冲渣循环水管道结垢原因分析及化学清洗

程一杰，于志勇，曹求洋，许金刚，王光辉，陈建伟

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江杭州310014）

冲渣循环水管道结垢原因分析及化学清洗

程一杰，于志勇，曹求洋，许金刚，王光辉，陈建伟

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江杭州310014）

通过分析冲渣循环水系统历史运行参数和检查割管垢样，得出冲渣循环水系统出力下降的主要原因是冷渣水管和冲洗水管结垢严重。分析得到垢的主要成分为钙镁垢，清洗采用HCl+缓蚀剂+渗透剂。清洗后，冷渣水管和冲洗水管管壁洁净，冷渣水泵出口压力由0.80 MPa降至0.65 MPa，工作电流由70 A上升至89 A，系统恢复了出力，达到预期的清洗效果。

冲渣；循环管道；化学清洗

1 系统概述

浙江华能玉环电厂拥有国内首台1 000 MW超超临界机组，现总装机容量为4×1 000 MW。为节约用水及环保考虑，玉环电厂冲渣供水系统采用闭式循环系统，冲渣过程的溢流水由每台炉设置的溢流水池收集，通过溢流水泵输送到沉淀池进行澄清处理。经过沉淀，沉淀池上层水溢流至贮水池，贮水池后配置冷渣水泵和冲洗水泵，输送回冲渣系统进行循环使用。系统运行中蒸发、损失及物料带走部分水，由工业水补充。冲渣循环水系统设1座沉淀池，1座有效容积为1 000 m3贮水池，2台冷渣水泵提供冲渣冷却水，2台冲洗水泵提供除渣区域地坪冲洗水。另外沉淀池、贮水池底部各设置2台排污泵，将各自底部的泥浆打入煤泥沉淀池。冷渣水管、冲洗水管和溢流水管均长约300 m。冲渣循环水系统流程如图1所示。

图1 冲渣循环水系统流程

2 系统结垢原因分析

玉环电厂2#机组的冲渣循环水系统管道因腐蚀结垢于2012年重新更换。运行3 a来冲渣循环水系统出力明显下降，冷渣水泵出口压力由0.65 MPa上升至0.80 MPa，冷渣水泵电流由90 A降至70 A。2015年10月对2#机组进行检修改造，割管检查，冷渣水管管径DN 150 mm，管内垢厚度约为4~5 cm；冲洗水管管径DN 80 mm，管内垢厚度约为0.5 cm。

取出部分垢样进行能谱分析，对应的EDS能谱数据如表1所示。

表1 垢样的EDS能谱分析数据

由表1得知该垢样主要为钙、镁的碳酸盐垢和硫酸盐垢，还含有一定量硅垢、铝垢及管道腐蚀产物。冲渣水pH较高，循环使用过程中，渣水中的OH-和工业补水中HCO3-反应生成CO32-，当CO32-浓度和Ca2+/Mg2+浓度的浓度积大于CaCO3/MgCO3溶度积常数时，就会和水中硬度离子生成CaCO3和MgCO3沉淀〔1〕。这些沉淀物在管壁中不断累积沉积，由外向内形成结垢层〔2〕。

3 清洗方案的确定

3.1 清洗剂配方

因垢样主要为碳酸盐垢，所以选用盐酸作为清洗剂的主要成分〔3〕。为了控制盐酸对管道和其他设备的腐蚀，严格控制盐酸浓度并添加一定浓度的缓蚀剂TSX-04。盐酸溶垢过程会产生CO2气体，使酸液与管垢隔离，影响酸液溶垢的均匀性，故添加一定量渗透剂OP-10，帮助清洗液渗透到垢内部，加强清洗效果〔4〕。确定清洗剂配方为1%~2%（质量分数，下同）HCl+0.3%~0.5%缓蚀剂+0.05%渗透剂。此外，酸洗过程会产生较多气泡，需备足够量的消泡剂。

3.2 清洗系统及设备

为简化安装工艺，在清洗过程中充分利用电厂已有设备。清洗系统设计包括：（1）清洗用水用沉淀池工业水补水，利用临时潜水泵引入贮水池。（2）贮水池作为配药池，通过加药泵将盐酸、缓蚀剂、渗透剂等加至贮水池。（3）冷渣水泵和冲洗水泵作为清洗泵，清洗冷渣水管和冲洗水管。（4）冷渣水管进捞渣机处隔断，接临时管至清洗箱顶部。冲洗水管接临时管至清洗箱底部，对清洗时沉渣进行搅动。（5）清洗箱出口接溢流水泵，溢流水泵作为清洗泵清洗溢流水管，清洗箱作为缓冲点收集沉渣。（6）沉淀池收集溢流水泵清洗废液和部分沉渣。（7）在冷渣水管和冲洗水管始端和末端分别安装监视管，共4根监视管。清洗系统如图2所示。

3.3 清洗流程

采用半开式清洗方式。清洗流程为贮水池注水→管路水冲洗→酸洗配药→管路酸洗→清洗效果检查→酸洗液中和→管路酸洗后冲洗。管路水冲洗分两段冲洗，分别为贮水池→冷渣水泵→冷渣水管→清洗箱、贮水池→冲洗水泵→冲洗水管→清洗箱；酸洗循环回路为贮水池→冷渣水泵/冲洗水泵→冷渣水管/冲洗水管→清洗箱→溢流水泵→沉淀池→临时潜水泵→贮水池。酸洗后冲洗流程为贮水池→冷渣水泵/冲洗水泵→冷渣水管/冲洗水管→清洗箱→溢流水泵→沉淀池。

图2 冲渣水化学清洗系统

4 化学清洗过程

4.1 管路水冲洗

打开工业水补水阀向沉淀池补水，然后使用临时潜水泵将工业水补入贮水池至600 m3左右。启动冷渣水泵和冲洗水泵，建立贮水池自循环。运行约10 min后，打开冷渣水管至清洗箱临时阀门，冲洗冷渣水管，此时出水量约为1/3管。当清洗箱液位至半液位后，关闭冷渣水管至清洗箱临时阀门，开启冲洗水管至清洗箱临时阀门，冲洗冲洗水管，至清洗箱至高液位。冲洗出水呈深灰色，含大量灰渣，在清洗箱中沉积。清洗后，30 m3清洗箱内沉积约4 m3灰渣。

4.2 管路酸洗

在贮水池中配制2%HCl+0.5%缓蚀剂+0.05%渗透剂清洗液。循环均匀后，建立酸洗通路。因酸洗前期冷渣水管和冲洗水管流量不足，需调节溢流水管至沉淀池阀门控制溢流水管流量，以便控制清洗箱液位。当沉淀池液位高时，启动临时潜水泵，建立酸洗循环。酸洗过程中分析冷渣水管和冲洗水管的pH、酸质量分数和硬度，如表2所示。

从表2来看，酸的质量分数、pH和硬度变化趋势符合化学清洗过程垢溶解和酸消耗规律。因清洗管道的垢量大、管道长，清洗前期酸液全部被消耗。当管道中的垢慢慢溶解后，回液酸度逐渐上升至平衡。最终冲洗水管硬度为48 mmol/L，冷渣水管硬度为89 mmol/L；冲洗水管残留酸的质量分数0.49%，冷渣水管残留酸的质量分数0.45%。

表2 清洗过程分析数据

4.3 清洗效果

清洗结束后对清洗效果进行检查。（1）拆下冲洗水管和冷渣水管监视管，监视管内表面无积垢，洁净无杂物。（2）清洗过程中，冷渣水泵出口压力和电流变化过程如表3所示。

表3 清洗中冷渣水泵的压力和电流变化过程

表3中，冷渣水泵出口压力由0.80 MPa逐渐下降至0.65 MPa，冷渣水泵电流由70 A逐渐上升至89 A，已达到冷渣水泵的设计工作电流（90 A）。表明清洗后冲渣循环水系统已恢复正常出力〔5〕。

（3）由腐蚀指示片计算出腐蚀速率和腐蚀总量，如表4所示。

表4 腐蚀指示片腐蚀速率

测得平均腐蚀速率为2.08 g/（m2·h），达到DL/T 794—2012《火力发电厂锅炉化学清洗导则》中规定的＜8 g/（m2·h）标准要求。

4.4 清洗废液处理及酸洗后管道冲洗

用临时潜水泵将沉淀池中的废液打入贮水池中，在贮水池中加入NaOH，将pH调节至6~9，通过冷渣水泵、冲洗水泵和溢流水泵将管道内残留酸液全部排至沉淀池内，然后用沉淀池排污泵将废水排入煤泥沉淀池进行处理。

5 结论

浙江华能玉环电厂2#机组底渣供水管道化学清洗方案设计合理，充分利用现场已有设备，清洗效果优良。化学清洗的顺利完成保证了机组的正常重新启动。（1）清洗系统设计利用底渣供水系统的冷渣水泵、冲洗水泵、溢流水泵作为清洗泵，简化清洗系统安装，为机组的重新启动节约时间。（2）清洗回路中增加清洗箱存渣，防止沉渣进入泵体及沉淀池，保护了正式系统设备。（3）化学清洗只能暂时解决冲渣水系统管道的结垢问题，控制冲渣水pH并投加阻垢剂才能从根本上解决管道的结垢问题。

［1］陈虹锦.无机与分析化学［M］.北京：科学出版社，2002：286-288.

［2］张凤兰.闭式循环冲渣水结构分析及运行管理［J］.江苏环境科技，2002，15（2）：9-10.

［3］喻亚非.锅炉化学清洗［M］.北京：中国电力出版社，2013：79-81.

［4］余子牛，唐复全.冲渣循环水系统管道不停运酸洗［J］.湖北电力，2005，29（12）：94-95.

［5］范培华，李祖军，华静，等.火力发电厂长距离输灰管道化学清洗［J］.清洗世界，2008，24（2）：14-16.

Analysis on the causes of slag circulating water pipe scaling and chemical cleaning

Cheng Yijie，Yu Zhiyong，Cao Qiuyang，Xu Jingang，Wang Guanghui，Chen Jianwei
（Electric Power Research Institute，State Grid Zhejiang Electric Power Co.，Hangzhou 310014，China）

By analyzing the historical operation parameters of the slag circulating water system and the inspected scale samples of cut pipes，it is know that the main causes of the output decrease of the slag circulating water system is that the cold slag water pipe scaling and washing water pipe scaling are serious.The main scale ingredients obtained from the analysis are calcium and magnesium scale.HCl+inhibitors+penetrant process has been used for its cleaning.By cleaning，when cold slag water pipe and rinsing water pipe walls are clean，the outlet pressure of the cold slag water pump decreases from 0.80 MPa to 0.65 MPa，and working current increases from 70 A to 89 A.The system has restored its output，achieving predicted cleaning effect.

slag washing；circulation pipes；chemical cleaning

TQ085+.4

B

1005-829X（2016）12-0115-03

程一杰（1989—），工程师，E-mail：364149941@qq.com。

2016-11-09（修改稿）