循環(huán)水系統在線(xiàn)清洗工藝的研究及應用

|YANJIUYUFENXI 研究與分析循環(huán)水系統在線(xiàn)清洗工藝的研究及應用杜越,宮舒揚,王杰,姚進(jìn)偉(西安協(xié)力動(dòng)力科技有限責任公司,陜西西安710054))摘要:通過(guò)小型試驗,比較了以硫酸和鹽酸作為清洗介質(zhì)在線(xiàn)清洗火電廠(chǎng)循環(huán)水系統的效果;通過(guò)工業(yè)應用，。證明了硫酸在線(xiàn)清洗循環(huán)水系統的可行性。以碗酸作為清洗介質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)清洗，其特點(diǎn)是除垢時(shí)間較長(cháng)且對膠球的依賴(lài)性較大，但對設備腐蝕很小耗酸量小、清洗成本較低，具有一定的應用價(jià)值。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統;凝汽器;在線(xiàn)清洗;剝離;緩蝕阻垢劑中圖分類(lèi)號:TM621.8文獻標志碼:A文章編號: 1673-7598(2010)08 -0061-04面積和循環(huán)水容積比為4.37:1 (m:m),所以本次試) 引言驗按照被清洗表面積和清洗液體積比為4.37:1(m2:m2)來(lái)進(jìn)行?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水幾乎占發(fā)電廠(chǎng)總用水量的70%以上,隨著(zhù)水資源的日益緊張，循環(huán)水的濃縮2清洗工藝篩選試驗倍率均較高,使凝汽器銅管很容易結垢,進(jìn)而導致凝汽器的換熱效率下降,嚴重時(shí)會(huì )導致機組被迫停機,由于冷卻塔填料體積較大，難以在燒杯中進(jìn)行給發(fā)電廠(chǎng)和人民生活帶來(lái)較大損失，尤其是在用電試驗,且其垢層較疏松,相對容易清洗,所以?xún)H選用高峰期"。如果能通過(guò)在線(xiàn)清洗來(lái)提高凝汽器的換熱凝汽器銅管進(jìn)行工藝篩選試驗。效率，可以避免僅僅因循環(huán)水系統結垢而被迫停機2.1 試驗方案造成的巨大損失。試驗分3組進(jìn)行,分別采用鹽酸和硫酸作為清洗本文對某發(fā)電廠(chǎng)300 MW凝汽式發(fā)電機組凝汽介質(zhì)。被清洗表面積和清洗液的體積比為4.37:1(m2:器結垢管樣及冷卻塔填料進(jìn)行了清洗試驗，研究火m2)，清洗3個(gè)帶垢銅環(huán)需要用循環(huán)水配制1 000 mL力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水系統在線(xiàn)清洗的可行性，提出了硫清洗液，每組試驗掛人2個(gè)HSn70- 1A銅腐蝕指示環(huán)酸在線(xiàn)清洗方案，并比較了硫酸和鹽酸作為清洗介測定清洗的腐蝕速率。將試驗器皿置于恒溫磁力攪質(zhì)的清洗效果。拌器上攪拌并控制溫度為40+5 C,試驗過(guò)程中清洗液因取樣測定、濃縮揮發(fā)的損失均用循環(huán)水補充,1試驗簡(jiǎn)介pH值通過(guò)酸度計來(lái)測定，每12 h校正- -次酸度計。具體操作如下:本試驗采用某發(fā)電廠(chǎng)300 MW凝汽式發(fā)電機組A組采用鹽酸清洗。用鹽酸母液調整清洗系統凝汽器結垢管樣及冷卻塔填料進(jìn)行試驗研究。銅管pH值至3~5,加入500 mg/L銅管緩蝕劑N-101 ,每隔材質(zhì)為HSn70-1A,已嚴重結垢,且垢層較致密,平均1 h測定清洗液的pH值。當清洗液的pH值大于5時(shí),垢量為2 123.81 g/m2, 垢的主要成分是碳酸鹽垢，碳加鹽酸母液調整清洗液的pH值至3~5，同時(shí)記錄加酸鹽含量約為87.86%。冷卻塔填料材質(zhì)為PVC,垢層人鹽酸母液的量及加酸前后清洗液的pH值，每隔厚約1cm,主要成分為泥沙和碳酸鹽,垢層相對較疏24h補加一-次緩蝕劑,并人工通膠球一次。鹽酸母液松。該機組循環(huán)水容積為13 000 m3 ,凝汽器受熱面積為含10 m/mL鹽為16 850 m2,冷卻塔填料面積約為40000 m2,則受熱B組采用硫中國煤化工清洗系統HCNMHG收稿日期:2010-06- -04作者簡(jiǎn)介:杜越( 1976- ),女 ,陜西周至人,本科,工程師,主要從事熱力設備化學(xué)清洗方面的工作。61研究與分析YANJIUYU FENXIpH值至3~5,加入5 mg/L N-307緩蝕阻垢劑、20 mg/LC組采用硫酸清洗。操作控制同B組,不同點(diǎn)是N-304銅緩蝕劑及200~500 mg/L N- 116復合緩蝕清不加N-1 16復合緩蝕清洗剝離劑。洗剝離劑,每隔1 h測定清洗液的pH值,當清洗液的2.2 試驗結果pH值大于5或溶液渾濁時(shí)，換掉1/2清洗液,并人工通采用鹽酸和硫酸清洗均能達到除垢的目的,各膠球一次,同時(shí)加硫酸調整pH值,，補加適量緩蝕劑組清洗的腐蝕速率、腐蝕總量除垢率見(jiàn)表1,清洗結并記錄每次的加藥量及加酸前后清洗液的pH值。硫果對比見(jiàn)表2。酸母液為含5 mg/mL硫酸的溶液。表1各組清洗的腐 蝕速率腐蝕總量及除垢率4分組試件編號 原始重量/g 清洗后 重量/g失 重/g表面移除垢時(shí)間/h腐蝕速率平均腐蝕速 腐 蝕總量除垢率/%/x10-/(g(m2+h)-) 率(g(m2.h) /(g.m2)114.484 614.467 50.017 13.56974.50.0640.0674.99299.732號14.750 614.732 00.018 63.5900.0703號14.771 414.769 80.001 63.6297.50.000.0060.58599.714號15.060615.05840.002 23.6475號14.852 614.555 90.296 73.580.8480.84582.38851.72614.789 6，14.491 20.298 43.6300.843表2清洗工藝篩選試驗結 果項目A組組C組)7.551.7腐蝕速率(g(m2 :h)-)0.0050.84腐蝕總量/(g.m)0.522 .82.427用酸量/g21(30%工業(yè)鹽酸)1.7 (98%.工業(yè)硫酸)2.4 (98%工業(yè)硫酸)清洗助劑用量/g1.01.4).4用酸量/，273(30%工業(yè)鹽酸)22.1(98%工業(yè)硫酸)31.2(98%工業(yè)硫酸)*300 MW單機清洗助劑用量/t13.018.2(水容積13000 m)總費用萬(wàn)元35.8828.639.67備注:*項中的藥劑用量是根據小型試驗藥劑用量換算成300MW單機凝汽器清洗的藥劑用量;鹽酸、硫酸按600元/計算,助劑按1.5萬(wàn)元/h計算。.2.3試驗結論被水流沖出,不會(huì )造成堵塞。A、B組清洗后垢環(huán)和腐蝕指示環(huán)均光亮、均勻腐蝕,除垢率大于95% ,說(shuō)明鹽酸和硫酸均能達到在3動(dòng)態(tài)模 擬試驗線(xiàn)清洗的目的。鹽酸清洗時(shí)間短但是用酸量比硫酸清洗大得多,且鹽酸清洗腐蝕速率和腐蝕總量也比根據:工藝篩選試驗結果，本小型動(dòng)態(tài)模擬試驗硫酸清洗大近10倍硫酸清洗雖然除垢時(shí)間較長(cháng)且選用B組硫酸清洗工藝,進(jìn)--步驗證清洗效果。對膠球的依賴(lài)性較大,但是對銅管的腐蝕很小，總的動(dòng)態(tài)模擬試驗裝置如圖1所示。其循環(huán)水泵即耐清洗費用也低很多。C組硫酸清洗由于沒(méi)有加N- 116腐蝕離心式電泵參數:型號為T(mén)SGM 25/1.6, 流量為復合緩蝕清洗剝離劑,除垢率較差且對銅管腐蝕較補液槽冷卻塔嚴重。補液泵綜上所述,B組清洗工藝是最佳的在線(xiàn)清洗工流量計藝。采用硫酸在線(xiàn)清洗必須添加N-116復合緩蝕清溫度恨感囂洗剝離劑。復合緩蝕清洗剝離劑是以現代高效有機hyh剝離劑、滲透劑和緩蝕劑為主,添加少量酸調整,依| 中國煤化工靠有機聚合物大分子產(chǎn)生的滲透剝離等作用,使垢溫度傳感層松動(dòng),變?yōu)榧毿∷槠鴦冸x除掉。-般碎片直徑MHCNMHG為0.1~1 mm,少量碎片直徑可達3 mm,這些碎片可循環(huán)水泵圖1循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗裝 置圖62|YANJIUYUFENXI 研究與分析1.6 m/h,揚程為1.6 m,吸人高度為16 m,額定電壓介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)水系統在線(xiàn)清洗的可行性。本次動(dòng)態(tài)為380 V ,額定電流為1.8 A,額定轉速為2830 r/min。模擬試驗的平均腐蝕速率為0.003 0 g/(m2*.h), 腐蝕3.1 動(dòng)態(tài)模擬試驗工藝總量為0.576 g/m2 ,遠小于《火力發(fā)電廠(chǎng)凝汽器清洗在換熱器中安裝- - .支約100 cm長(cháng)的凝汽器結垢及成膜導則》規定的平均腐蝕速率應小于1 g(m2.h)、管樣(垢量為2 123.81 g/m2), 材質(zhì)為HSn70-1A,同腐蝕總量應小于10 g/m2的規定。時(shí)掛入2個(gè)HSn70-1A銅腐蝕指示環(huán)以測定本次清洗的腐蝕速率。在冷卻塔中放人該機組的一塊總面積4工業(yè)應用約為0.5 m2的冷卻塔PVC填料(按照被清洗面積和循環(huán)水容積比4.37:1( m2:m')計算所需填料量)，觀(guān)察冷2009年4月,對某發(fā)電公司4號機組(300 MW凝汽卻塔填料的最終清洗效果。清洗液的組成為5 mg/L式發(fā)電機組)循環(huán)水系統進(jìn)行了在線(xiàn)清洗,循環(huán)水系N-307阻垢劑+20mg/LN-304銅緩蝕劑+200~500統冷卻面積為16700 m'，銅管規格為φ28x1xmg/L N-116復合緩蝕清洗剝離劑+適量硫酸。調整10840mm，銅管材質(zhì)為空冷區及相鄰主冷區為清洗液的pH值至3~5，每隔1 h測定清洗液的pH值。B30 1 580根,其余為HSn70-1B 15 724根，循環(huán)水當清洗液的pH值大于5或溶液渾濁時(shí)，換掉1/2清洗管進(jìn)、出口母管規格為φ1820x10 mm。液,并通膠球一次,同時(shí)加硫酸調整pH值并補加適4.1 清洗工藝量緩蝕劑。本次化學(xué)清洗采用5mg/LN-307阻垢劑+203.2動(dòng)態(tài)模 擬試驗記錄mg/L N-304銅緩蝕劑+200~ 500 mg/L N-116復合緩本次試驗的系統水容積為125 L,向循環(huán)水動(dòng)態(tài)蝕清洗剝離劑,清洗中加適量硫酸,控制pH值的邊模擬試驗臺水箱中加入125 L循環(huán)水,再加人N-307界條件為3~5,加速垢的軟化及剝離。阻垢劑0.51 mL(密度為1.23 g/mL)、N-304銅緩蝕劑4.2 清洗流程2.1 mL (密度為1.17 g/mL)、N-116復合緩蝕清洗剝溶藥箱→加藥泵- +循環(huán)水系統-→冷卻塔- +循環(huán)離劑38 mL (密度為0.98 g/mL),攪拌均勻，加3.1水泵-→凝汽器- >循環(huán)水系統。mL98%濃硫酸,調節清洗液的pH值為3.12。4.3 操作步驟2008年11月25日9時(shí)10分開(kāi)始試驗,設定控制溫安裝臨時(shí)系統,調試加藥泵、補水泵、卸酸泵并度為40+5 C,啟動(dòng)耐腐蝕離心式電泵,系統打循環(huán),進(jìn)行臨時(shí)系統打壓、消缺,調整冷卻塔塔池的液位到控制換熱器中被清洗管樣的流速為0.3 m/s。清洗至運行最低液位,投入膠球運行系統,系統運行正常后1h左右發(fā)現冷卻塔填料中有大量泥沙掉落,并有小向冷卻塔池中加清洗藥品。清洗時(shí)，運行人員嚴密監塊垢片隨水流沖下。10 h后清洗液的pH值達到5.07測循環(huán)水凝結水水質(zhì)和油質(zhì)以及氫氣濕度的變化,且清洗液渾濁,停泵并清理冷卻塔底部污泥,排掉以判斷循環(huán)水系統的銅管是否泄漏。當運行人員發(fā)1/2清洗液后補充循環(huán)水并通膠球10min,再按補水現循環(huán)水系統有輕微泄漏時(shí)向循環(huán)水中投加鋸末堵量補加適量清洗助劑及硫酸,調整pH值至3~5。按照漏。由于4號機循環(huán)水系統經(jīng)過(guò)以前的凝汽器、氫冷上述操作過(guò)程繼續重復清洗，直至2008年12月1日器的酸洗和冷卻塔填料的大部分更換，總的垢量較清洗6天時(shí),冷卻塔PVC填料除垢率達90%以上(目少,所以本次在線(xiàn)清洗只進(jìn)行了3次換水,通膠球用測),至2008年12月3日9時(shí)10分,換熱器中銅管除垢時(shí)5天，清理塔池沉積物用時(shí)1天,共用6天時(shí)間達到率大于95%(目測)，此時(shí)冷卻塔PVC填料中垢已清了清洗的目的。洗干凈。試驗結束，清洗腐蝕速率及腐蝕總量見(jiàn)4.4 清洗結論本次循環(huán)水系統清洗銅管(HSn70-1B)的平均3.3動(dòng)態(tài)模擬試驗結論腐蝕速率為0.010 5 g/(m2.h), 清洗結束后,冷卻塔動(dòng)態(tài)模擬試驗進(jìn)一-步說(shuō)明了采用硫酸作為清洗填料露出了原有的顏色,填料在清洗前后變化明顯,復3 動(dòng)態(tài)模擬試驗腐蝕速率計算表中國煤化工試件原始重量/g清洗后重量/g失 重/g表面積時(shí)間/h腐蝕速腐蝕總量編號/x10-m2/(g(m2*.hMYHCNMHGg'm)1號14.269 314.267 20.002 13.5141920.00310.003 00.5762號14.401 514.399 50.002 03.562190.002 963研究與分析YANJIUYUFEN XI凝汽器循環(huán)冷卻水進(jìn)口A(yíng)壓力降低，用竹竿在冷卻大,但是腐蝕很小,耗酸量小，清洗成本較低。綜合考塔塔池底部攪動(dòng),發(fā)現有大量被剝離、軟化的沉積慮，硫酸清洗更適合于火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水系統在線(xiàn)物,沉積物厚度約10 cm,說(shuō)明本次清洗達到了預期清洗,可以避免因為被迫停機清洗、更換冷卻塔填料的效果。本次清洗消耗濃硫酸260 t,清洗助劑消耗等給電廠(chǎng)帶來(lái)的巨大損失。由于本次工業(yè)應用的垢50 t,清洗除垢徹底,腐蝕速率符合《火力發(fā)電廠(chǎng)凝量相對較小，針對結垢量較大的循環(huán)水系統在線(xiàn)清汽器清洗及成膜導則》的要求，整體評價(jià)為優(yōu)良。實(shí)洗還有待于以后進(jìn)- - 步應用的檢驗。硫酸清洗的控踐表明:雖然在線(xiàn)清洗相對停機清洗消耗藥品較多,制參數為:維持循環(huán)水的pH值在3~5,同時(shí)加入5費用較高,但可減少更換冷卻塔填料和被迫停機等mg/L N-307緩蝕阻垢劑、20 mg/L N-304銅緩蝕劑及造成的經(jīng)濟損失,所以在線(xiàn)清洗具有一-定的應用價(jià)200~500 mg/L N-1 16復合緩蝕清洗剝離劑。值參考資料5結語(yǔ)[1]李文軍.水穩劑 與硫酸組合處理工藝在循環(huán)水處理中的應用[]陜西電力,2007 ,35(9):42- 44.工藝篩選試驗說(shuō)明,鹽酸和硫酸作為清洗介質(zhì)2] DLT 794- -2001,火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐化學(xué)清洗導則[SI].均可達到循環(huán)水系統在線(xiàn)清洗的目的。采用鹽酸清[3]DL/T957-2005,火力發(fā)電廠(chǎng)凝汽器化學(xué)清洗及成膜導洗,除垢時(shí)間短,但耗酸量太大,清洗成本較高;采用(責任編輯韓小寧)硫酸清洗,雖然除垢時(shí)間較長(cháng)且對膠球的依賴(lài)性較Research and Application of On-line CleaningProcess in Circulating Water SystemDU Yue, GONG Shu-yang, WANG Jie, YAO Jin-wei(Xi' an Xieli Momentum Science & Tech. Co, Ltd., Xi'an 710054, China)Abstract: Through small -scale experiments, this paper highlights the advantages of on -line cleaning in thermal power plantcirculating water system with sulfurie acid and expounds its feasibilty by industrial application. The on-line cleaning has a longerscale removing time and more dependent on the rubber ball，, but is of much less corrosion to the equipment，few acid consumptionand low cleaning cost, and so has great application value.Key words: circulating water system; condenser ; on-line cleaning; stripping; scale- -corrosion inhibitor中國煤化工MHCNMHG64