呂茹

(山東百年電力發(fā)展股份有限公司，山東龍口265700)

0 引言

山東百年電力公司3～6號(hào)鍋爐均為武漢鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的汽包鍋爐，投運(yùn)于上世紀(jì)90年代，3號(hào)、4號(hào)鍋爐型號(hào)為WGZ-670/140-2型，6號(hào)鍋爐為WGZ-670/13.7-6型，爐水采用低磷酸鹽處理工藝。由于鍋爐結(jié)垢量和清洗年限均已達(dá)到清洗要求，于2007—2009年分別進(jìn)行了化學(xué)清洗，其中6號(hào)，3號(hào)鍋爐采用的是聯(lián)氨鈍化工藝，而4號(hào)鍋爐采用過(guò)氧化氫工藝。這兩種不同的鈍化工藝給鍋爐啟動(dòng)后的爐水水質(zhì)帶來(lái)截然不同的影響，6號(hào)和3號(hào)鍋爐啟動(dòng)后水質(zhì)較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有恢復(fù)，6號(hào)鍋爐隨后還出現(xiàn)了嚴(yán)重的磷酸鹽隱藏現(xiàn)象，而4號(hào)鍋爐啟動(dòng)后水質(zhì)很快轉(zhuǎn)入正常狀態(tài)。

1 鍋爐運(yùn)用聯(lián)氨鈍化工藝實(shí)例

1.1 6號(hào)鍋爐

2007年，6號(hào)鍋爐化學(xué)清洗，采用聯(lián)氨工藝進(jìn)行鈍化。清洗結(jié)束后驗(yàn)收，除垢率92.53%，金屬腐蝕速率3.30 g/(m2·h)，因測(cè)試方法所限沒(méi)有對(duì)鈍化膜的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。鍋爐啟動(dòng)后，爐水呈渾濁狀，pH值最低5.98，鐵含量最大21 250 ug/L。經(jīng)大量排污換水、添加磷酸三鈉和氫氧化鈉，爐水水質(zhì)在鍋爐點(diǎn)火46 h之后轉(zhuǎn)入正常。此后，爐水磷酸鹽含量持續(xù)偏低(0.4 mg/L以下，有時(shí)甚至檢測(cè)不到)，出現(xiàn)了較嚴(yán)重的磷酸鹽隱藏現(xiàn)象，在機(jī)組升降負(fù)荷時(shí)，磷酸鹽含量最大相差約10幾倍。在隨后的幾個(gè)月內(nèi)，通過(guò)進(jìn)行多次模擬小試及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整試驗(yàn)，將爐水處理方式調(diào)整為低氫氧化鈉處理，在運(yùn)行中使鋼鐵逐步產(chǎn)生永久性鈍化膜，從而減緩鍋爐腐蝕，爐水磷酸鹽隱藏現(xiàn)象逐步得以消除。

1.2 3號(hào)鍋爐

2008年，3號(hào)鍋爐化學(xué)清洗，清洗工藝與6號(hào)鍋爐相同，也是采用聯(lián)氨進(jìn)行鈍化。驗(yàn)收時(shí)用酸性硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)檢驗(yàn)鈍化膜耐蝕性，各點(diǎn)變色時(shí)間均小于10 s。開(kāi)機(jī)后黑渾樣水持續(xù)了2天，經(jīng)大量排污換水之后，爐水肉眼看起來(lái)澄清，過(guò)濾后有細(xì)微顆粒狀黑渣，給水、凝結(jié)水、蒸汽的SiO2含量超標(biāo)。之后，利用機(jī)組調(diào)峰停運(yùn)的機(jī)會(huì)進(jìn)行了整爐換水，重新點(diǎn)火后采取了對(duì)鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行低濃度堿煮洗方案，向爐內(nèi)加入磷酸三鈉和氫氧化鈉的混合液，控制磷酸根含量為8～10 mg/L，pH值10～11，煮洗48 h，期間每隔4 h底部排污1次。之后，爐水水質(zhì)逐步得到改善，給水、凝結(jié)水、蒸汽的各項(xiàng)指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。鍋爐轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行階段后，吸取6號(hào)鍋爐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)爐水采用了低氫氧化鈉處理方式，沒(méi)有發(fā)生磷酸鹽隱藏現(xiàn)象。

1.3 推論

在鍋爐化學(xué)清洗中，鈍化階段是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。無(wú)論采用無(wú)機(jī)酸還是有機(jī)酸進(jìn)行鍋爐化學(xué)清洗，在除去各種垢類(lèi)和腐蝕產(chǎn)物的同時(shí)，也使金屬表面轉(zhuǎn)化為活化狀態(tài)，極易產(chǎn)生腐蝕。6號(hào)、3號(hào)鍋爐化學(xué)清洗后出現(xiàn)的爐水含鐵量持續(xù)超標(biāo)以及磷酸鹽隱藏等異?，F(xiàn)象，說(shuō)明鍋爐化學(xué)清洗鈍化階段沒(méi)有在金屬內(nèi)表面形成有效、完整的鈍化膜，致使裸露部分的金屬出現(xiàn)腐蝕所致。由此可見(jiàn)，在鍋爐化學(xué)清洗工作中，鈍化階段是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，如果鈍化工藝選擇不當(dāng)，將影響整個(gè)清洗的效果，甚至導(dǎo)致清洗工作的失敗。

鈍化質(zhì)量不好給后續(xù)化學(xué)監(jiān)督工作帶來(lái)許多問(wèn)題。鍋爐清洗工作中鈍化質(zhì)量不好將直接影響啟動(dòng)后的水汽品質(zhì)，如爐水鐵含量偏高、磷酸鹽隱藏等異?，F(xiàn)象均可能發(fā)生，從而導(dǎo)致鍋爐熱力系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢與積鹽，為此，化學(xué)監(jiān)督工作者就要付出很多的心血對(duì)爐水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整、恢復(fù)。

2 鍋爐運(yùn)用過(guò)氧化氫鈍化工藝實(shí)例

連續(xù)兩臺(tái)鍋爐的化學(xué)清洗工作均不成功給我們敲響了警鐘。2009年4月，在4號(hào)鍋爐即將清洗之前，作為清洗工作的業(yè)主單位，主動(dòng)進(jìn)行大量小試，并參與了鍋爐整個(gè)清洗方案的制定，對(duì)每個(gè)工藝尤其是鈍化工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)、篩選，最終和乙方達(dá)成一致，在4號(hào)鍋爐化學(xué)清洗中選用過(guò)氧化氫鈍化工藝。5月10日、11日，4號(hào)鍋爐化學(xué)清洗工作順利完成，過(guò)氧化氫鈍化工藝的可靠性得到了充分的驗(yàn)證。

2.1 鈍化工藝小型試驗(yàn)

對(duì)于汽包鍋爐來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的鈍化方法有聯(lián)氨法、亞硝酸鈉法、過(guò)氧化氫法和丙酮肟法等。丙酮肟成本太高，亞硝酸鈉不符合環(huán)保要求，因此我們選用聯(lián)氨法和過(guò)氧化氫法進(jìn)行比較性小試。

2.1.1 試驗(yàn)方法

將用氨基磺酸清洗干凈并用檸檬酸漂洗過(guò)的4號(hào)鍋爐水冷壁管樣分別放入500 mL盛有一定濃度的聯(lián)氨和過(guò)氧化氫溶液的燒杯內(nèi)，燒杯放入恒溫水浴堝中，根據(jù)表1要求調(diào)整溶液溫度、pH值，采用浸泡模擬試驗(yàn)法，分別對(duì)聯(lián)氨和過(guò)氧化氫兩種鈍化方法進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，每30 min測(cè)試溶液pH值、聯(lián)氨含量，一旦低于工藝要求立即進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)加(因試驗(yàn)時(shí)測(cè)試過(guò)氧化氫含量的藥品不全，試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有對(duì)過(guò)氧化氫含量進(jìn)行檢測(cè)，也沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)加)。鈍化結(jié)束后，將試驗(yàn)管樣取出暴露于大氣中，觀察管樣。

表1 聯(lián)氨和過(guò)氧化氫鈍化工藝控制條件

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

小型試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 聯(lián)氨和過(guò)氧化氫鈍化工藝試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

從試驗(yàn)結(jié)果可看出，兩種鈍化工藝形成的鈍化膜，過(guò)氧化氫明顯優(yōu)于聯(lián)氨。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，加之工期時(shí)間要求，確定在4號(hào)鍋爐化學(xué)清洗中使用過(guò)氧化氫鈍化工藝。

2.2 4號(hào)鍋爐清洗鈍化工藝實(shí)例

2.2.1 鈍化過(guò)程

5月11日，在對(duì)4號(hào)鍋爐進(jìn)行氨基磺酸清洗、檸檬酸漂洗之后，加氨水調(diào)節(jié)pH值至9.5～10，然后加入過(guò)氧化氫至0.5%，溫度維持在53～57℃，對(duì)鍋爐開(kāi)始進(jìn)行鈍化。鈍化過(guò)程中每30 min化驗(yàn)pH、溫度、H2O2含量，不滿(mǎn)足工藝要求時(shí)立即進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)加。6 h后，排空鈍化液，立即打開(kāi)汽包人孔門(mén)并拆除臨時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)干燥。

由于過(guò)氧化氫容易分解，我們建議在清洗泵入口處采用耐腐蝕插桶泵加入，使過(guò)氧化氫直達(dá)被鈍化金屬的表面。清洗公司因故沒(méi)有采納我們的建議，實(shí)際操作時(shí)，過(guò)氧化氫由人工自清洗箱頂部加入，實(shí)際加入量約為0.6%。

2.2.2清洗效果檢查

(1)汽包內(nèi)部狀況如圖1所示。自旋風(fēng)分離器百葉窗以上部位呈不均勻銹色，其余部位呈銀灰色，無(wú)殘余垢。汽包底部有少量黑色沉積物，進(jìn)行了人工清理。

圖1 化學(xué)清洗后汽包內(nèi)狀況

(2)水冷壁內(nèi)部如圖2所示。內(nèi)壁呈灰色，鈍化膜完整，無(wú)二次銹蝕，無(wú)過(guò)洗現(xiàn)象。對(duì)水冷壁管進(jìn)行了殘余垢量分析，清洗除垢率為96.57%，鈍化膜酸性CuSO4點(diǎn)滴試驗(yàn)，變色時(shí)間為13～22 s，鈍化膜耐蝕性檢驗(yàn)為優(yōu)良。

圖2 化學(xué)清洗后的水冷壁管

(3)下聯(lián)箱內(nèi)壁呈灰色，個(gè)別部位有浮銹，底部有少量黑色沉積。

(4)金屬平均腐蝕速率為3.18 g/(m2·h)。

上述檢查結(jié)果符合DL/T794-2001《火電廠(chǎng)鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》要求，對(duì)本次鍋爐化學(xué)清洗質(zhì)量評(píng)定為優(yōu)良。

2.2.3 鍋爐化學(xué)清洗后的啟動(dòng)

5月18日，4號(hào)鍋爐點(diǎn)火，初始給水、爐水渾濁，過(guò)濾后有細(xì)小黑灰色顆粒，其pH值7.79，鐵含量為1 800 ug/L。向爐內(nèi)連續(xù)加氫氧化鈉，同時(shí)開(kāi)大連排，加強(qiáng)定排，6 h后爐水澄清，pH值為9.30，鐵含量為139 ug/L，至滿(mǎn)負(fù)荷8 h，爐水、給水、凝結(jié)水、蒸汽等各水質(zhì)均已合格。之后，爐水處理轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行階段的低磷酸鹽處理。自開(kāi)始統(tǒng)計(jì)汽水品質(zhì)合格率開(kāi)始至6月20日1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，爐水鐵含量平均值為112.8 ug/L(共測(cè)試16次，剔除1次因細(xì)小黑渣影響出現(xiàn)的峰值)，之后爐水鐵含量一直在10～30 ug/L之間，未出現(xiàn)磷酸鹽隱藏現(xiàn)象，其他水質(zhì)均在期望值范圍內(nèi)。

3 兩種鈍化工藝比較

1)從鈍化膜質(zhì)量來(lái)看，過(guò)氧化氫鈍化工藝優(yōu)于聯(lián)氨。

2)從鍋爐化學(xué)清洗后水質(zhì)恢復(fù)情況來(lái)看，過(guò)氧化氫鈍化工藝明顯優(yōu)于聯(lián)氨鈍化。

3)從鈍化階段用時(shí)來(lái)看，聯(lián)氨鈍化工藝用時(shí)48 h，過(guò)氧化氫鈍化僅用時(shí)6 h，對(duì)于清洗工期緊張的鍋爐顯然過(guò)氧化氫工藝是較佳選擇。

4)聯(lián)氨鈍化溫度較高，90～95℃，過(guò)氧化氫鈍化溫度較低，53～57℃。從鍋爐安全的角度考慮，汽包內(nèi)溫度應(yīng)小于50℃才允許打開(kāi)汽包人孔門(mén)，若清洗結(jié)束急于打開(kāi)汽包檢查清洗結(jié)果，過(guò)氧化氫顯然是較好選擇。

5)聯(lián)氨毒性較強(qiáng)，而過(guò)氧化氫是環(huán)境友好型化學(xué)藥劑。

4 結(jié)論

在鍋爐化學(xué)清洗工作中，鈍化工藝是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)引起業(yè)主和清洗單位的高度重視。

過(guò)氧化氫法是一種溫度較低且鈍化效果較好的鈍化工藝，無(wú)環(huán)境污染，成本低，時(shí)間較短，是一種值得推廣的鈍化劑。

[1]竇照英.電力工業(yè)清洗技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.