本文
導語
鍋爐一旦結了水垢、汙垢，不但會降低熱效率，給系統的安全、正常運行帶來隱患，還會使水處理劑無法及時到達金屬表面而失效，加速金屬腐蝕的速度。因此，及時去除各類水垢是保證安全和設備壽命的重要前提！那麼哪種方法能最大化的去除水垢呢？小7今天介紹的是化學清洗的方法。
一、鍋爐化學清洗的要求
1、新建鍋爐的化學清洗
熱力設備化學清洗原則方案應與鍋爐初設一併送審。
對蒸汽壓力在5.9MPa以上的汽包爐，必須進行啟動前的鍋爐化學清洗。對容量在200MW以上機組的凝結水及高、低壓給水管道，應進行化學清洗。
對蒸汽壓力在12.7MPa及以上鍋爐，應進行過熱器蒸汽吹管或化學清洗。
對過熱器進行整體化學清洗時，必須防止垂直蛇形管發生汽塞、氧化鐵沉積和奧氏鋼腐蝕的措施。
對再熱器，除鏽蝕嚴重外，不再進行化學清洗，可採取蒸汽吹管。
2、運行鍋爐的化學清洗
對於運行鍋爐的化學清洗，要在停爐期間進行，通常是結合機組檢修時間加以安排。
化學清洗時間應根據沉積物量及運行年限確定。當鍋爐水冷壁內沉積物量達到表1中數值（洗垢法，向火側180°）或鍋爐化學清洗時間間隔達到表中規定時，應對鍋爐進行化學清洗。
當化學清洗間隔時間已到上述規定值，但是按規定的取樣方法水冷壁管的垢量低於規定垢量下限的1/2，並且無明顯垢下腐蝕的鍋爐，可以延遲化學清洗。
在鍋爐延期化學清洗期間要加強對水冷壁管垢量沉積及腐蝕情況的監督與檢查，在垢量及腐蝕狀況達到上述規定之後應儘快安排化學清洗。
由於結垢、腐蝕而造成水冷壁爆管或洩漏的鍋爐，即使鍋爐運行年限或結垢量未達到化學清洗標準，亦應立即進行化學清洗。
3、鍋爐清洗質量
鍋爐及其熱力系統化學清洗的質量應達到如下要求：
（1）被清洗金屬表面清潔，基本無殘留氧化物、焊渣及其他雜物。
（2）無明顯金屬初晶析出的過洗現象，無二次浮鏽，無點蝕；腐蝕指示片無點蝕，平均腐蝕速率應小於8g/（m²h），腐蝕總量應小於80g/m²；不應有鍍銅現象並應形成良好的鈍化保護膜。
為了達到上述要求，故鍋爐化學清洗通常包括鹼洗（鹼煮）、酸洗、漂洗及鈍化工藝。
二、鍋爐化學清洗方法
鍋爐化學清洗方法的範圍與要求，隨鍋爐機組參數、鍋爐狀態是新爐還是運行爐，採取清洗劑及工藝的不同而要採取不同的清洗方法。
由於新爐各部位都可能較髒，清洗的範圍除鍋爐本體的水汽系統外，還應包括清洗過熱器及爐前系統。也就是從凝結水泵出口，經由除氧器，直至省煤器的全部水管道。而省煤器、水冷壁及汽包則屬於鍋爐本體水汽系統。
如果是運行中鍋爐化學清洗，一般僅限於鍋爐本體水汽系統。
新爐化學清洗屬於機組分部試運的工作，由安裝單位負責。長期以來，由於清洗對象為電廠主要設備，範圍大、工序多，有的清洗工藝如EDTA清洗，還需要鍋爐點火，涉及面很廣，故歷來受到各方面的重視。
新建鍋爐在投運前清洗質量，直接關係到鍋爐的安全經濟運行，而且還有助於改善啟動時的水汽質量，使之能大大縮短新機啟動到正常水汽品質的時間，同時也有助於鍋爐投入正常運行後水汽質量保持合格穩定。
現在可選用的清洗劑有鹽酸、氫氟酸、檸檬酸、EDTA等，在國內都有許多次實踐，積累了豐富的經驗，屬於成熟工藝。關鍵是應根據新爐的具體情況，正確選擇清洗工藝與控制標準，創造實施清洗的條件。
鍋爐清洗時要使用多種化學藥劑，針對不同要求採取不同的配方。所用的藥劑主要包括清洗劑、緩蝕劑、添加劑等。既達到清洗的目的，又防止金屬腐蝕並有助於鈍化成膜。
1、清洗用藥劑
1
清洗劑
通常鍋爐清洗用清洗劑包括無機酸及有機酸兩大類，常用的無機酸主要為鹽酸、氫氟酸；有機酸為檸檬酸、EDTA等。
鹽酸
鹽酸是最常見的清洗劑，它除垢力強、反應快、價格低廉，它還可以剝離水冷壁管中的氧化鐵垢；另一方面，如清洗條件控制不好，它會對鐵有腐蝕作用，故在清洗時，加入一定的緩蝕劑是必要的。
CaCO3+ 2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
MgCO3·Mg（OH）2+4HCl→MgCl2+3H2O+CO2↑
FeO+2HCl→FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H
2O以上反應就是鹽酸去除碳酸鹽垢及氧化鐵垢的基本原理。
鹽酸會對金屬鐵產生腐蝕，這是眾所周知的。
Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
鹽酸作為清洗劑也有其不足之處：一是鹽酸中的Clˉ會促使奧氏體不鏽鋼發生應力腐蝕；二是它對硅酸鹽垢清洗能力差，需外加氟化物添加劑。
氫氟酸
高參數鍋爐蒸汽中對SiO2含量的要求很嚴，因而鍋爐化學清洗時必須儘可能多的除去系統中的硅酸鹽垢，故鹽酸在這方面就存在不足，對高參數鍋爐來說，氫氟酸常選用為清洗劑。
氫氟酸是一種弱無機酸，它對硅化合物有很強的溶解能力；另一方面，它對氧化鐵也有很強的去除作用。
SiO2+6HF→H
2SiO6+2H2OHF+H2O→H3O＋+F—
HF在水中電離產生的F—，還能與Fe3+產生絡合作用，從而達到去除氧化鐵的目的。此外，HF還可以用於清洗由奧氏體鋼製造的鍋爐部件。這樣清洗時不用拆卸水汽系統中的有關部件，減少工作量又縮短化學清洗時間。應用氫氟酸作清洗劑，清洗費用將較高。
檸檬酸
檸檬酸H3C6H5O7是大型鍋爐化學清洗的一種常用清洗劑。
它的主要優點是：對鐵垢及鐵鏽的清除能力強，反應產物是易溶的絡合物，對金屬鐵的腐蝕性小；可以清洗奧氏體鋼等。其缺點是：清除沉積物的能力不及鹽酸，對鈣、鎂水垢及硅化合物清洗能力差；藥品價格較貴；清洗工藝條件也較苛刻。
EDTA
EDTA即乙二胺四乙酸，也是一種有機酸，它難溶於水，但它的鈉鹽或銨鹽，則在水中溶解性大大增加，作為清洗劑，它能與沉積物中鐵、銅、鈣、鎂等金屬氧化物反應形成穩定的絡合物轉入溶液而具有較強的除垢能力。清洗中產生的沉渣少，系統不易堵塞；對鐵的腐蝕性小，而且對奧氏體鋼沒有危害；清洗後金屬表面光潔，具有耐蝕性，不必再進行鈍化處理；清洗工藝實施比較方便，它較適合鍋爐的整體清洗。EDTA價格高，這是一個很明顯的不足之處，不過清洗後的排出液還可以作為它用，或者從中回收部分EDTA，以降低清洗成本。
2
緩蝕劑
鍋爐化學清洗劑通常為無機酸及有機酸，它們具有除垢能力的同時，對金屬鐵都有不同程度的腐蝕作用。因而在鍋爐化學清洗過程中，要添加某種添加劑，來抑制金屬的腐蝕，而又不至降低清洗劑對水垢及沉積物的去除效果，這類添加劑，即稱為緩蝕劑。
採用不同的清洗劑，往往的配用不同的緩蝕劑。它們按緩蝕的作用原理可分為陽極性、陰極性、複合性；按形成保護膜的性質則可分為氧化膜、沉澱膜、吸附膜型。各種緩蝕劑多為含氮、含硫或同時含有氮及硫的有機化合物如有機胺的亞硝酸鹽、硫醇、硫脲等。
作為緩蝕劑，應具備如下性能：
1）加入少量的緩蝕劑，就能大大降低金屬的腐蝕速度，但不能降低去除水垢及沉積物的能力，而且對水汽系統各部位，如焊接點，不同金屬的連接處等均有良好的緩蝕效果；
2）對金屬的機械性能與金相組織沒有任何影響；
3）無毒性、易溶、使用方便、價格較低，且清洗後的廢液易於處理，不致對環境產生汙染。 各種緩蝕劑都有最佳使用條件，這可通過試驗室試驗結果來加以確定。 例如鹽酸作清洗劑，常規的緩蝕劑為IS-129、IS-156、若丁等。有資料介紹它們的試驗結果。
表2幾種緩蝕劑的緩蝕效果試驗結果
注：表中IS-129、IS-156為電廠運行鍋爐鹽酸酸洗專用緩蝕劑
上述試驗條件：鹽酸濃度為5%，溫度為50±5℃，時間為4h，同時還進行了不同酸濃度下的緩蝕試驗。
3
添加劑
還原劑
在化學清洗的初期階段，清洗液中會產生Fe3+、Cu2+等，它們能引起鐵的腐蝕。如：Fe+2Fe3+→3Fe2+
Fe+Cu2+→Fe3++ Cu
當清洗液中Cu2+較多時，銅就會在鐵的表面上沉積析出，即產生鍍銅現象。因此，清洗液中要加入某些還原劑或掩蔽劑，如氯化亞錫、硫脲等，以消除它們的影響。
助溶劑
當水汽系統的沉積物中含有較多硅酸鹽及銅垢時，各種清洗液不易溶解，故在清洗液中要加入適量的助溶劑。如少量的氟化物，如NaF以加快溶解速度，同時氟化物在清洗液中產生氫氟酸，可以促使硅酸鹽水垢的溶解，它又能與Fe3+形成絡合物，降低了Fe3+含量，加快了氧化鐵垢的溶解。
表面活性劑
在化學清洗中，為提高清洗效果，加入少量的具有長鏈極性的有機化合物，它們可降低清洗液的表面張力，產生增溶去汙、潤溼滲透及乳化分散等一系列表面活性，從而提高了清洗效果。
2、清洗系統流程
現在普遍採用流動清洗方式對鍋爐進行清洗。首先應制定清洗方案，確定清洗的工藝條件：這包括藥品選擇與劑量、清洗液溫度與流速、清洗時間與清洗結果的檢查標準等。
鍋爐化學清洗按一定的程序進行，一般為：水沖洗、鹼洗或鹼煮、酸洗、漂洗、鈍化等步驟。
1
水沖洗
在鍋爐清洗前，用清水將存在於水汽系統中殘留物（新鍋爐）及附著性不高的沉積物、腐蝕產物等（運行爐）用較高流速的清水沖洗掉，同時這還可以檢驗系統是否存在洩漏，加以消除。
2
鹼洗或鹼煮
新建鍋爐一般採用鹼洗，以消除鍋爐在製造、貯運、安裝過程中沾染的油汙等，從而有助於提高酸洗效果。
鹼洗液通常用Na3PO4、Na2HPO4加至除鹽水中配製成一定濃度，而且應將水溫加熱至90℃以上。
對運行中爐一般採用鹼煮。因為鹼煮有助於沉積物的鬆動，從而易於被消除。使用的鹼通常為Na3PO4與NaOH，鹼煮過程中應反覆進行補水及底部排汙。
既然是鹼煮，就得將鍋爐點火，使鍋內水煮沸，且汽壓升高至一定壓力時，維持壓力下煮沸一定時間。鹼煮後待水溫降低至80℃以下時，排出鹼煮廢液，並將系統內的被煮洗下來的汙物清理乾淨。
隨之進行氨洗，以除去銅對酸洗的影響，也就是前文所說的產生鍍銅現象，它將促使金屬的腐蝕，氨洗結束，再用除鹽水將系統沖洗乾淨，然後酸洗。
3
酸洗
酸洗時，藥液的配製分邊循環邊加藥或在清洗箱中配製清洗液的方式。控制好酸洗條件，定時取樣化驗，當循環清洗液中Fe2+無明顯變化，則可結束酸洗。
4
漂洗
當鹽酸或檸檬酸作清洗液時，酸洗後先用除鹽水沖洗後，一般還要用稀鹽酸或檸檬酸液對被沖洗系統進行一次沖洗，以利用檸檬酸（H3C6H5O7）具有與鐵離子絡合的能力，去除系統中產生的附鏽和仍可能殘存的鐵離子。
這種檸檬酸漂洗時應加入少量的緩蝕劑，並用氨水調節pH值。控制好pH值、溶液溫度、漂洗時間。
漂洗後不再用水沖洗。
5
鈍化
鍋爐經酸洗、沖洗或漂洗後，裸露的金屬表面暴露於大氣中易受到腐蝕，故必須加以防腐處理。一般是採用化學藥劑處理，使其金屬表面上形成一層保護膜，這種處理工藝，稱為鈍化。
鈍化的方法有多種，如亞硝酸鈉法、聯氨法、多聚磷酸鈉法及其他方法等。各種處理方法各有利弊，具體工藝條件也不相同。
3、鍋爐清洗後的工作
1
化學清洗廢液的處理
鹽酸廢液用中和法處理；檸檬酸廢液用焚燒法處理；氫氟酸廢液用石灰乳處理，使其生產CaF2沉澱。
2
清洗效果的檢查
清洗結束後，要仔細檢查水汽系統，凡能打開的部分，應打開檢查，並將其中殘存物儘量清除乾淨。必要時，可割管檢查水垢及腐蝕產物的清除以及成膜情況。結合清洗系統中所安裝的腐蝕指示片的腐蝕速度、在啟動期內水汽質量是否合格，以及在啟動機運行過程中有沒有發生異常、化學清洗費用等予以綜合分析評價。
鍋爐清洗完畢，清洗裝置拆除後，鍋爐應立即投入運行；如果不能立即投入運行，則應採取停爐保護措施。
閱讀更多 zjx987654 的文章
