技术  锅炉结垢清洗原理及公式计算方法

如何清洗锅炉？清洗前应当按照技术和安全措施的要求做好各项准备工作(一)清洗单位在锅炉化学清洗前应当详细了解锅...

(一)清洗单位在锅炉化学清洗前应当详细了解锅炉的结构和材质，并且对锅炉内外部进行仔细检查，确定清洗方式和制订安全措施。

如果锅炉有泄漏或者堵塞等缺陷，应当采取有效措施预先处理。

(二)清洗前必须在锅炉受热面取有代表性的水垢样品进行分析，确定水垢类型，并且进行溶垢小型试验。对于额定工作压力大于或者等于3.8MPa的锅炉应当进行割管分析，并且进行模拟清洗小型试验，试验方法参照DL/T794《火力发电厂锅炉化学清洗导则》附录B。水垢定量分析参见SD202《火力发电厂垢和腐蚀产物分析方法》。

(三)清洗前应当根据锅炉的实际情况，由专业技术人员制订清洗方案，并且经过相关负责人审核、批准。

锅炉使用单位名称、锅炉型号、注册登记号、投运年限以及上次酸洗时间等锅炉设备状况，是否存在缺陷以及采取的措施锅炉结垢或者锈蚀的状况，包括水垢的分布、沉积物量或者厚度，水垢成分分析结果清洗范围和清洗工艺根据小型试验确定的清洗介质和工艺条件清洗系统图（包括循环系统、半开半闭式系统和开式系统）清洗所需要采取的节流、隔离、保护等措施清洗过程中应当监测和记录的项目及控制要求等清洗废液的排放处理安全及事故预防措施确保清洗中水、汽、电、通讯等充足、安全、可靠使用的措施清洗后锅炉各部位的残垢清理，清洗质量验收等

锅炉化学清洗时应当严格执行清洗方案。如果有特殊情况需要改变方案，应当经过原审核批准的负责人同意。

(四)确认化学监督所需试剂溶液准确有效，仪器仪表校验合格，化学清洗药品的质量和数量复验无误。

锅炉采用循环清洗时，其系统设置应当符合下列要求：

(一)清洗箱应当有足够的容积和强度；

(二)清洗泵宜选用耐腐蚀泵，并且满足循环清洗所要求的流速和扬程，同时现场还应当设有备用泵；

(三)清洗泵入口或者清洗箱出口应当装设滤网，滤网孔径应当小于5mm，并且有足够的通流截面；

(四)清洗系统的各管路应当有足够的流通截面积以保证清洗液流量。同时各回路的流速应当力求均匀，并且避免回路之间产生短路；

(五)锅炉顶部及封闭式清洗箱顶部应当装设排气管并且引至安全地点。排气管应当有足够的流通面积；

(六)清洗系统内的阀门应当灵活、严密，不含铜部件。过热器内应当充满合适的保护液。不参与清洗的系统、设备等都应当可靠隔离或者保护；

(七)清洗液配制和加热的装置应当操作方便、安全可靠。

(一)清洗介质的选择，应当根据垢的成分，锅炉设备的结构、材质，缓蚀剂的缓蚀效果，药剂的毒性和环境保护的要求等因素进行综合考虑，一般应当通过试验选用。常用清洗剂的选择及用量计算见附件2《常用清洗剂及其用量计算》；

(二)一般情况下不得利用回收的清洗液清洗锅炉，特殊情况下利用回收的清洗液清洗锅炉，其清洗液中总铁离子含量不得超过250mg/L，利用某些化工副产物的酸液清洗锅炉，必须预先对该酸进行金属腐蚀速度测定，如果其中含有容易引起金属腐蚀或者其它危害锅炉、影响安全的杂质，不得用于锅炉清洗；

(三)清洗时应当根据清洗介质、温度、锅炉材质等因素选择合适的缓蚀剂，缓蚀剂的缓蚀效率必须达到98×10-2以上，并且不发生氢脆、点蚀及其它局部腐蚀，同时应当尽量选择气味小、无毒害、性能稳定、水溶性及均匀性好的缓蚀剂；

(四)清洗中如果添加清洗助剂，应当预先测定所加助剂对缓蚀剂缓蚀效率的影响，确保加入助剂后金属的腐蚀速度和缓蚀剂的缓蚀效率符合本规则要求。

(五)清洗单位对库存的缓蚀剂应当定时进行缓蚀效率的复测，防止缓蚀剂失效。腐蚀速度和缓蚀效率的测定方法见附件3《金属腐蚀速度和缓蚀剂缓蚀效率的测定》及DL/T523《盐酸酸洗缓蚀剂应用性能评价指标及浸泡腐蚀试验方法》。

(一)清洗时必须在清洗系统中挂放腐蚀指示片，测定金属腐蚀速度和腐蚀量，具体要求见附件3《金属腐蚀速度和缓蚀剂缓蚀效率的测定》，指示片的制作见附件4《锅炉金属腐蚀指示片的制作》；

(二)清洗时必须加入合适的缓蚀剂，其浓度和使用方法根据产品说明和试验结果确定。未加缓蚀剂的酸洗液不得进入锅内；

(三)酸洗液中游离的Fe3+ 浓度过高时，应当加入合适的还原剂，一般工业锅炉宜控制Fe3+浓度小于或者等于750mg/L；电站锅炉宜控制Fe3+小于或者等于300mg/L；

(四)酸洗液最高浓度的控制应当确保金属腐蚀速度不受明显影响，严禁向锅内直接注入浓酸；

(五)酸洗时，锅炉炉管内酸洗液流速宜维持在 0.2～0.5m/s，最高不大于1m/s；

(六)酸洗时，酸洗液加温的最高温度控制必须保证缓蚀剂的缓蚀效率和金属腐蚀速度符合本规则的规定。除EDTA清洗外，严禁采用炉膛点火方式加热酸洗液，酸洗液加热时应当注意整个清洗系统的温度均匀，避免局部温度过高。酸洗液加热方法见附件5《酸洗液加热方法》

(七)酸洗时间从系统进酸洗液起到开始排酸，一般不宜超过10小时。对于结垢特别严重和难溶水垢，在缓蚀剂性能稳定，并且严格监督的情况下，可以适当延长酸洗时间，但酸洗后腐蚀指示片的腐蚀量不得超过允许值；

(八)当垢样中含铜时，必须采取合适的防止镀铜措施；

(九)酸洗后，顶排酸至漂洗钝化的水冲洗时间宜控制在4小时内。超过时间，应当采取相应的防锈蚀措施；

(十)锅炉化学清洗后应当尽快投入运行，如果20天内不能投入运行，应当采取相应的停炉保护措施。

(一)锅炉受热面被水垢覆盖80×10-2以上，并且水垢平均厚度达到1mm以上；

(二)锅炉受热面有严重的锈蚀。(一)碱洗（煮）过程：每4小时（接近终点时每1小时）测定碱洗液中的pH、总碱度和PO43-浓度；

(二)酸洗过程：开始时每30分钟（酸洗中间阶段每1小时）测定酸洗液中的酸浓度、Fe3+和Fe2+浓度。接近终点时，应当缩短测定间隔时间；

(三)水顶酸及中和水冲洗过程：后阶段每15分钟测定出口水的pH；

(四)钝化过程：每3～4小时测定钝化液中的pH和PO43-浓度。

上述项目的测定方法见附件6。(一)除垢效果，清洗以碳酸盐或者氧化铁为主的水垢，除垢面积应当达到原水垢覆盖面积的80×10-2以上，清洗硅酸盐或者硫酸盐水垢，除垢面积应当达到原水垢覆盖面积的60×10-2以上（水垢类型的鉴别见附表1）；

(二)用腐蚀指示片测定的金属腐蚀速度应当小于6g/（m2·h），腐蚀总量不大于80g/m2；

(三)金属表面形成较好的钝化保护膜，不出现明显的二次浮锈，并且无点蚀。(一)清洗后，应当打开锅筒和下联箱检查孔、直流炉的启动分离器和集箱手孔等，进行内部检查并彻底清除沉渣；

(二)检查监视管，判断清洗效果。必要时，对水冷壁、省煤器等进行割管检查，确定清洗效果；

(三)检查完毕后，恢复汽包内和系统中拆下的装置和部件，并撤掉堵头、隔板、节流装置等，使系统恢复清洗前状态。(一)被清洗的金属表面清洁，基本上无残留氧化物和焊渣，无镀铜现象，无明显金属粗晶析出的过洗现象；

(二)除垢率应当大于90×10-2；

(三)用腐蚀指示片测定的金属腐蚀速度应当小于8g/（m2·h），腐蚀总量不大于80g/m2；

(四)金属表面形成良好的钝化保护膜，不出现二次浮锈，无点蚀；

(五)固定设备上的阀门等不受到损伤。清洗废液必须经过处理，符合GB8978《污水综合排放标准》的规定后才能排放。严禁排放未经过处理的酸、碱清洗液，也不得采用渗坑、渗井和漫流等方式排放废液。

清洗废液的测定和处理方法参照DL/T 794《火力发电厂锅炉化学清洗导则》附录C6、附录D或者其他相关标准方法。清洗单位必须根据本单位具体情况制定切实可行的安全管理制度，有关清洗人员必须充分掌握安全操作规程，了解所使用的各种药剂的特性及急救方法，并且做好自身的防护。

清洗现场应当配备可靠的消防设备、安全灯、充足的照明、劳动保护用品、受伤处理的常规和急救药品，并且设置“严禁明火”等安全警示标志。

搬运浓酸、浓碱时，应当使用专用工具，禁止肩扛、手抱。直接接触苛性碱或者酸的人员和检修人员，应当穿戴专用的防护用品，尤其在配制清洗液时应当戴好防护眼镜或者防护面具。使用氢氟酸时应当佩戴防毒面具。

酸洗时不准明火作业，加药场地及锅炉顶部严禁吸烟及明火照明。锅炉作业检查时，应当使用安全照明。清洗过程中，应当有专人值班，定时巡回检查，随时检修清洗设备的缺陷。(一)对影响安全的扶梯、孔洞、沟盖板、脚手架等，做好妥善处理；

(二)清洗系统所有的连接部位应当安全可靠。阀门、法兰及水泵的盘根应当严密。清洗现场应当备有耐腐蚀的用于包扎管道、阀门的材料，以便漏酸时紧急处理；

(三)酸泵、取样点、监视管等附近应当设有用胶皮软管连接的清水水源和中和药剂，以备泄漏时冲洗、中和。

(一)新安装锅炉应当按照GB50273《工业锅炉安装工程施工及验收规范》的规定进行煮炉清洗。煮炉药剂及加药量应当符合锅炉技术文件的规定，当无规定时，可以根据锅内锈污程度按下表选用。注：(1)药品按100×10-2的纯度计算；

(2)磷酸三钠与氢氧化钠或者碳酸钠同时使用；

(3)胀接锅炉不宜用氢氧化钠煮炉。




(二)药品应当溶解并且稀释至一定浓度后方可加入锅内，配制和加入药液时必须注意安全。

(三)煮炉时，锅炉水位宜保持在水位表的最高可见水位，但不得使药液进入过热器。

(四)煮炉时间根据锅内锈污程度确定，一般为2～3天。升温升压的速度及保持压力的时间按照锅炉使用说明和操作规程进行。煮炉过程中，需要由底部排污2～3次。

(五)煮炉期间，应当定期对锅水取样分析（分析方法见附件6），当锅水碱度小于45mmol/L或者PO43-浓度大于500mg/L时，应当适当补加药剂。

(六)煮炉结束后，交替进行排污、上水，直到锅水达到运行标准，水温降至70℃以下，然后排尽锅水，打开检查孔，冲洗锅内各部位，清除锅筒、集箱内的沉积污物，确认排污阀无堵塞。

(七)煮炉后应当对清洗质量进行检查，锅内被清洗的金属表面应当清洁，无油污和锈斑，并且形成完整的钝化膜。

在用锅炉化学清洗除垢工艺包括碱煮转型、水冲洗、酸洗、酸洗后水冲洗、漂洗及钝化等。其中碱煮转型根据垢型确定是否进行，采用带压钝化的可以免做漂洗。

(一)化学清洗前，应当预先清除锅内堆积的沉渣和污物。如果有堵塞的管子应当尽量预先进行疏通。

(二)对于以硫酸盐为主或者以硫酸盐和硅酸盐混合的水垢，应当进行碱煮转型

根据水垢厚度和成分，将配成溶液的碳酸钠和磷酸三钠混合溶液加入锅内，使锅水中药剂浓度均匀地达到：Na2CO3：（0.3～0.6）×10-2；Na3PO4·12H2O：（0.5～1.0）×10-2（相当于PO43-浓度1250～2500mg/L)。锅炉缓慢升压，一般在5小时内使锅炉压力升至工作压力的50×10-2，并维持36～48小时。结垢严重的应当适当延长碱煮转型时间。煮炉期间，应当定期取样分析。当锅水总碱度低于45mmol/L，PO43-浓度小于1000mg/L时，适当补加碳酸钠和磷酸三钠 ;碱煮转型结束后，放尽碱液，用水冲洗至出口水pH小于9。酸洗液必须配成一定浓度后才能进入锅内。当采用盐酸或者硝酸清洗时，其浓度宜控制在（4～8）×10-2。添加氟化物助剂（氢氟酸或者氟化钠等）的浓度为（0.5～1.0）×10-2。

配制方法如下：将清洗系统的配药用水加热至预定温度后停止加热，待系统内水温稳定均匀后，加入缓蚀剂进行系统循环，至均匀后用酸泵或者酸喷射器向清洗箱内逐渐加入浓酸，边循环，边加酸至预定浓度。氟化物、渗透剂、还原剂等清洗助剂根据需要加入，所有的药剂都应当在清洗箱内溶解后再进入清洗循环系统；对于容量较小的锅炉，可以直接在清洗箱内将清洗液配成预定浓度，然后用清洗泵送入排空的锅炉内，进行循环清洗。一般工业锅炉酸洗时间为8～10小时，当接近预定酸洗时间时，应当根据下列分析结果判断酸洗终点，停止酸洗:

什么条件下停止酸洗酸洗液浓度趋于稳定,相隔30分钟，两次分析结果酸洗液浓度的绝对差值小于0.2×10-2；铁离子浓度基本趋于平衡酸洗结束后，不宜直接排空酸洗液，应当用清水迅速将锅内的酸洗液顶出。如果冲洗水量不足，也可以采用边排酸边上水（排酸速度不大于上水速度），至排出液的pH值为4～4.5。如果垢渣量较多，钝化前需要清渣，可以在水冲洗后期用适量稀碱液中和冲洗至排出液的pH＞7，然后打开所有检查孔进行清渣。酸洗后宜进行漂洗、钝化。如果不漂洗而直接钝化的，宜采用下述方法带压钝化：水冲洗或者清渣后，在系统循环下，加入Na3PO4·12H2O，使其浓度达到（1～2）×10-2，同时加入氢氧化钠调整pH至11～12，当锅内钝化液浓度均匀后停止循环。锅炉点火，缓慢升压至工作压力以下，保持压力钝化16小时以上。如果漂洗后钝化，将钝化液加热并且维持在80℃～95℃，钝化10小时以上。钝化后必须打开所有的检查孔，用人工彻底清理锅内已松动的残垢和沉渣，并且用压力射流水枪等冲洗工具逐根冲洗或者疏通炉管，使所有管子畅流无阻，防止残留垢渣脱落造成堵管。



碱洗

碱洗剂常用于新建锅炉煮炉钝化、锅炉酸洗工艺中的碱洗或者垢转型的碱煮以及小型锅炉的碱煮除垢等

新建锅炉进行碱煮或者酸洗前的碱洗时，碱洗液一般由氢氧化钠和磷酸三钠，或者磷酸三钠和磷酸氢二钠以及湿润剂等助剂组成。高压锅炉或者含奥氏体钢材料的锅炉，不宜采用氢氧化钠作主碱洗剂；运行锅炉清除硫酸盐垢和硅酸盐垢时，酸洗前需要进行碱煮转型，碱煮液一般由磷酸三钠和碳酸钠，或者磷酸三钠和氢氧化钠以及表面活性剂等助剂组成。

酸洗剂

对不同的水垢和金属材料，应当选用合适的酸洗剂和助溶剂，

对于碳酸盐水垢，一般采用盐酸清洗；对于硅酸盐水垢，可以在盐酸中添加氟化物（例如氢氟酸、氟化钠、氟化氢铵等）清洗；对于硫酸盐水垢或者硫酸盐与硅酸盐混合水垢，应当预先碱煮转型，然后用盐酸或者盐酸添加氟化物清洗；对于氧化铁垢，可以在盐酸中添加氟化物或者采用硝酸清洗；当垢样中含铜时，清洗液中应当添加防止镀铜的助剂。一般可选用盐酸加硫脲和氟化物等助剂，或者酸洗后用氨水加过硫酸铵清洗除铜；含奥氏体钢材料的锅炉，禁止使用盐酸清洗，一般可以选用EDTA、氨基磺酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、羟基乙酸等作清洗剂，同时选用的缓蚀剂和助剂等不宜含卤族元素。

主要清洗药品的用量计算

(一)碱洗、碱煮及钝化用药量计算：

m＝k·C·V·1000                                        (2-1)

式中：m ─ 以100×10-2纯度计的药剂用量，kg；

k ─ 药剂富裕系数，一般取1.2；

C ─ 需要配制的碱洗液或者钝化液质量分数浓度；

V ─ 需要配制的溶液体积，m3。

(二)盐酸（硝酸）除垢所需要的浓酸量计算

m酸＝（n·G·S·10-6＋α·V）/C浓                         (2-2)

式中：m酸─ 需要的浓酸量；

n ─ 清洗系数：清洗碳酸钙水垢时，采用盐酸为

0.73，采用硝酸为1.26；清洗氧化铁垢时，采用盐酸为1.26，采用硝酸为2.17；

G ─ 被清洗的垢量，g/m2；

S ─ 被清洗的面积，m2；

α─ 清洗后酸洗液中残余酸浓度，一般为（1～2）×10-2；

V ─ 清洗系统的酸洗液总量（近似为系统总体积），m3；

C浓 ─ 工业浓酸的质量分数浓度。

(三)EDTA清洗剂用量计算

mEDTA＝(3.8·G·S·10-6＋α·V)×1.1                      (2-3)

式中：mEDTA — 以100×10-2纯度计的EDTA用量，t；

3.8 — 清洗系数（即清洗1gFe3O4所需EDTA克数）；

G ─ 被清洗的垢量，g/m2；

S ─ 被清洗的面积，m2；

α─ 清洗后残余EDTA浓度，一般以1.5×10-2为宜；

V ─ 清洗系统的酸洗液总量（近似为总体积），m3；

1.1 ─ 药剂富裕系数。

柠檬酸用量计算也可参照此式，其中清洗系数为3.5。

(四)缓蚀剂用量计算：

m缓＝V·C                                                （2-4)

式中：m缓  缓蚀剂用量，kg；

V ─ 酸洗液体积，m3；

C ─ 酸洗液中缓蚀剂浓度，kg/m3。

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