,采取2條回路同時清洗;另外鍋爐之間也采用母管制并聯(lián)設(shè)計,每臺鍋爐清洗完成后能有效隔離,不影響系統(tǒng)恢復(fù)和下一臺鍋爐的正常清洗工作。

化學(xué)清洗各階段廢液處理方案采用加對應(yīng)酸、堿中和處理PH 值達到7-8后,排至指定蒸發(fā)池中,經(jīng)原廠工業(yè)廢水處理設(shè)施處理后達標(biāo)排放。

5.3 實踐中進行清洗工藝改進

2018年3月11日開始進行#1機組3臺余熱鍋爐化學(xué)清洗工作,在實踐中以清洗方案為基礎(chǔ)進行清洗工藝改進,改進部分提交業(yè)主批準(zhǔn)后作為方案補充附件,旨在提高清洗質(zhì)量,保證清洗效果,主要改進部分如下：

1)改用氮氣代替除鹽水頂出廢液,進一步節(jié)約用水

由于項目地處沙漠腹地,水資源相當(dāng)匱乏,水比油貴,由于原設(shè)施有氮氣制備系統(tǒng),并在每臺鍋爐附近都設(shè)有氮氣接口這一便利條件,決定采用氮氣代替除鹽水頂出堿洗、酸洗及鈍化等清洗階段的廢液,能進一步有效節(jié)約用水,同時解決了除鹽水中溶解氧給鍋爐造成二次腐蝕的問題,對鍋爐起到良好的階段性保護。

2)腐蝕深度測試采用在線監(jiān)測裝置,全程監(jiān)測腐蝕情況

腐蝕情況判定標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)完全不同,國內(nèi)采用《鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》中規(guī)定腐蝕速率小于8g/m2.h,總腐蝕量小于80g/m2為合格標(biāo)準(zhǔn),而沙特采用歐美標(biāo)準(zhǔn)腐蝕深度小于600mpy(單位：毫英寸/年,換算關(guān)系：1mpy=0.003ρg/m2.hρ-金屬相對密度7.9g/dm3)為合格標(biāo)準(zhǔn);由于現(xiàn)場準(zhǔn)確測量試片腐蝕深度難度較大,結(jié)果不能真實反應(yīng)腐蝕情況,因此討論決定采用腐蝕深度在線監(jiān)測裝置,該裝置裝設(shè)在清洗回水母管上,試片安裝在裝置里面,把試片參數(shù)及清洗參數(shù)輸入裝置,清洗過程中每半小時記錄一次腐蝕數(shù)據(jù),全程監(jiān)測腐蝕情況。

3)使用內(nèi)窺鏡代替割管,檢查清洗效果

沙特阿美石油公司標(biāo)準(zhǔn)中要求在鍋爐設(shè)備代表性部位進行割管檢查,但是該爐是模塊化成套設(shè)備,選擇省煤器、蒸發(fā)器或分離器等代表性的部位割管在現(xiàn)場無法實現(xiàn);經(jīng)研究決定采用先進的內(nèi)窺鏡代替割管,在省煤器、蒸發(fā)器和分離器附近選擇6處儀表點(儀表暫不安裝)放入內(nèi)窺鏡,可以直觀檢查鍋爐內(nèi)部鈍化膜成膜及污物殘留情況。

6 結(jié)論

4月5日完成了3臺余熱鍋爐的化學(xué)清洗工作,經(jīng)沙特阿美石油公司、鍋爐設(shè)備供應(yīng)商、總承包商、清洗分包商等聯(lián)合檢查確認(rèn)清洗效果完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求,鈍化膜成膜情況良好,腐蝕深度平均為265.5mpy＜600mpy(單位：毫英寸/年),內(nèi)部無污物殘留,取得良好的清洗效果。