1概述

隨著發電機組容量的不斷增大，超臨界機組越來越多。超臨界鍋爐的的設備結構和設備材質與亞臨界及以下機組都發生了變化，在啟動和運行過程中對汽水品質的要求更加嚴格，而鍋爐清洗的質量直接影響啟動階段的汽水品質。因此選擇經濟合理的超臨界直流鍋爐清洗工藝的顯得十分重要。

2復合酸清洗原理

鍋爐復合酸清洗工藝是由山東電力研究院在分析比較各種傳統清洗工藝優缺點的基礎上，自主研究開發的鍋爐清洗新工藝。它的主要原理是利用所選強酸和弱酸在清洗除垢方面有相互促進協調的作用，在清洗過程中，清洗液中強酸的基團和弱酸的某一基團形成一種更強的復合酸，該復合酸具有強酸性，對氧化鐵、鈣、鎂等垢有足夠的溶解反應速度，且反應物在清洗液有很大的溶解度和化學穩定性。另外復合酸的酸根對鐵、銅等金屬離子具有一定的絡合能力，它能與垢形成穩定的絡合物，因此也具有絡合溶解能力?？傊?，復合酸清洗劑的洗垢過程是靠酸性溶解和絡合作用共同實現的。

該鍋爐化學清洗工藝1997年獲集團公司科技進步二等獎，2000年獲山東省科委科技進步三等獎，并已成功應用于100多臺新建和運行自然循環汽包爐、新建和運行強制循環汽包爐的化學清洗，在應用實踐中顯示出新工藝的優越性。

3復合酸清洗工藝應用于超臨界直流鍋爐的小型實驗研究

針對超臨界直流鍋爐省煤器、水冷壁和管道閥門等材質的特殊性，為確保超臨界直流鍋爐化學清洗質量和效果，我們選擇檸檬酸清洗工藝和新復合酸清洗工藝（針對超臨界直流鍋爐而研制的）進行了小型實驗，以對該化學清洗工藝的清洗效果和緩蝕劑的緩蝕效果進行驗證，確定各種清洗條件 ， 制訂超臨界鍋爐的清洗方案，同時進一步考核該清洗方案對水冷壁管材和省煤器管材的影響情況。實驗過程和結果如下：

3.1小型試驗方法

3.1.1酸洗
將水冷壁管樣（管樣材質為T12、T22、T23）、省煤器管樣（#20鋼）和腐蝕指示標準試片分別浸入500ml盛一定濃度酸溶液的燒杯中 ，在水浴過中加熱至工藝要求的溫度 ，在酸液中浸泡時間12h ， 觀察管樣內表面的垢溶解速情況，記錄垢溶解的時間。

3.1.2漂洗
將管樣 取出 ， 用除鹽水沖洗 ， 放入0.3%檸檬酸（用氨水調整pH值為3）漂洗液中，在50℃下進行漂洗1小時。

3.1.3鈍化
向燒杯內分別加入氨水調整pH值為9.5以上，向燒杯內分別緩慢加入過氧化氫，使其濃度達0.3%，，鈍化2小時后去出取出管樣觀察表面狀態。

3.2小型實驗結果
表3.2.1 復合酸和檸檬工藝試驗結果

步驟     

表3.2.2小型試驗腐蝕指示片稱量數據

編號         
     

《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》DL/794-2001標準
  
 

3.3實驗結果分析

通過上述小型實驗，進一步說明:

3.3.1在清洗適用的材質范圍方面，復合酸清洗工藝與檸檬酸清洗工藝一樣，不僅僅適用于#20鋼的清洗，還適用于不銹鋼、合金鋼、銅合金等多種材質的清洗。

3.3.2對清洗溫度的要求：檸檬酸清洗工藝溫度要求高，清洗溫度要求在95-98℃之間，當鍋爐沒有爐底加熱系統或不進行鍋爐點火時，對新建機組來講，實現的難度較大；復合酸清洗工藝清洗溫度要求低，一般在50-60℃之間，只用臨時清洗箱內的混合加熱就能滿足要求。

3.3.3清洗能力：檸檬酸清洗工藝清洗能力較弱，溶解垢的速率較慢；另外，當系統的腐蝕產物較多時，在清洗過程中容易產生檸檬酸鐵氨的沉積，影響清洗質量；復合酸清洗工藝清洗能力較強，溶解垢的速率快；另外，復合酸清洗工藝溶解垢能里較檸檬酸溶解快和徹底，在清洗過程中的清洗液最高總鐵濃度可允許達12000mg/L以上，這用檸檬酸工藝是不能實現的。

3.3.4清洗的腐蝕速率：兩種清洗工藝在加緩蝕劑后腐蝕速率都非常低，都遠遠低于國標.

3.3.5金相試驗：酸洗試驗結束后，委托華電濰坊有限公司金屬專業對復合酸清洗后的管樣進行了金相分析，分析結果表明金相分析是合格的。

⑥廢液處理：檸檬酸清洗廢液處理麻煩，要求必須首先用廢水處理池貯存，估計一臺670MW機組的清洗廢液和第一、第二遍沖洗液總共約1200m3，這些檸檬酸清洗廢液必須在化學清洗結束后盡量處理，否則將產生刺鼻的臭氣味，影響周圍環境。一般的處理方式是在鍋爐點火后，用泵達到煤廠，在鍋爐進行燃燒。

根據聊城電廠和菏澤電廠的經驗，在機組試運期間難以實現，最終還會影響廢水系統的正常運行；復合酸的清洗廢液處理簡單，清洗廢液只需進行常規的中和處理即可。

總之，通過上述小型實驗，進一步證明復合酸清洗工藝應用于超臨界直流鍋爐的化學清洗是安全、經濟和可行的。

4復合酸清洗工藝在鄒縣電廠1000MW超臨界直流鍋爐的實際應用

4.1概述
華電國際鄒縣發電廠 2×1000MW機組由日本BHK、東方-日立鍋爐有限公司BHDB、東方鍋爐（集團）股份有限公司DBC三方共同進行設計和制造，本鍋爐是復合變壓運行的超超臨界直流鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結構，采用煙氣擋板調節再熱汽溫，固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、平衡通風、露天布置、前后墻對沖燃燒。

根據鍋爐結構及運行狀況，本次化學清洗范圍:省煤器、啟動系統、分離器、水冷壁、集箱、部分高壓給水管道、清洗箱及相連接的臨時管道等。過熱器、再熱器不參加化學清洗。經估算：包括臨時連接系統清洗總容積約為433m3。

4.2復合酸清洗工藝

4.2.1化學清洗范圍

本次化學清洗范圍:省煤器、啟動系統、分離器、水冷壁、集箱、部分高壓給水管道、清洗箱及相連接的臨時管道等，鍋爐化學清洗相關參數見表1

表1清洗系統鍋爐各部位特性參數(初步估算)

序號       
         

SA-213T2
   

方法
（1）水沖洗、清洗系統檢漏階段
清洗系統檢查： 無泄露。
沖洗終點： 出水澄清，無機械雜質

（2）酸洗階段
復合酸濃度 4~6%
溫度 50~60℃
時間 8~10小時（視檢測結果定）

（3）酸洗后沖洗階段
pH > 4.5
總鐵 < 50mg/L

（4）漂洗階段
氨水 適量
檸檬酸胺濃度 0.1~0.3%
pH 3
溫度 45~55℃
時間 2小時
總鐵 < 300mg/L

（5）鈍化階段
氨水 適量
pH值 >9.5
溫度 45-55℃
過氧化氫 0.2-0.3%
時間 2-4小時

4.2.2.2回路劃分設計

（1）加藥系統
清洗箱→酸洗泵→臨時管（門）→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→汽水分離器→汽水分離器放水管→貯水罐→至疏水擴容器管道（361閥位置前1米適當位置）→臨時管（門）→清洗箱

（2）循環系統
貯水箱→啟動循環泵→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→啟動分離器→啟動分離器放水管→貯水箱

4.2.2.3加熱方式
由于本鍋爐沒有爐底加熱系統，清洗期間不能實現鍋爐點火，因此，清洗系統的加熱采用將輔助蒸汽加熱系統用臨時管道連接到清洗箱內，向清洗箱通蒸汽，要求蒸汽壓力不低于0.8Mpa。

4.2.2.4加藥方式
本次清洗采用動態循環清洗，配藥在清洗系統內進行；在循環狀態下將清洗藥品加至清洗箱中。

4.2.2.5水源供給
除鹽水由除鹽水泵輸送到2000m3補水箱，連接臨時系統，利用補水泵向清洗箱和系統供水。

4.2.2.6過熱器保護措施
清洗前過熱器注聯胺和氨水保護。

4.2.2.7廢液排放
將酸洗廢液用臨時管道連接機組排水槽，由輸送泵輸送到廢水池，最后酸洗液、鈍化液、爐前堿液統一集中混合，最后用石灰處理到pH為6-9。

清洗箱→酸洗泵→臨時管（門）→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→汽水分離器→汽水分離器放水管→貯水罐→至疏水擴容器管道（361閥位置前1米適當位置）→臨時管（門）→清洗箱

2）循環系統
貯水箱→啟動循環泵→省煤器→水冷壁下集箱→水冷壁→啟動分離器→啟動分離器放水管→貯水箱

經與設備廠家、華電國際鄒縣發電廠和山東電力建設一公司協商，山東電力研究院中實易通清洗公司決定對該鍋爐擬采用復合酸清洗，清洗后采用低濃度檸檬酸漂洗，用氨水調pH值后加過氧化氫鈍化。

4.3化學清洗過程
本次化學清洗的步驟可分為:

（1）水沖洗，同時進行水壓及升溫試驗，

（2）復合酸清洗，

（3）清洗后水沖洗，

（4）漂洗，

（5）鈍化。

4.3.1系統水沖洗
2006年10月3日14:30開始將臨時上水管道進行水沖洗，同時對清洗泵進行試轉以及臨時系統的檢查及恢復。10月4日8：30開始進行整個系統的水沖洗，沖洗期間清洗系統檢漏，檢驗閥門的靈活性，結合水沖洗進行了清洗泵和清洗回路試運行， 并進行加熱試驗，同時參加化學清洗人員進行練習操作。

4.3.2復合酸清洗
清洗系統處于循環回路10月5日8:30向清洗箱投加熱，控制分離器水位在標高72m附近，13:30開始加入清洗藥品，系統進行循環清洗，17:00加藥結束，按照技術措施進行循環清洗。10月6日2:00酸濃度和總鐵濃度基本達到平衡，酸洗結束（清洗過程記錄見表1），進入酸洗后水沖洗階段。

4.3.3酸洗后水沖洗
10月6日2:00用除鹽水頂排酸進行系統水沖洗，11:30測得沖洗排水pH為5.84，總鐵16.8mg/L，水沖洗合格 。

4.3.4漂洗
10月7日4:30加入漂洗緩蝕劑、漂洗劑進行漂洗， 7日7:00測得pH值=3.72，測得總鐵為140mg/L，漂洗合格。

4.3.5 鈍化和排放
將系統處于循環回路，10月7日9:00用氨水調pH值到9.85，繼續加熱進行鈍化，7日11:30系統回水溫度達到47℃，鈍化記時，10月7日19:30鈍化結束，趁熱將鈍化液全部排放至機組排水槽，(鈍化過程數據見表2)。

5 清洗質量檢查
清洗結束后，10月10-12 日華電國際鄒縣發電廠、山東誠信監理公司、山東電建一公司、山東中實易通公司有關人員對省煤器、水冷壁等清洗狀況進行檢查，華電國際鄒縣發電廠化驗班對腐蝕指示片進行了測量，檢查結果如下：

5.1省煤器、水冷壁檢查：清洗后的金屬表面清潔，無殘留氧化物和焊渣，無明顯金屬粗晶析出的過洗現象，沒有鍍銅現象；

5.2用腐蝕指示片測量的金屬腐蝕速度為 1.5g/m2.h，腐蝕量為15g/m2，測量結果達到了腐蝕速率小于8g/m2.h，總腐蝕量小于80g/m2的標準要求；

5.3清洗后的金屬表面形成良好的鈍化膜，沒有出現二次銹和點蝕；

5.4固定設備上的閥門、儀表沒有受到損害。

表1 酸洗階段數據記錄(2006年10月)

項目
時間      
     
    

項目
時間    
   
   
   
   

編號         
        
        
        
  
清洗箱
      
        
        
        
        
       
 

5結論

由于直流鍋爐設備材質為合金鋼，不能采用鹽酸進行清洗，但可以采用復合酸進行清洗，且復合酸清洗工藝在材質適用性、垢型適用性、工程實施難易程度及經濟性等各方面較其它清洗工藝有著明顯優越性和綜合優勢，因此超臨界大型機組的鍋爐清洗采用復合酸清洗新工藝進行清洗，是一個既經濟又合理的選擇。

6推廣應用情況

復合酸清洗工藝的開發與應用已有10年以上的歷史，在2005年以前主要用于基建和運行的汽包鍋爐清洗，其中包括自然循環和控制循環的汽包鍋爐。2006年以后，通過對工藝的進一步改進，又成功應用于華電鄒縣發電廠2´1000MW 超超臨界直流鍋爐、華電濰坊發電廠廠2´660MW 超超臨界直流鍋爐、黃島電廠廠2´660MW 超超臨界直流鍋爐、國電費縣發電廠廠2´660MW超臨界直流鍋爐、廣西欽州發電廠2´600MW 超臨界直流鍋爐等超臨界機組直流鍋爐的化學清洗。