超临界直流锅炉EDTA低温清洗的探讨

文_王喜林 裴文林 李爱丽 国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司

国内某电厂2×630MW机组1#锅炉型号为DG-2020/25.4-Ⅱ1型超临界直流炉、单炉膛、螺旋管圈水冷壁、一次中间再热、全钢构架悬吊结构锅炉。该机组于2008年12月投运,2019年检查1#机组水冷壁管垢最大垢量达288g/m2,所割取的6根管样向火侧垢量均超过了《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T794-2012)中规定的直流炉清洗标准200g/m2，且锅炉投入运行时间符合导则中直流炉清洗间隔年限要求。根据结垢量和运行年限，为确保锅炉受热面内表面清洁、防止受热面因结垢腐蚀，提高锅炉热效率、改善水汽品质，需对1#锅炉炉本体进行化学清洗。

1 清洗方案

1.1 静态小型试验

本次化学清洗范围：省煤器、水冷壁系统、启动分离器系统,总水容积为209m3。

试验目的：检验EDTA对锅炉水冷壁管内污垢清洗能力，得出缓蚀剂最佳用量及用法，得出水冷壁管内污垢垢量。

药品种类：EDTA、还原剂、酸洗缓蚀剂、氨水。

试验方法：分组配置溶液，取六段样管及腐蚀试片分别放入烧杯，在水浴锅中加热并保持90℃，开始计算酸洗时间，并观察记录沉积物剥离反应情况。12h后将试片取出，洗净、干燥、称重，计算腐蚀速率。在静态试验12h后，样管表面清洁干净，无点蚀及二次锈。试验结果如表1所示。

表1 静态小型试验数据

静态小型试验结论：水冷壁样管垢量约249.22g/m2。在90℃条件下，可以较快较好的将水冷壁样管清洗干净，小型试验中检测缓蚀剂的缓蚀速率为0.22g/m2·h，小于《化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及试验方法》（DLT523-2007）中规定EDTA静态腐蚀速率小于1.5g/m2·h要求，同时测定缓蚀剂的缓蚀效率为99.49%。

通过静态实验选定EDTA铵盐（初始浓度4%～6%）低温清洗钝化工艺。

1.2 清洗系统流程

本次清洗系统采用省煤器入口连进水，361阀前断开接回水，整个清洗循环过程与锅炉正常运行过程大致相同，采用大流量高扬程清洗泵。为保证冲洗效果，将水冷壁下联箱两头端盖割除，以便尽可能将水冷壁底部残留杂质冲出，冲洗时采用分步冲洗，先冲省煤器，再冲水冷壁和启动系统。详见图1。

图1 清洗系统图

2 清洗过程

2.1 水冲洗

省煤器冲洗流程：清洗箱→清洗泵→加热器→临时管道→部分给水管道→省煤器→水冷壁下联箱→临时管道→排放至机组排水槽水冷壁及启动系统冲洗流程：清洗箱→清洗泵→加热器→临时管道→部分给水管道→省煤器→水冷壁下联箱→水冷壁→启动分离器→储水罐→361阀前断口处（机侧零米）→临时管道→排放至机组排水槽。

2.2 加热升温试验

锅炉上水启动清洗循环泵，维持水位，投蒸汽进行循环加热，升温至85～95℃之间。记录升温时间及升温速度。此阶段加强系统检查，如发现泄漏应及时进行消缺处理。

2.3 EDTA铵盐清洗

升温试验完成后，利用化学清洗泵建立循环，维持系统温度75℃以上，开始加药。利用加药装置加入缓蚀剂和还原剂，循环1h后开始加EDTA铵盐，并加氨水调节pH值4.5～5.5之间。系统升温达到85℃后清洗计时，维持系统温度80℃以上，循环清洗10～12h。清洗过程中，严格检测EDTA浓度、总铁浓度、pH值和温度等参数指标，每小时分析1次，并做好记录（表2），保证清洗终点时EDTA浓度大于1%。根据现场分析检测结果及监视管清洗情况，以系统中铁离子的浓度稳定作为酸洗终点的判断。

表2 EDTA清洗记录

2.4 钝化及排液

EDTA酸洗结束后，向清洗系统加入适量氨水，使清洗液pH值达到8.5～9.5之间，维持系统温度80℃以上，钝化4～6h。之后打开系统各排污门和排空气门，将清洗废液排放至临时储液罐内。

2.5 保护液冲洗

酸洗钝化液排空后，在清洗箱内配制pH 大于10的保护液，通过清洗泵打入锅炉，循环冲洗1～2h后排放至机组排水槽。

3 清洗效果评价

根据《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T794-2012)，对锅炉化学清洗效果进行了检查，检查结果如下：

①有清洗后的监视管照片（图2）可见，割管检查表面清洗干净除垢率达到95%以上，无过洗及镀铜现象。

图2 水冷壁清洗前后监视管对照

②腐蚀指示片（表3）测量的金属平均腐蚀速率为0.1768g/m2·h，小于导则中规定的8g/m2·h；腐蚀总量为2.2984g/m2，小于导则中规定的80g/m2，清洗质量达到优良标准；本次实际清洗加药量为16.8t，酸洗去垢总量3684.2kg。

表3 腐蚀试片的腐蚀速率

③钝化结束后对监视管进行了检查，其表面形成了一层均匀的刚灰色钝化保护膜，无点蚀及二次锈蚀。

4 经济效益

锅炉受热面EDTA 低温清洗在现场清洗过程中，不需要消耗大量蒸汽加热，节省20%～30%的蒸汽量。清洗消耗时间和清洗后炉膛降温时间相对高温清洗时间缩短，可为后续机组检修和启运节省部分时间。

5 结语

1#锅炉受热面EDTA低温清洗工艺比较容易操作，且清洗后各项指标符合《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794-2012）的标准要求。对于受热面垢样中以铁垢和碳酸盐垢为主的锅炉，EDTA低温清洗能够将受热面表面的垢物清洗干净；表面有钢灰色的钝化膜，清洗过程中对于金属的腐蚀速率和腐蚀量相对较小。EDTA低温清洗能够降低锅炉清洗的成本，缩短锅炉清洗时间，特别对于运行时间较长且运行中腐蚀较严重的锅炉使用EDTA低温清洗相对更安全。