锅炉化学清洗方法

电力工业中的清洗

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一、锅炉及其污垢

1．锅炉

锅炉是火力发电站最基本的设备之一，电力正是通过锅炉产生的蒸汽推动汽轮机组和发电机而产生的。

锅炉设备原理图见图28-1。

图28-1 锅炉设备原理图

1一喷燃器；2一炉膛；3一冷灰斗；4一灰渣斗；5一水冷壁；6一防渣管；7一过热器；8一省煤器；9一空气预热器；10一汽鼓；11一下降管；12一联箱；13一除尘器；14一引风机；15一送风机

锅炉按其功能分为采暖锅炉、工业锅炉和发电锅炉：按其使用压力分为低压锅炉、中压锅炉、次高压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界参数锅炉和超临界参数锅炉；按工作介质的循环方式分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉。按燃料分为燃煤、燃气、燃油锅炉。

采暖锅炉都是低压锅炉，按采暖方式又分为蒸汽供热锅炉和热水锅炉。低压蒸汽锅炉均为自然循环锅炉，它利用锅炉水与补给水的密度大于带有蒸汽的锅炉水(常称为水汽混合物)密度的原理而循环，以带走燃烧产生的热量。

轻工业供汽用的工业锅炉多为低压锅炉，大型工矿企业的供气工业锅炉多用中压锅炉、次高压锅炉或高压锅炉，后者常同时用于发电这类锅炉也是自然循环锅炉。

发电锅炉也称电站锅炉，除少量与电网不连接的地方电厂仍使用中压锅炉外，基本都是高压、超高压锅炉、亚临界参数锅炉和超临界参数锅炉。高压、超高压锅炉基本都是自然循

2．锅炉产生污垢的原因[page]

锅炉上的结污垢主要来自水中杂质，锅炉用水中含有的悬浮物质、胶体物质在受热过程中会沉积在受热表面成垢，其中悬浮物的粒径在]t2m上下，长时间静置即可因重力而自然分离并沉积成垢，胶体物质的粒径在0.1gm上下，如水合二氧化硅和腐殖酸它们不会从水中自然分离，但在锅炉中受热时可吸附到锅炉内、表面而成垢。水中含有的各种钙、镁盐其中以幌(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在的，在锅炉中受热会分解成难溶的CaCO3、Mg(OH)2沉积成垢，而以CaSO4、CaSiO3、Ca3(PO4)2形式存在的微溶盐在受热浓缩过程中也会沉积成垢。水中含有的CO2、O2以及酸碱等物质可使锅炉材料中的钠铁或铜受到腐蚀i而产

生铁的氧化物、铜的氧化物和碳酸盐。因此锅炉中的污垢主要是永垢和腐蚀产物。

由于锅炉的形式不同，操作条件不同，各地水质不同所形成的垢组成也不同、，通常锅炉水垢，尤其是高压锅·炉中的水垢主要是钙、镁的硫酸盐和硅酸盐以及铁垢，它们在高温下形成坚硬致密的复合盐。而换热器的垢多为钙镁的碳酸盐、硫酸盐、铁垢和硅垢，而且呈多孑L疏松状态。因此锅炉清除污垢比一般换热器难得多，工艺也复杂。

表28—2列出不同种类锅炉中垢的组成。表28—3列出普通锅炉管道中水垢成分。

表28-2 不同种类锅炉中垢的组成／%

3．锅炉结垢的危害 [page]

第一篇中已介绍过水垢的危害具体表现为增加燃料消耗，降低传热效率，引起设备腐蚀I损坏设备等。如结垢影响传热每结1mm厚的水垢，工业锅炉的传热效率即降低5%以上，造成大量燃料的浪费，结垢引起金属传热面超温而失效。每种金属材料都有一个最高允许使用]温度，如碳钢为490℃，而结水垢后传热效率下降要使锅炉内的水达到同样的温度，结垢的金属表面温度要比清洁的金属表面高得多，从而加速金属材料的破坏，造成金属材料强度下降I锅炉使用寿命缩短。而垢层下的锅炉水可被浓缩上万倍，其中含有的化学物质浓度急剧加妃这种局部浓缩作用是造成钢铁等材料腐蚀的重要原因，腐蚀产生的铁的氧化物与水垢…样影1响传热。而钢铁传热使温度上升反过来又加速了金属的腐蚀。结垢还会造成管道折弯处的堵1塞，使液体流动不畅并降低设备的生产能力。因此要努力减少锅炉的结垢，积垢达一定厚度则要及时清洗，一般情况下压力为17.65MPa(180kgf／cm2)的大型锅炉2～3年要清洗一次，压力为12.75～14.71MPa(130～150kgf／em2)的中型锅炉要3—5年清洗一次，压力为98MPa (100kgf／cm2)左右的小型锅炉也应4～6年清洗一次。

二、常用锅炉清洗药剂

1．碱洗剂

清洗锅炉使用的碱主要是磷酸三钠，有时也配合加入适量的氢氧化钠和碳酸钠，但碱性一般不应太强，为增加除油效果适当加入低泡型表面活性剂润湿剂如OP—15(烷基酚聚氧乙烯醚)。

碱处理的作用在第八章已详细介绍，在此再简述一下。碱洗有三个作用。

(1)除去污垢中的油脂性憎水物质。新安装锅炉在制造和保管过程中带进的油脂，要在使

用前用碱液清洗，这种工艺叫碱煮炉，利用碱对油脂的皂化作用把．它清除掉。

(2)使污垢中难溶于酸的硫酸钙、硅酸钙转化为能溶于酸的物质，以便在后续的酸洗过程中被清除。

(3)使垢变得疏松易被清除。在碱处理过程中污垢发生化学转化，由坚硬牢固的致密状：态转化为疏松易被润湿状态，从而易被除去。

但碱洗并不是每台锅炉清洗时必须采取的步骤，如果锅炉污垢易被酸溶解，表面润湿状态也好不进行碱洗直接酸洗也是可以的。但对含有坚硬铁垢或含硅垢，碱洗往往是不可缺少的。

2．酸洗剂

酸洗是清除锅炉锈垢和水垢的关键步骤是整个清洗工艺的核心。使用的酸洗剂包括盐酸、硝酸、氢氟酸等无机酸和氨基磺酸、柠檬酸、乙酸、甲酸、羟基乙酸等有机酸，这些酸的性能特点在第八章中已详细介绍，在此只做一简单的叙述。

(1)盐酸是清洗锅炉最常用的酸，与其他酸洗剂相比它有几个突出的优点。溶垢能力强每lkg 5%盐酸能溶解铁垢(Fe304)39.6g，是每lkg 3%柠檬酸铵的5倍，是每1kg 3%磷酸的40倍。1L 5%盐酸能溶解碳酸钙水垢70g，也是其他无机酸达不到的。而且反应生成的盐都易溶于水，不存在生成难溶性盐影响清洗效果的问题。盐酸工业来源十分广泛而且价格便宜，具有经济实用的特点。使用盐酸有安全可靠工艺简单的特点，除了对金属有一定腐蚀性外并无其他危害，产生的废液只需中和酸度便于处理不会造成环境污染。所以盐酸常作为锅炉酸洗的首选药剂，盐酸的缺点是会使不锈钢材料的设备发生小孔腐蚀，因此不适合用于清洗不锈钢基质的锅炉。 [page]

(2)硝酸是一种很好的酸洗剂，硝酸盐均易溶于水而且硝酸对钢铁有钝化作用，对不：锈钢无腐蚀致脆作用，所以在不宜使用盐酸的场合时常用它做酸溶除垢剂。