高垢量直流锅炉的化学清洗

熊 斌，祝郦伟

（浙江省电力试验研究院， 杭州 310014）

高垢量直流锅炉的化学清洗

熊 斌，祝郦伟

（浙江省电力试验研究院， 杭州 310014）

某发电厂 2 号机组在 168 h 连续运行期间出现锅炉多根炉管爆管现象， 最后查明系垂直水冷壁内大量陈旧氧化铁脱落导致水冷壁管弯头堵塞进而引起锅炉爆管， 锅炉结垢量高达 1 093 g/m2。 分析原因后，采用国内首创的催化柠檬酸低温清洗工艺成功去除了系统内残留的氧化铁。机组再次启动后，锅炉运行安全稳定。

直流炉；化学清洗；高垢量；氧化铁

某发电厂 600MW 燃煤发电机组，锅炉为东方 锅 炉 厂 制 造 的 DG1900/25.4-Ⅱ型 超 临 界 直 流锅炉， 168 h 试运期间出现锅炉多根炉管爆管现象。 机组停机后检查发现， 水冷壁直管段约 150根炉管严重堵塞， 约 20根管子出现较严重的过热现象。爆管的直接原因是锅炉垂直水冷壁内大量氧化铁脱落，堆积在水冷壁弯头，引起炉管堵塞，最终因局部水流不畅而导致爆管。为了保证机组安全经济运行，必须立刻进行锅炉化学清洗。

1 清洗工艺的选择

对锅炉水冷壁管垢成分的分析测试结果见表1，垢量达 1 093.5 kg/m2，垢成分以氧化铁（Fe2O3）为主。 超临界机组结构复杂、设备材质种类较多，对清洗介质的选择有严格要求。盐酸对奥氏体钢易产生氯脆效应和应力腐蚀，在高参数机组上已不宜使用。在直流炉的化学清洗中，氢氟酸、EDTA 和柠檬酸是比较常用的安全清洗介质。氢氟酸清洗工艺对氧化铁垢溶解能力强，但因为对环境的影响巨大， 目前已停止使用。 EDTA 酸洗需要较高的温度（通常在 110℃以上）， 锅炉必须点火升温，辅助系统复杂。柠檬酸清洗工艺系统简单，酸洗液中铁含量过高，且溶液 pH 值大于 4时易产生柠檬酸铁沉淀， 影响酸洗效果[1]。

表1 水冷壁管垢成分分析%

考虑垢的主要成分为氧化铁，并且锅炉不具备点火条件，通过小型试验后决定采用催化柠檬酸低温清洗工艺。柠檬酸是目前大型锅炉酸洗中常用的一种有机酸，腐蚀速率低，对难溶性铁垢有一定的去除能力。

传统柠檬酸清洗温度一般控制在 90～98℃，在柠檬酸中添加氨水调节 pH 值在3.5～4。 从传统柠檬酸清洗工艺发展而来的催化柠檬酸清洗工艺， 清洗温度控制在 60～80℃， 不需添加氨水调节 pH 值， 清洗全过程 pH 值稳定且具有以下特点：

（1）节省燃料成本。催化柠檬酸清洗温度控制在 60～80℃， 通过辅助蒸汽加热即可达到，避免了柠檬酸清洗需要锅炉点火的限制。以每次酸洗耗用柴油 15 t计，仅燃料成本节约近 10 万元。

（2）缩短检修工期。 受传统清洗工艺锅炉点火条件的制约，化学清洗只能在所有检修工作基本完成后进行， 一般需要单独安排 2～3 天。催化柠檬酸低温清洗工艺简化了临时系统的安装，可以与机组检修穿插进行，不再需要单独安排工期，便于电厂统筹安排，优化工期。

（3）简化清洗过程。 传统的柠檬酸清洗， 需要在现场用氨水调节 pH 值至 3.5～4。 由于氨水的挥发性、刺激性和腐蚀性，使清洗药品运输和现场的配制都有一定的危险性[2]。 催化柠檬酸清洗工艺不需要添加氨水调节 pH 值，工艺控制简单，清洗过程大为简化。

正式实施化学清洗前，通过小型试验确定了催化柠檬酸低温清洗工艺，酸洗小型试验采用的清洗剂为催化柠檬酸（6%～8%）， 缓蚀剂为柠缓 1号（0.2%～0.4%）， 清洗温度为 60～80℃。 试验结果见表2。

表2 化学清洗小型试验数据

2 清洗工艺过程

2.1 清洗范围及回路

此次酸洗的目的主要是去除水冷壁部位的氧化铁。为避免高压管路的切割和焊接，决定将省煤器也纳入清洗范围，利用省煤器进口管路上预留的化学清洗接口，安装临时系统。

清洗范围包括省煤器、水冷壁下联箱、螺旋水冷壁、中间集箱、垂直水冷壁、启动分离器、贮水箱以及本体系统内的管道集箱等。

冲洗回路：除盐水—凝结水泵—临时管—省煤器入口—水冷壁—启动分离器—贮水箱—大气扩容器—排放。酸洗回路：酸洗箱—酸洗泵—临时管—省煤器入口—水冷壁—启动分离器—贮水箱—临时管—酸洗箱。

2.2 清洗过程

采用两步清洗法，整个酸洗过程分5个步骤进行。

（1）水冲洗。利用凝泵做动力，通过临时管线对锅炉本体进行大流量水冲洗，至排水澄清透明结束。

（2）第一阶段循环酸洗。启动酸洗泵，按酸洗回路建立清洗循环，在清洗箱内投辅汽加热。清洗温度维持在 70℃左右，清洗过程中的分析化验数据见表3。

表3 第一阶段循环酸洗分析化验数据

（3）水冲洗。 当酸洗液中 Fe 含量上升到大于6 500mg/L 时， 第一阶段酸洗结束， 用除盐水对锅炉本体进行顶排式冲洗， 至排水 pH试纸显示由绿色变无色时结束。

（4）第二阶段循环酸洗。 经过一次置换后， 清洗范围内的大部分氧化铁已去除，进行第二阶段循环酸洗，彻底去除系统中残留的氧化铁。清洗过程中分析化验数据见表4。

表4 第二阶段循环酸洗分析化验数据

在第二阶段循环酸洗后期，酸洗液取样澄清透明，呈青绿色，无清洗初期的黑色粉末残渣。拆下监视管检查清洗效果，样管内附着的氧化铁已经全部溶解，无残留，无挂壁。

（5）漂洗钝化。 考虑到机组酸洗后离投运尚有数日的系统恢复时间，采用低浓度柠檬酸加双氧水钝化工艺保养锅炉。

漂 洗 工 艺 参 数 ： 0.1% ～0.3% 催 化 柠 檬 酸 ，0.1%缓蚀剂； 漂洗时间 2 h， 中间通过换水， 始终控制 Fe 在 100mg/L 以下。

漂洗后期， 用氨水调节漂洗液 pH 值在 9.5～9.6， 加入 0.1%～0.2%双氧水， 开始钝化， 时间持续1 h。

2.3 清洗效果检查

钝化完成且清洗液放空后，立即使用压缩空气吹扫锅炉本体系统，并对所有的水冷壁管进行拍片检查和割管抽检，通过内窥镜检查确认酸洗效果。图1、 图2为清洗前后的内窥镜照片， 对比可见，水冷壁管内氧化皮全部清除，清洗后管内表面洁净，无沉积和过洗现象。

图1 清洗前内窥镜拍摄的水冷壁管照片

图2 清洗后内窥镜拍摄的水冷壁管照片

取出腐蚀指示 片， 计算腐蚀速率为 1.2 g/（m2·h），小 于 化 学 清 洗 导 则 8 g/（m2·h）的 标 准 。表面无二次锈蚀和点蚀，呈钢灰色，清洗评定等级“优良”。

更换原过热涨粗及爆管的 22根炉管后， 其余 150 余根严重堵塞的水冷壁管经过此次化学清洗全部畅通，且内表面无沉积，为机组的安全运行创造了良好的条件。

3 结论和建议

以往高垢量锅炉的化学清洗，一般多采用盐酸清洗工艺。近几年，随着电力工业的发展，高参数、大容量的超临界机组已经逐步成为电网的主力型机组之一，由于超临界机组使用了大量的合金钢，盐酸清洗工艺已经不能采用。

根据火电厂锅炉化学清洗导则要求，直流锅炉运行期间垢量达到 200～300 g/m2就应该进行化学清洗[1]， 该机组高达 1 093 g/m2的垢量实属罕见。本次催化柠檬酸清洗的成功经验表明，超临界机组的锅炉清洗采用催化柠檬酸低温清洗工艺，是一个既经济又合理的选择。

[1]DL/T 794-2001 火 力 发 电 厂 锅 炉 化 学 清 洗 导 则[S]. 北京：中国电力出版社，2001.

[2]温 镇.600 MW 机 组超 临 界 直流 锅 炉 的化 学 清 洗[J].清洗世界，2008，24（3）∶9-12.

[3]滕 维 忠 ， 郭 俊 文 ， 柯 于 进 ， 等.华 能 沁 北 电 厂 2 × 600 MW超临界机组热力系统的化学清洗[J].热力发电，2007，36（2）∶73-75.

（本文编辑：徐 晗）

Chem ical Cleaning of Severe Scaling Once-through Boiler

XIONG Bin， ZHU Li-wei
（Zhejiang Electrical Power Test and Research Institute,Hangzhou 310014， China）

Many water wall tubes of Unit 2 boiler exploded in a power plant during the 168 h operation.It is found that a large amount of old ferric oxide falls off verticalwater wall and that causes blockage in water wall tube bend which leads to boiler tube explosion.And the amount of scale in boiler is as high as 1 093 g/m2. After the reason is found,residual iron oxide in the system is successfully removed using a pioneering lowtemperature catalytic citric acid.The unit starts again and is in safe and stable operation.

once-through boiler； chemical cleaning； severe scaling； ferric oxide

TM621.8

： B

： 1007-1881（2010）07-0036-03

2010-01-07

熊 斌（1982-）， 男， 江西南昌人， 助理工程师，从事发电厂化学专业调试工作。