在线清洗技术在新建循环流化床锅炉项目中的应用

车建炜 张春利

中国华电工程（集团）有限公司，北京 100035

在线清洗技术在新建循环流化床锅炉项目中的应用

车建炜 张春利

中国华电工程（集团）有限公司，北京 100035

本文就在线清洗技术在新建循环流化床锅炉项目中的应用阐述了其清洗原理、操作要点、清洗分析和清洗效果，表明在线清洗技术在类似项目中具有广泛推广应用价值。

在线清洗;循环流化床;腐蚀;保护膜

1 在线清洗技术的方法原理[1]

传统电站锅炉化学清洗是利用溶解原理洗掉锅炉受热面内表面的氧化铁及在存放、安装过程中所产生的焊渣、油污等杂物，并形成良好的钝化保护膜，但同时清洗剂与受热面钢材发生化学反应，腐蚀掉少量金属，缩短了锅炉的使用寿命，而且需安装、拆除庞大的临时系统，增加了施工单位的费用。锅炉在线清洗为非溶解性清洗，基本原理是利用物理化学原理，通过特种药剂作用在腐蚀物和基本金属之间产生界面渗透，挤压，剥落等界面效应，再将洗脱的腐蚀产物通过强力分散剂，将其悬浮于水中，通过排污排出热力设备之外。

在炉水中加入在线清洗兼保养剂能起到稳定炉水水质，提高蒸汽品质，维护和及时修复受热面保护膜，并逐步清除受热面腐蚀产物等多重作用，有利于机组启动时快速改善汽水品质，缩短机组带负荷试运行和洗硅时间，保证机组整套启动试运行期间汽水品质的优良。在机组投入商业运行后，继续加入少量在线清洗兼保养剂，有利于机组在无腐蚀、不结垢的状态下安全、经济、高效地运行。

2 项目简介及在线清洗技术应用背景

贵州华电毕节热电有限公司#1、#2锅炉系东方锅炉厂生产的DG490/13.73-Ⅱ2型循环流化床自然循环单汽包锅炉。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、水冷系统、汽冷式旋风分离器进口烟道、汽冷式旋风分离器、HRA包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器及连接管道、低温再热器、屏式再热器及连接管道。

此项目由我公司总承包建设，由于1#锅炉试运工期较短，且施工单位投入人力不足，如采用传统化学清洗施工周期过长，不能满足项目节点进度要求。通过在行业内广泛咨询，锁定华东科技大学研发的在线清洗技术。经过现场各参建单位的反复讨论和论证，最终确定了在线清洗方案，实践证明在线清洗省时、省力，节能环保，效果更佳，具有较高的经济及社会效益。

3 在线清洗技术的工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→系统冷态水冲洗→系统热态水冲洗→烘炉阶段热态造膜→吹管阶段在线清洗→整套启动试运行期间的在线清洗及快速洗硅→机组投入商业运营后的保养。

3.2 操作要点

3.2.1 系统冷态水冲洗

启动除盐水泵、凝结水泵、电动给水泵向相关系统上水并分段进行大流量、变流量冲洗排放；冲洗至排放水澄清、无肉眼可见的颗粒状杂质即冲洗结束。

冲洗路径：根据《汽机管道冲洗措施》分段冲洗：

1）除盐水泵→凝汽器→排放。

2）除盐水泵→凝汽器→凝结水泵→凝结水系统→除氧器→排放。

3）凝汽器→凝结水泵→凝结水系统→除氧器→电动给水泵→高压给水系统→高压加热器→省煤器→汽包→水冷壁系统→水冷壁下联箱→排放（定排）。

冲洗用水：除盐水，按常规加氨调pH和加联氨保护，变流量200～500m3/h进行冲洗。

事先在除氧器中配制Na3PO4、Na2HPO4和BOCP106的混合药液，将除氧器上水至正常水位，投入辅汽加热系统，水温加热至60℃～70℃，启动电泵开始预清洗，清洗中逐步提高除氧器水温到90℃左右；预清洗过程中通过炉水加药系统向汽包补充Na3PO4、BOCP106混合液，维持炉水中的药品浓度；预清洗结束后进行热态水冲洗排放。

3.2.3 烘炉阶段热态清洗兼热态造膜

3.2.3.1 药品配制

1）在给水加氨溶液箱中加入20kg NaOH、20kg Na3PO4、25kg BOCP106在线清洗剂，加除盐水至1000L，并搅拌均匀。

2）向锅炉Na3PO4药箱中加入20kg NaOH、3kg Na3PO4、125kg BOCP106在线清洗剂，加除盐水至1000L，并搅拌均匀。

3）在除氧水箱中加入40kg NaOH、6kg Na3PO4、250kg BOCP106清洗兼保养剂、2000kg BOCP121清洗兼保养剂，利用给水泵打再循环将药液溶解均匀。

3.2.3.2 药品的加入及控制指标

1）用给水泵向锅炉上水时将除氧水箱中的药液加到炉内。

2）烘炉机启动后，当炉水碱度低于45mmol/L时，启动Na3PO4加药泵，将Na3PO4药箱中的药品加到炉内、补充药液。

3）锅炉补水时启动给水加药泵，将溶液箱中的药品加到炉内。控制指标：给水pH=9.6～10.5，药箱中药液打空后及时补充配置。

3.2.3.3 烘炉期间每6小时进行一次锅炉排污，排污量由取样化验结果确定；烘炉结束后按规程进行热炉放水；预清洗造膜完成后，应对汽包、水冷壁下联箱、除氧器水箱以及凝汽器热水井等处进行人工清理工作，以减轻机组启动后的清洗负担。

3.2.4 锅炉吹管期间的在线清洗

为了保证在吹管过程中终止先前已发生的腐蚀、并不再发生新的腐蚀，同时进行高温氧化皮及腐蚀产物等各种杂质的清除，在整个吹管过程中冲击性加入或连续投加UOCP169清洗兼保养剂进行在线清洗；锅炉开始上水，即启动给水加药系统向给水加入NH3液，保证给水pH=9.0～9.3；在给水加联氨箱中加入500kg清洗兼保护剂UOCP169，加除盐水至1000L，搅拌均匀；在炉水磷酸盐加药箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、12.5kg锅炉在线清洗兼保护剂BOCP106，加除盐水至1000L，并搅拌均匀；为了保证在吹管过程中终止已发生的腐蚀并不发生新的腐蚀、且加速清除高温氧化皮及腐蚀产物等各种杂质，从锅炉点火时开始，启动加药泵向炉内投加上述混合液；当炉水水温达到150℃时、启动加药泵加机组清洗兼保护剂UOCP169。加完后及时续配新药液，防止打空泵；锅炉压力达到1.0MPa，温度180℃以上运行2h后开启排污，加大补水量和清洗兼保护剂的加药量，控制炉水pH>9.2；锅炉压力达到3.5MPa，温度240℃以上运行3h－5h，检测炉水硅，[SiO2]>2000μg/L时要加强排污； [SiO2]>5000μg/L时要整炉换水；当炉水含铁量>1000μg/L时要加强排污，铁>3000μg/L或炉水浑浊或炉水发红则需整炉换水；在第一阶段吹管将要结束时，重点观察炉水混浊的周期变化和炉水铁离子的变化趋势和数量，确定第二阶段清洗的强度；第一阶段吹管结束前加入事先在加药箱中配好的UOCP169机组清洗兼保养剂；在吹管第一阶段尾段（停止冲管后），锅炉进行滑停，继续加入NaOH、Na3PO4和BOCP106混合液，维持pH＝10～11，3h后整炉放水；第二阶段吹管结束时加入100kg UOCP169机组清洗兼保养剂对机组进行保护，加完后运行2h停炉，0.8MPa左右热炉放水、余热烘干锅炉。

3.2.5 机组整套启动试运行期间的在线清洗及快速洗硅

在给水加联氨箱中加除盐水500L，加入500kg机组清洗兼保护剂UOCP169， 并搅拌均匀；在炉水磷酸盐加药箱中加入5kg NaOH、5kg Na3PO4、25kg BOCP106 锅炉清洗兼保养剂，加除盐水1000L，并搅拌均匀；锅炉开始上水时，启动给水加药系统向给水加入N2H4：NH3=1：1的混合液，保证给水pH>9.0±0.2；从锅炉点火时开始，启动磷酸盐加药泵向炉内投加磷酸盐加药箱中的混合液；当炉水水温达到150℃时启动加药泵加机组清洗兼保护剂UOCP169；锅炉压力达到1.0MPa，温度180℃以上，应开启连续排污，控制炉水pH=9.0～9.7；通过大量排污和补水，炉水逐渐变得清澈，当汽温、汽压达到预定冲转参数时，按启动方案进行；由于汽机冲转、锅炉负荷增加等因素引起的扰动以及系统各设备的分步投运，杂质的带入会使炉水变得混浊，在升负荷每一个阶段均可通过稳定工况、加大排污予以改善；机组并网后，低压加热器随即投入，炉水铁离子浓度将随之升高，炉水混浊度增加，这些清洗杂质可继续通过大量的排污和补水予以置换；随着机组负荷的升高，高压加热器的投入等，炉水的铁离子浓度和混浊度都将随之恶化，通过大量排污和补水，逐渐改善炉水品质；在机组升负荷过程中，炉水不再因负荷升高而混浊、铁离子浓度亦稳定无大的变化时，认为整个热力系统的清洗基本达到要求；清除上述系统中的残余二次铁锈及硅酸盐产物，快速除硅。保证锅炉在启动过程以及压力、负荷上升过程中的水汽品质，在初次启动的恶劣条件下对机组实施全面保护，防止腐蚀和结垢。

4 监测技术与在线清洗效果分析

4.1 监测技术

切实做好启动前的监测仪表校正、分析用药品的核对工作；锅炉压力达0.1MPa后，及时对各取样管路、在线仪表开启阀门或旁路进行冲洗至出水清澈，准备取样分析；准确的测试分析是成功实施快速洗硅及带负荷安全清洗的关键。特别注意事项如下：

1）加强化学监督，投运化学在线仪表，条件具备时尽早投用在线仪表。

2）炉水pH是关键参数，测试要准确、及时。

3）炉水及蒸汽[SiO2]每2h取样分析一次。加强排污，保证炉水[SiO2]<1000μg/ L。

4）测定炉水和凝结水Fe，每4h取样分析一次。炉水Fe含量>1000μg/L，应加强排污。

4.2 效果分析

4.2.1 清除系统内腐蚀产物和杂质

加入锅炉清洗兼保养剂BOCP121后，在升温、保温及降温的各个阶段，炉水有不同程度的浑浊，澄清后溶液清澈，底部有粉末状物。当系统加入UOCP169清洗剂后，浑浊带有颜色的炉水逐渐变得清澈透明。在锅炉中被清洗下来的杂质通过疏水排放、锅炉连排、定排或锅炉放水时排出系统。

4.2.2 吹管期间炉水品质合格

吹管过程是个非常剧烈的非稳态脉动过程，而且伴有汽水共腾，水质控制有一定难度，1#锅炉第二次吹管末期时炉水铁的含量只有9.8μg/L，炉水导电率低于15μS/ cm，与给水相差无几，优于常规化学清洗后锅炉吹管期间炉水水质，锅炉得到了完好保护。

4.2.3 蒸汽品质合格，满足整套启动及试运行要求

在2008年12月18日至24日#1机组整套启动期间，随着过热器、再热器、凝汽器、高低加等设备的投入，以及各级抽汽疏水相继回收，给系统带来了大量杂质，给凝结水、给水、炉水品质带来了一轮又一轮的冲击波，例如凝结水硬度一度达到26μmol/ L，给水SiO2（12月20日）达到近1800μg/ L，炉水SiO2长时间（12月21日至12月24日）高于2000μg/L。即便如此，仍满足了整套启动各个阶段的蒸汽品质要求，12月1日蒸汽SiO2含量已降至≤20μg/L。

4.2.4 所有清洗剂有良好的停炉保养作用

12月5日凌晨2点钟第一阶段结束，停炉四十多小时后于12月7日凌晨进入第二阶段吹管，在没有换水的情况下，炉水清澈。#1锅炉2008年12月28日开始的整套启动后，各水样均清澈透明，炉水Fe含量在100μg/L以内。这都体现了清洗剂的停炉保养作用。12月11日打开汽包检查，汽包内壁、旋风分离器及管道等表面均形成了完整的钝化保护膜。这实际上是因为本次清洗是在高温高压下进行，必须是机组处于完全保护状态下才有可能实现，因此锅炉内表面在保养剂作用下于高温形成的是牢固的近乎永久性的钝化保护膜，而不是化学清洗刚结束的临时钝化膜，整套启动未发生常规化学清洗后的炉水混黑现象证明了这一点。

4.2.5 汽包检查结果

清洗结束后，于2008年12月11日打开汽包人孔门进行了检查：内表面清洁，基本无残留氧化物和焊渣；无二次浮锈，无点蚀、无金属粗晶析出的过洗现象，无镀铜现象，形成有完整的钝化保护膜；清洗过程中，固定设备上的阀门未损伤。

在汽包两头上部有一些红色浮锈，用手套擦拭后露出了黑色的保护膜，说明只是因为两头水汽流通不好，流速缓慢，导致洗下来的产物不能及时排掉并且附在表面，但是壁面很光滑，汽水分界线不是很明显，由于一端底部积水未排尽导致底部有少量黄锈点，上部百叶窗也呈黑色，焊缝附近为钢灰色，汽包中间的分离器和底部均为钢灰色且表面光滑发亮，无任何腐蚀坑点和杂质，整个汽包看起来显蓝蓝的钢灰色保护的非常好，保护膜镀的也非常好，据清洗后外观来看，整个清洗和保养的过程做得很好，达到了预期效果。

5 结论

贵州华电毕节热电有限公司新建循环流化床锅炉采用在线清洗技术有效地清除了系统中的腐蚀产物和杂质并且体现了优良的停炉保养作用。清洗过程不需要独立的工期，不需要安装、拆除庞大的临时系统，分部试运工期可比常规清洗缩短10天；由于其清洗兼保养的作用，保证整个系统在锅炉吹管后、启动、停炉停机消缺及试运过程中不受腐蚀；在机组投入商业运行后，继续加入适量在线清洗兼保养剂，有利于机组在无腐蚀、不结垢的状态下安全、经济、高效地运行[2]。综上所述，在线清洗技术具有广泛的推广应用价值。

[1]姜丽,马瑶瑶等.在线清洗工艺在某基建锅炉清洗中的运用.清洗世界，2008,（7）：11～13

[2]杨昌柱.锅炉--汽轮机带负荷清洗技术简介［D］.武汉：华中科技大学出版社,2006.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.037

车建炜，工程师，工学硕士，主要从事EPC领域的热机管理工作。

张春利，工程师，工学硕士，主要从事EPC领域的热机管理工作。