我國目前用于發(fā)電和居民采暖等的鍋爐有數(shù)萬臺之多[1],其蒸發(fā)量從10t到100t不等。這些鍋爐在運轉(zhuǎn)過程中不論采取何種水處理措施,都不可避免地會產(chǎn)生水垢。這些水垢含有造成鍋爐表面腐蝕的氧化物,從而使鍋爐受熱面發(fā)生化學反應(yīng),產(chǎn)生對鍋爐的腐蝕,造成鍋爐設(shè)備的損壞[2]。另外,這些水垢的產(chǎn)生使得鍋爐的導(dǎo)熱性能減低,從而增加了燃料的消耗,進而使金屬過熱,金屬強度減低,從而導(dǎo)致鍋爐過熱而爆管,產(chǎn)生經(jīng)濟損失[3]。因此,為保證鍋爐的良好運轉(zhuǎn),避免爐管的結(jié)垢腐蝕所造成的損失,鍋爐的清洗工作就成為必不可少的措施。鍋爐化學清洗是用目前在鍋爐清洗中常用的一種方法。本文針對目前鍋爐清洗方面的工作進行了總結(jié),并對鍋爐清洗中存在的問題和前景進行了展望。
一、鍋爐清洗方法
(一)堿洗法
目前堿洗法主要包括燒堿噴射法和堿煮法。其中燒堿噴射法主要是將質(zhì)量分數(shù)在50%—60%的燒堿溶液加熱至80℃左右,然后采用噴霧裝置將其噴射到鍋爐壁和管道內(nèi),間隔一段時間后,再進行重復(fù)進行一次,直至水垢脫落。堿煮法主要是利用質(zhì)量分數(shù)在3%左右的燒堿溶液,通過加熱和提高壓力等方法對鍋爐內(nèi)的水垢進行處理。該法操作簡單,費用低,但比較費時。目前國內(nèi)已鮮有采用此法對鍋爐進行清洗的事例。
?。ǘ┧嵯捶?br/> 目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的是酸洗緩釋劑,其最早的應(yīng)用可以追溯到1845年。至今,各種各樣的酸洗緩釋劑已得到了廣泛的應(yīng)用[4]。酸洗緩釋劑中的酸主要有:鹽酸、硫酸、硝酸、氨基磺酸、磷酸、甲酸、乙酸、檸檬酸等,其中應(yīng)用最廣的是鹽酸。隨著設(shè)備性能的提高,對于酸洗緩釋劑的要求也越來越高,有機酸洗緩釋劑就應(yīng)運而生。如:敖建平等采用由含氮脂肪胺、芳香胺等多種常用有機緩釋劑復(fù)配而成的DSCH—1緩釋劑。該緩釋劑在硝酸中對20#鍋爐鋼和紫銅的緩釋效率可達99.7%以上;在不同組成的鹽酸中對20#鍋爐鋼的緩釋效率也可達98.5%以上。但它受Fe3+濃度的影響較大。因此,該緩釋劑可以作為硝酸和鹽酸酸洗緩釋劑使用,但應(yīng)該在使用過程中嚴密監(jiān)測Fe3+濃度的變化情況[5]。由內(nèi)蒙古山源非金屬物料公司開發(fā)的新型鍋爐除垢劑,以腐殖酸為原料,添加純堿和特殊的活化劑,使其分子鏈變短,更易于與鈣、鎂、鐵離子進行螯合和絡(luò)合反應(yīng),形成不規(guī)則的、無附著力的有機鹽,隨鍋爐排污水排出爐外,長期使用該產(chǎn)品能在金屬表面形成一層保護膜,起到防腐蝕的作用[6]。
二、目前鍋爐清洗中存在的問題
(一)清洗循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計不合理
在清洗過程中,使用清洗泵或泵站進行強制性循環(huán),是提高清洗效率的重要手段。但目前某些施工單位在清洗過程中采用浸泡的清洗方式,或采用人孔進液、鍋筒排污出液等簡單的循環(huán)方式,從而導(dǎo)致在清洗過程中各被清洗部位清洗液濃度不一樣,設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)清洗不徹底。最終導(dǎo)致清洗前鍋爐還好,清洗后發(fā)生鍋爐“爆管”事故。
正確方法是,采用下進上出或上進下出的循環(huán)模式對設(shè)備進行清洗,并采用安裝臨時清洗循環(huán)管線的方式,對設(shè)備的各個部位進行有效清洗,使清洗過程中產(chǎn)生的不溶物在清洗結(jié)束后及時排出設(shè)備外,進而避免所產(chǎn)生的大量脫落污垢堆積導(dǎo)致的鍋爐“爆管”事故。
?。ǘ┣逑磸U液的亂排放
化學清洗包括堿洗、酸洗、漂洗、鈍化等過程,從而直接產(chǎn)生過了相關(guān)的酸堿廢液,廢液如果不處理就直接排放會導(dǎo)致對環(huán)境產(chǎn)生污染。但由于處理廢液成本較高,不少施工單位和工程單位都不愿承擔這一費用,清洗后廢液直接排入地溝現(xiàn)象,嚴重污染環(huán)境。
正確的方法是,化學清洗后產(chǎn)生的酸堿廢液及鈍化廢液,按照國家標準進行相應(yīng)處理后排放。
(三)鍋爐加溫方式不當
冬天施工時,由于氣溫較低,某些工程單位用點爐給酸液加熱的方式對鍋爐進行酸洗,由于局部溫度過高,往往造成爐管嚴重腐蝕并泄漏。除此外,在清洗過程中使用的緩蝕劑也有使用溫度限制,如超過溫度限制,不僅會使緩蝕效果降低,而且會增加酸液的腐蝕性能。
正確的方式是,將鍋爐內(nèi)水加熱至合適溫度,順序投放緩蝕劑、酸等進行清洗。
?。ㄋ模┗瘜W清洗完畢后不進行鈍化
化學清洗完成后所用的鈍化過程其本質(zhì)是將干凈的鍋爐本體表面與鈍化劑重新反應(yīng)。如果控制不當,鈍化就會失敗。某些清洗公司為追求利潤,在酸洗完成后只進行簡單的化學中和,就結(jié)束清洗。這會導(dǎo)致被清洗干凈的鍋爐表面產(chǎn)生二次浮銹,使鍋爐的阻垢能力下降,再次產(chǎn)生銹蝕。
改進措施是設(shè)備酸洗后,進一步進行漂洗鈍化,在漂洗過程中應(yīng)嚴格控制總鐵離子的濃度。并在漂洗完成后進行鐵離子檢測,達到要求后把pH值調(diào)到9—10,再加入鈍化劑,并進行升溫鈍化。
三、鍋爐清洗展望
?。ㄒ唬┭芯块_發(fā)高性能、低毒性的化學清洗工藝和化學清洗過程中使用到的緩釋劑、鈍化劑,并對化學清洗過程產(chǎn)生的廢液進行相應(yīng)的處理或回收利用。
?。ǘτ谀壳俺霈F(xiàn)的有新材料制成的新設(shè)備,進行化學清洗時積累相應(yīng)的清洗經(jīng)驗,并進行經(jīng)驗總結(jié)和推廣。
(三)在目前能源緊缺的情況下,研究和開發(fā)在設(shè)備不停機狀態(tài)下的清洗工藝。
參考文獻:
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?。?]焦慶祝,李杰蘭,王佳等.鍋爐清洗過程中的腐蝕防護措施[J].高師理科學刊,2002,22(3):58~59.
?。?]任建新.化學清洗[M].蘭州:甘肅科學技術(shù)出版社,1993.
?。?]敖建平,曾為民,劉炳根,孫國忠,溫承橋.多用酸洗緩蝕劑DSCH-1的研究.南昌航空工業(yè)院學報,1999,13(4):41-43
[6]邢向軍,趙全勝,張明,馬海文.一種新型鍋爐水處理劑的應(yīng)用.內(nèi)蒙古石油化工,2003,29:67-68.