低压蒸汽锅炉化学清洗

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摘要：介绍了化学清洗时的清洗设备类型、垢样采集、重点介绍了此类锅炉的清洗工艺。包括管线配置、流程、洗液的组成、洗液浓度的分析、钙铁离子浓度的现场检测结果、清洗温度的控制、清洗终点评价方法。钝化温度、浓度的选择及废液的处理。最后对整个清洗的评价得出结论。

关键词：锅炉、化学清洗

中图分类号：TK223文献标识码： A 文章编号：

前言

山海关机务段低压蒸汽锅炉型号SZL4-1.25-AⅡ，额定蒸发量4T/H,额定蒸汽压力1.25MPa。安装运行后五年内没有清洗过，水质为山海关自来水，没有经过水质处理。2012--2013年开始用煤量增加到原来的1.8倍，后经打开人孔查看上下炉筒结垢、锈蚀严重，垢层厚度不等，最薄处1mm，最厚处6mm，取样初步判定为碳酸盐、硅酸盐、铁锈混合物。部分铁锈为难溶的磁性氧化铁锈。

锈样分析方案及清洗方案

打开换热器人孔看到管壁结垢严重，取样测锈垢厚平均3-4mm，结锈垢量1.5kg/m2,换热面积约为340 m2，锈垢量为510kg。大约用酸需要2.5吨。将采集的垢样做定性分析，以便确定清洗药剂及药剂用量。定性分析由中昊（大连）化工研究设计院有限公司分析中心完成，锈物以三氧化二铁、四氧化三铁为主及碳酸盐、硅酸盐混合垢，定性分析的目的是为了确定垢锈物的主要成分，以便选择清洗药剂，而定量分析的目的是为了确定垢物的量，以此确定药剂的用量。在实验室做垢锈溶解实验时，利用恒温水浴循环清洗，酸液过量，温度设定为55℃。洗液选用单一无机酸加剥离剂和无机酸加剥离剂、助洗剂两种。实验结果表明：单一无机酸加剥离剂酸洗时一部分盐垢很快溶解，另用一部分无变化，铁锈溶解较慢，循环10小时还有未溶解的锈垢。无机酸加剥离剂、助洗剂酸洗时，碳酸盐垢全部溶解，适当加热后，其它锈垢在循环8小时后全部溶解。由实验得知以下结果：

（1）清洗时需要加热进行，加热温度控制适当。

（2）清洗过程中需随时补加缓蚀剂，使缓蚀剂浓度始终控制在一定浓度范围内，防止清洗剂腐蚀锅炉基体。

（3）清洗过程中密切检测三价铁离子的峰值，严格控制三价铁离子浓度在1200mg/L以下，超过1500mg/L时加入还原剂使三价变成二价【6】。

（4）清洗过程中条件允许时可以适当排放清洗废液，去除一些清洗杂质（试验时清洗液很浑浊、有很多泥沙）。

2．反应机理

这次清洗采用的无机酸作为清洗剂在清洗领域有很广泛的应用，首先：其亲和力较强，能和大多数腐蚀产物发生反应。其次：价格比较便宜，清洗成本低。助洗剂可以在水中分解出x-离子，能够络合四氧化三铁及硅酸根等腐蚀产物，同时加入的助洗剂可以减少清洗时无机酸对设备的点蚀，腐蚀穿孔，可以使无机酸对设备腐蚀均匀化。反应方程如下:

(1)Fe3++nX-=FeXN

(2) Fe3++nY-=FeYN

(3) Fe2++nX-= FeXN

(4) Fe2++nY-=FeYN

3.清洗工艺

3.1清洗液组成

本次清洗采用无机酸、助洗剂、剥离剂与缓蚀剂清洗组成，加热时缓慢升温，温度控制在一定范围内。

3.2清洗流程

说明

本流程图为蒸汽锅炉清洗工艺流程图

管线配管为普通碳钢

具体配管视现场制定

循环洗液低进高出

3.3清洗步骤

循环水系统注水循环,检查漏点.然后加入剥离剂循环,清除污物,运行12小时排空.再次注水(利用蒸汽加热控制温度55℃),加入缓蚀剂,运行1小时建立缓蚀膜层【5】,然后加入无机酸，药剂加入量以补水量计,循环清洗。以与锅炉同材质标准试片测定腐蚀率，试片重量28.0328 g，规格50mm*25mm*3mm。清洗过程中严格监测循环药液温度（不允许高于65℃），每半小时检测一次无机浓度，保持无机酸浓度在一定范围内，每一小时检测一次铁Fe3+浓度，控制Fe3+浓度在1500mg/l以下。如果Fe3+超标，则应加入还原剂使Fe3+变Fe2+，如氯化亚锡、联氨、抗坏血酸等【2】【3】。加热清洗过程中的缓蚀剂控制逐渐消耗和分解，需经常补加，减缓酸对设备的腐蚀。本次清洗共持续8小时，在7月10日晚20:00结束清洗，加热温度、清洗剂浓度及Fe3+浓度如下表：

3.4 清洗终点

清洗终点的评价可依据清洗时清洗药液浓度、总铁含量、及pH值的变化来确定。此次清洗到晚17:00以后不再加药。由18:00点到19:30点共测3次无机酸浓度。其变化不大，分析结果数值变化接近0.02%，接近反应终点【2】。铁离子浓度达到峰值后变化不大，由分析数据可知接近反应终点，由于是蒸汽锅炉，因此化学清洗时一定要考虑过洗因素，结束清洗。。

3.5 中和钝化

用碱中和清洗液，首先注水排酸到废液槽，在废液槽中用碱中和酸液。系统进水冲洗，测定铁离子浓度为3.2mg/l。含铁量低于20mg/l。在系统中加入碱液调整pH值9-10。在调整pH值时，适当加入一些氢氧化钠是可行的，但须控制好氢氧化钠的质量分数。当加入量在0.3%以下时，其对设备的腐蚀可以忽略【4】。

加入钝化剂，本次清洗采用复合型钝化剂，在60℃时运行7小时，钝化结束。

3.6废液处理

清洗后的废液须经处理后，达到排放标准后才能排放，包括悬浮物的去除，重金属离子的去除，COD值及pH值的达标，悬浮物要小于100mg/l,COD值小于100 mg/l，pH值6-9，亚硝酸钠含量小于1 mg/l，为此加入絮凝剂，使大颗粒絮凝沉降下来并吸附废液中的有机物分子，使COD值降低。然后加入氢氧化钠，在PH值大于9的条件下沉淀重金属离子，沉淀24小时后排出澄清液到备用废液桶中，加入盐酸酸化处理使pH值达到6以下，加入次氯酸钠，加入量为2.6kg/m3,使有机物和亚硝酸钠与次氯酸钠反应，反应过程中用泵不停搅拌，反应要求在12小时以上，然后测定COD值及亚硝酸钠含量，达标排放。如不达标继续加入少量次氯酸钠，循环反应，直至达标【1】【3】。

4.效果评价

（1）清洗后打开封头，看到清洗后的蒸汽锅炉铁锈去除率在97%以上，壁间形成一层完整的钝化膜。取出试片，可见表面光滑无点蚀。加入前的碳钢试片重量28.0328g，洗后试片经处理重量27.9505g，试片面积 0. 00295㎡。 清洗8小时腐蚀率为：

K=(W1-W2)/FT=(28.0328-27.9505)/0.00295*8 = 3.4872 g/㎡h

其中，W1---------------------------------清洗前重量 (g)

W2---------------------------------清洗后重量 (g)

F----------------------------------试片表面积 (㎡)

t----------------------------------清洗时间 （h）

根据清洗腐蚀标准，清洗后腐蚀率低于腐蚀标准。清洗钝化后设备加入保护防腐蚀液保护待用。

（2）打压试验，清洗效果检查完成后进行打压试验，封闭人孔，进出口阀门关闭，排污阀关闭，减压阀封闭后注水打压，试压压力1.2MPa保持3小时无泄压、无泄漏。

5.结论

蒸汽锅炉可以采用化学清洗，整个清洗过程可以在24小时内完成，使生产的减停降到最低。用无机酸清洗蒸汽锅炉是可行的。清洗费用相对较低，缓蚀剂的配伍合理，对设备损伤很小。缺点是废液须经处理才能达标排放。

作者简介：

丛志栋 男（1974，10～），工程师，毕业于大连水产学院（现大连海洋大学），就职于中昊（大连）化工研究设计院有限公司。目前主要从事于化工防腐方面的工程施工、生产及技术咨询等工作。

参 考 文 献

[1]中华人民共和国国家标准污水处理排放标准GB8978--1996

[2]防腐蚀实用技术 下册 化学工业部防腐蚀技术咨询服务中心等联合出版

[3]梁治齐化学清洗实用技术化学工业出版社

[4]窦照英钝化监测及亚硝酸钠钝化的ph值 化学清洗 1998.1

[5]陈杰、陈子华锅炉化学清洗导则 国家电力公司研究院 2001.12

[6]任建新化学清洗 兰州.甘肃科技出版社1993