两步法清洗硫酸钙垢的分析

汪坤，陈志刚，杜宗强

(1.云南电力技术有限责任公司，昆明 650217;2.云南电网公司电力研究院，昆明 650217)

1 前言

某电厂#2锅炉为DG130/3.82－5型单汽包、中压、自然循环煤粉炉，大修期间对水冷壁进行割管检查，水冷壁管垢量达1736.85 g/m2，垢成份分析结果可以看出，水冷壁中垢的主要成分是硫酸钙和氧化铁。氧化铁垢可以通过传统的盐酸化学清洗技术去除。硫酸钙垢具有质地坚硬、溶解度低、与基体连接紧密的特点，采用传统的盐酸化学清洗技术难以去除。两步法清洗，即第一步碱洗采用碳酸钠将硫酸钙转化成碳酸钙，第二步酸洗采用盐酸对碳酸钙垢和氧化铁垢进行化学清洗。两步法化学清洗实现了锅炉中氧化铁垢、硫酸钙垢的快速、彻底清洗，且具有清洗效果好、操作简单、成本较低的特点。

2 化学清洗原理

2.1 碱洗原理

一般难溶电解质 (AmBn)，其溶解平衡通式为:

在298.15 K时，硫酸钙的溶度积Kspθ=4.93×10－5，碳酸钙的溶度积Kspθ=2.80 ×10－9［2］。

因此，硫酸钙在298.15 K时的溶解度为:7×10－3mol/L。

因此，碳酸钙在298.15 K时的溶解度为:5.29×10－5mol/L。

沉淀转化的实质是溶解度大的沉淀转化为溶解度小的沉淀。以上计算表明碳酸钙的溶解度远小于硫酸钙的溶解度，可以通过碳酸钠将硫酸钙转化为易溶于酸的碳酸钙，反应方程式如下:

2.2 酸洗原理

酸能与通过碱洗转化成的碳酸钙垢反应，将固体钙转化成离子钙，同时生成水和二氧化碳，反应方程式如下:

3 两步法清洗的控制关键点

1)采用两步法对硫酸钙垢进行化学清洗需要通过碱洗步骤将硫酸钙水垢彻底转化成碳酸钙垢，如果转化不彻底势必影响后续的酸洗效果。

2)在碱洗过程中，需要控制好碱洗反应时间和温度，碱洗温度控制在45℃ ～65℃之间，每个回路的碱洗时间控制在5小时左右。

3)碱洗结束后进行酸洗的 前期，由于酸液的加入将会产生大量二氧化碳气泡，应严格控制加酸浓度和加酸量，防止因排气不畅而发生不安全事件。

4)在酸洗过程中，酸洗温度控制在55℃ ～60℃之间，每个回路的酸洗时间控制在3～4小时，酸洗总时间不超过12小时。

4 清洗效果及评价

该电厂采用两步法对锅炉水冷壁、省煤器进行了化学清洗。经过碳酸钠碱洗、盐酸酸洗后，测量腐蚀指示片平均腐蚀速率为3.18 g/(m2·h)，腐蚀总量为34.98 g/m2。通过对水冷壁热负荷最高部位的水冷壁进行割管检查，金属表面清洁，无水垢、氧化物、焊渣等残留物，无过洗现象，无点蚀及二次锈。本次清洗除垢率大于99.0%，水冷壁内部形成一层肉眼可见的灰黑色保护膜，所有指标均优于标准要求。实践证明两步法是清洗锅炉中硫酸钙垢的有效方法。

5 结束语

通过对#2锅炉两步法清洗前后的运行参数对比发现，清洗后锅炉的排烟温度降低了7～8℃，在同等条件下发电煤耗降低了约3.5～4.0 g/KW·h，节约发电成本，取得了显著的经济效益。两步法清洗对去除锅炉水冷壁垢成份主要为硫酸钙的垢有很好的效果，对其它以硫酸钙垢为主要成份的垢样化学清洗具有一定的借鉴意义。

［1］DL/T 794－2001.火力发电厂锅炉化学清洗导则［Z］.

［2］天津大学无机化学教研室编.无机化学 (第三版)［M］.高等教育出版社，2002.