概 况

2012年 4月某钢铁集团公司干熄焦锅炉投入运行 ，至 2012年 9月仅仅运行 5个月 ，就 出现多次爆管事件 。并且爆管间隔时间越来越短 ，爆管数量越来越多 ．造成锅炉无法正常生产 ，给公司效益带来重大损失。该钢铁集团公司对爆管原因进行分析认为 ：经割管检查 ，管 内水垢厚度达 4～5mm，在这样短时间内形成大量水垢 的主要原 因是锅炉投运前没有经过化学清洗 ，且锅炉采用工业用水 ，水质不达标 ，因此在锅炉水冷壁 内壁短时问 内集聚大量水垢 。由于水垢的传热系数低导致水冷壁管过热爆管。于是决定对锅炉进行彻底化学清洗 ，消除爆管隐患。

2 锅炉特征及 热力 系统简介

干熄焦锅炉为高温 、高压单汽包集 中下降管 自然循环锅炉 。设计参数 ：锅炉蒸发量 87．5t／h；过热蒸汽温度 540℃ ：过热蒸汽压力 9．8MPa；给水温度104 ℃ 。给水经省煤器连接管进入汽包，由 3根 qb377minx25mm集 中下降管分送至水冷壁下联箱和蒸发器下联箱 ，经水冷壁和蒸发器加热后上升到上联箱 ，再 由升汽管进入汽包汽包材料 为 19MnR，水冷壁管 、蒸发器和省煤器材料 为 20号碳 钢。

3 爆 管原 因分 析

该钢铁集团公 司对锅炉爆管原进 行了分析。由于锅炉运行仅 5个月．对爆管水冷壁进行了检查，发现管壁内侧有 4mm左 右厚的水垢 。根据传热学原理及传热计算 q=kA△t，传热量 Q与传热系数K及传热温差△t 成正 比例。而传热系数 K=I／R，与传热体的热阻 R有关 ；热 阻 R=δ／λ，热阻与传热体的厚度δ 成正 比．与传热体 的导热 系数 λ成反 比。锅炉水冷壁管束内部形成水垢后总的传热系数 K 0=δl／λ1+δ2／λ2)，其中 δl、λ1、δ2、λ2分别为水冷壁 、水垢 的 厚度 和 导 热 系数 。锅 炉 在 额 定 负倚 运 行 时 ，锅炉水冷壁管必须保持吸收达到额定负荷 的热量 Q不变，由于传热面积不变 ，总传热 系数 K0与传热温差 成反比。根据铁的导热 系数是 45W／(m·K)，氧化铁 、硅 酸盐 和盐 等水垢 的传热 系数约 为0．23W／(m·K)．而 该公 司水 垢厚 度达 到 5mm，根 据总传热系数计算公式得总的传热系数约为原传热 系数的 1／5，因此锅炉水冷壁内 、外温差要大幅升高至原来的 5倍 ，从而导致水冷壁管超温爆管。

4 垢样分析和管样小试

4．1 垢样 分析

对锅炉水冷壁管的垢样分析结果如表 1所示。垢外观灰 白色，检测时问为 2012年 9月。

 

 

4．2 样管小试

由于该锅炉没有严格按照锅炉监察规程进行生产运 行 ．导致 水 冷 壁 内壁 短 期 内形 成 大 量 水 垢 。既要清 除水 垢 又要 保 证 锅 炉 设 备 的安 全 ，需 要 进 行周密详细的试验 ，采合理 的药剂 ，公 司制定了多套药剂和清洗 工艺的试验方案进行小试。由于垢样中含有 25．62％的

和 8．17％的 SiO2，，这两种垢都不易 于进行 酸洗 ，冈此 多套 小 试 方案 中仅 有 两 套 配 方的除垢 率达到 70％以 上。根据公司清洗经验以及小试 与现场 清洗 的 情况 差 异 ，公 司经 过 优 化 后 调 整 了有效 药剂 比例 和锅 炉 关键 步骤 的清 洗 时 间及其 他措施 ，制定 了一套不同于常规的锅炉清洗工艺和方法 。具体情况见图 l～图 3。

 

 

 

 

 

 

 

5 锅 炉清洗工艺

根据 DL／T794—2012《火力发 电厂锅炉化学清洗导则》的规定和小试 实验结果 ，结合们 的意见 ，确定对该锅炉采用碳酸钠和三钠为主的碱煮 ，提升碱煮次数 和碱 煮温度 、时间，清洗主剂采用混酸循环清洗 ，混酸清洗时间适当延长 ，根据现场挂片和监视管的除垢情况确定混酸清洗时间。工艺步骤为：水 冲洗 、碱煮 、碱煮后水 冲洗、再碱煮 、碱煮后水冲洗 、混酸洗 、水 冲洗 、中性药剂清洗、清洗后水冲洗 、漂洗和钝化。清洗范围为 ：省煤器 、水冷壁 、蒸发器 、下降管和汽包等。

5．1 化学清洗现场情况

1)水冲洗。用大量 的热水对锅炉水冷系统水 冲洗 ，提高流速，使部分结构疏松 的垢脱落 冲洗干净 ，减轻酸洗压力 ，直至排水清澈为止。

2)过热器充保护液。水箱配保护液 ：缓慢加联氨 50kg，通过专线将保护液送人过热器 ，当放空见水后停泵 ，关闭去过热器阀门。

3次碱煮 。系统 闭路循环 ，用蒸 汽对 系统内除盐水加热 ，除盐水温度 40℃以上时开始加碱煮药剂 ，加药主要药剂为碳酸钠三钠 、活性剂和添加剂等 ，按照实验室确定 比例和使用量添加终 ，将 温度升高并稳定在 140～160℃、压力 0．4—0．6MPa次碱煮期间应每 3h排污一次 ，并根据排污量补加药剂 ，控制碱煮药剂浓度次碱煮时间控制在 12h。碱煮完后水冲洗 。

4)第二次碱煮。蒸汽加热升温至 40℃ 以上加药 ，加药完毕后开泵循 环，蒸汽升温 ，回水箱温度达到 85℃以上停泵 ．交给 甲方升温、升压终水温160～180℃，压力 0．8- 0．9MPa。第二次碱煮期 间应每 3h排污一次 ，并根据排污量补加药剂 ，控制碱煮药剂浓度。第二次碱煮时间控制在 6h．碱煮完后水 冲洗 。

5)补充保 护液 。混酸清洗前 ，对系统不参加清洗部分再次充装保护液 。 

6)混酸清洗。保护液充装完毕后 ，重上除盐水闭路循环，用加热蒸汽升温至 40℃ 以上 ，开始加活性剂 ，置入腐蚀 挂片 ，加混酸及其他清洗药 剂 ，主要有缓蚀剂 、活性剂 、混酸和添加剂 ，添加重量及药剂比例严格按照试验方案执行。工艺要求 ：温度 55～70℃ ，时间 5h ，每 0．5h做一次铁离子浓度和混酸浓度分析。清洗时间按照总回路 1h其余单 回路各1h控制 。清洗过程中严密对铁离子浓度进行监测 ，根据铁离子浓度变化加联氨，加微量氟化氨。

7)混酸清洗后水 冲洗。混 酸清洗完后 ，立 即用除盐水对系统进行 冲洗。当总铁 含量 <300mg／L、pH=5、水质清澈时，水冲洗结束。

8)中性药剂清洗 。为确保 清洗效果 ，保 护锅炉管道不过洗 ，增加一道清洗程序 ，对混酸清洗后部分残留的水垢进一步清洗 ，即采用中性药剂清洗 ，主要清洗剂有活性剂 、中性药剂 、缓蚀剂和添加剂。工艺要求 ：温度 60～75℃ 。时间控制在 8h以内。中性药剂清洗完后 ，立即进行水冲洗 ，控制方法及检测效果同混酸清洗。

9)漂洗 。水冲洗完后 ，立即开始系统闭路循环。用加热蒸汽升温 ，升温至 40 以上 ，开始加漂洗药剂 ：缓蚀剂和柠檬酸。工艺要求 ：温度 40～50℃ ，时间 4h。每 0．5h做 一次 铁离 子浓 度和 pH分 析。铁离子浓度 基本 稳定 后 ，进 行水 置换 。总铁 浓度<49mg／L时 ，漂洗结束。

10)钝化 。漂洗完后 ，开始钝化。用加热蒸汽对系统升温 。40℃开始 加钝化 药剂 ：氨水和工艺要求 ：温度 50 60℃ ，pH9．5～10，时间 4h。每0．5h做一次 pH分析 ，严格控制 pH值。

5．2 清洗工艺应用效果

公 司采用 该锅 炉 清洗 工 艺 。根 据某 钢 铁集 团1号锅炉结构及汽水 系统 图编 制施工方案 ，清洗流程如图 4，在 2012年 9月 23日开始对该锅炉进行 清洗 。经 过 6天不间断清洗 ，将 锅炉水冷壁 管 内水垢基本清洗干净 ，达 到预期效果。清洗完后对 锅炉本体可 见部位全部进行检查 ，并对关键部位割管检查 ．检查结果如下。

 

 

1)清洗后检查汽包 内表面清洗干净 ，无镀铜 ，钝化膜形成。

2)割管检查 ，除垢率 目测在 80％以上 ，钝化膜形成 ，无镀铜 ，无二次锈(监视管垢量变化情况见图 5图- 7)。

 

 

 

 

3)腐蚀挂片表面无点蚀 ，对清洗前 、后的重量进行测定，计算出腐蚀速率<2．12g／(m²·h)，腐蚀总量<15．91g／m² 。

4)锅炉水垢基本融化 ，没有形成残渣 。

6 结论及建议

锅炉结垢原 因很 多且很复杂 ．因此要做 的试验和了解的一手技术资料很多，工作量很大。针对此次干熄焦锅炉的爆管情况和化学清洗情况以及该厂的水质管理情况 ，得 出了以下几个方 面的结论并提出建 议 。

1)从此次清洗后的各项指标检查情况以及通过近 5年来的运行 ，未发生爆管事情 ，说明此次清洗整体是非常成功的。

2)由于锅炉运行本身的特性 ，锅 炉不同部位结垢情况不一致 ．尤其像这种结垢 比较严重 的情况 ，整炉 的结垢不均匀程度更大。因此 ，清洗时个别部位存在除垢率只有 80％左右的情况。对于余垢建议在线清洗去除。

3)根据此次清洗时碱煮和盐酸清洗 、中性药剂清洗各个环节 的作用及效果，该方案可以进行适 当优化 ，以便对清洗其他不同锅炉水垢有较大借鉴作用。

4)从 电厂化学监督管理制度角度 出发 ，该 电厂应该加强运行水质管理 ，加强机组的化学监督管理 ：要定期进行割管检查 ．及 时了解受热部件 的垢量及垢样成分 ；对管 内壁的腐蚀情况要做好腐蚀发展趋势分析 ，尽可能地减缓腐蚀发展速率 ，及时提 出可行的处理措施 。