循环水系统在线清洗工艺的研究及应用

|YANJIUYUFENXI 研究与分析循环水系统在线清洗工艺的研究及应用杜越,宫舒扬,王杰,姚进伟(西安协力动力科技有限责任公司,陕西西安710054))摘要:通过小型试验,比较了以硫酸和盐酸作为清洗介质在线清洗火电厂循环水系统的效果;通过工业应用，。证明了硫酸在线清洗循环水系统的可行性。以碗酸作为清洗介质进行在线清洗，其特点是除垢时间较长且对胶球的依赖性较大，但对设备腐蚀很小耗酸量小、清洗成本较低，具有一定的应用价值。关键词:循环水系统;凝汽器;在线清洗;剥离;缓蚀阻垢剂中图分类号:TM621.8文献标志码:A文章编号: 1673-7598(2010)08 -0061-04面积和循环水容积比为4.37:1 (m:m),所以本次试) 引言验按照被清洗表面积和清洗液体积比为4.37:1(m2:m2)来进行。火力发电厂循环冷却水几乎占发电厂总用水量的70%以上,随着水资源的日益紧张，循环水的浓缩2清洗工艺筛选试验倍率均较高,使凝汽器铜管很容易结垢,进而导致凝汽器的换热效率下降,严重时会导致机组被迫停机,由于冷却塔填料体积较大，难以在烧杯中进行给发电厂和人民生活带来较大损失，尤其是在用电试验,且其垢层较疏松,相对容易清洗,所以仅选用高峰期"。如果能通过在线清洗来提高凝汽器的换热凝汽器铜管进行工艺筛选试验。效率，可以避免仅仅因循环水系统结垢而被迫停机2.1 试验方案造成的巨大损失。试验分3组进行,分别采用盐酸和硫酸作为清洗本文对某发电厂300 MW凝汽式发电机组凝汽介质。被清洗表面积和清洗液的体积比为4.37:1(m2:器结垢管样及冷却塔填料进行了清洗试验，研究火m2)，清洗3个带垢铜环需要用循环水配制1 000 mL力发电厂循环水系统在线清洗的可行性，提出了硫清洗液，每组试验挂人2个HSn70- 1A铜腐蚀指示环酸在线清洗方案，并比较了硫酸和盐酸作为清洗介测定清洗的腐蚀速率。将试验器皿置于恒温磁力搅质的清洗效果。拌器上搅拌并控制温度为40+5 C,试验过程中清洗液因取样测定、浓缩挥发的损失均用循环水补充,1试验简介pH值通过酸度计来测定，每12 h校正- -次酸度计。具体操作如下:本试验采用某发电厂300 MW凝汽式发电机组A组采用盐酸清洗。用盐酸母液调整清洗系统凝汽器结垢管样及冷却塔填料进行试验研究。铜管pH值至3~5,加入500 mg/L铜管缓蚀剂N-101 ,每隔材质为HSn70-1A,已严重结垢,且垢层较致密,平均1 h测定清洗液的pH值。当清洗液的pH值大于5时,垢量为2 123.81 g/m2, 垢的主要成分是碳酸盐垢，碳加盐酸母液调整清洗液的pH值至3~5，同时记录加酸盐含量约为87.86%。冷却塔填料材质为PVC,垢层人盐酸母液的量及加酸前后清洗液的pH值，每隔厚约1cm,主要成分为泥沙和碳酸盐,垢层相对较疏24h补加一-次缓蚀剂,并人工通胶球一次。盐酸母液松。该机组循环水容积为13 000 m3 ,凝汽器受热面积为含10 m/mL盐为16 850 m2,冷却塔填料面积约为40000 m2,则受热B组采用硫中国煤化工清洗系统HCNMHG收稿日期:2010-06- -04作者简介:杜越( 1976- ),女 ,陕西周至人,本科,工程师,主要从事热力设备化学清洗方面的工作。61研究与分析YANJIUYU FENXIpH值至3~5,加入5 mg/L N-307缓蚀阻垢剂、20 mg/LC组采用硫酸清洗。操作控制同B组,不同点是N-304铜缓蚀剂及200~500 mg/L N- 116复合缓蚀清不加N-1 16复合缓蚀清洗剥离剂。洗剥离剂,每隔1 h测定清洗液的pH值,当清洗液的2.2 试验结果pH值大于5或溶液浑浊时，换掉1/2清洗液,并人工通采用盐酸和硫酸清洗均能达到除垢的目的,各胶球一次,同时加硫酸调整pH值,，补加适量缓蚀剂组清洗的腐蚀速率、腐蚀总量除垢率见表1,清洗结并记录每次的加药量及加酸前后清洗液的pH值。硫果对比见表2。酸母液为含5 mg/mL硫酸的溶液。表1各组清洗的腐 蚀速率腐蚀总量及除垢率4分组试件编号 原始重量/g 清洗后 重量/g失 重/g表面移除垢时间/h腐蚀速率平均腐蚀速 腐 蚀总量除垢率/%/x10-/(g(m2+h)-) 率(g(m2.h) /(g.m2)114.484 614.467 50.017 13.56974.50.0640.0674.99299.732号14.750 614.732 00.018 63.5900.0703号14.771 414.769 80.001 63.6297.50.000.0060.58599.714号15.060615.05840.002 23.6475号14.852 614.555 90.296 73.580.8480.84582.38851.72614.789 6，14.491 20.298 43.6300.843表2清洗工艺筛选试验结 果项目A组组C组)7.551.7腐蚀速率(g(m2 :h)-)0.0050.84腐蚀总量/(g.m)0.522 .82.427用酸量/g21(30%工业盐酸)1.7 (98%.工业硫酸)2.4 (98%工业硫酸)清洗助剂用量/g1.01.4).4用酸量/，273(30%工业盐酸)22.1(98%工业硫酸)31.2(98%工业硫酸)*300 MW单机清洗助剂用量/t13.018.2(水容积13000 m)总费用万元35.8828.639.67备注:*项中的药剂用量是根据小型试验药剂用量换算成300MW单机凝汽器清洗的药剂用量;盐酸、硫酸按600元/计算,助剂按1.5万元/h计算。.2.3试验结论被水流冲出,不会造成堵塞。A、B组清洗后垢环和腐蚀指示环均光亮、均匀腐蚀,除垢率大于95% ,说明盐酸和硫酸均能达到在3动态模 拟试验线清洗的目的。盐酸清洗时间短但是用酸量比硫酸清洗大得多,且盐酸清洗腐蚀速率和腐蚀总量也比根据:工艺筛选试验结果，本小型动态模拟试验硫酸清洗大近10倍硫酸清洗虽然除垢时间较长且选用B组硫酸清洗工艺,进--步验证清洗效果。对胶球的依赖性较大,但是对铜管的腐蚀很小，总的动态模拟试验装置如图1所示。其循环水泵即耐清洗费用也低很多。C组硫酸清洗由于没有加N- 116腐蚀离心式电泵参数:型号为TSGM 25/1.6, 流量为复合缓蚀清洗剥离剂,除垢率较差且对铜管腐蚀较补液槽冷却塔严重。补液泵综上所述,B组清洗工艺是最佳的在线清洗工流量计艺。采用硫酸在线清洗必须添加N-116复合缓蚀清温度恨感嚣洗剥离剂。复合缓蚀清洗剥离剂是以现代高效有机hyh剥离剂、渗透剂和缓蚀剂为主,添加少量酸调整,依| 中国煤化工靠有机聚合物大分子产生的渗透剥离等作用,使垢温度传感层松动,变为细小碎片而剥离除掉。-般碎片直径MHCNMHG为0.1~1 mm,少量碎片直径可达3 mm,这些碎片可循环水泵图1循环水动态模拟试验装 置图62|YANJIUYUFENXI 研究与分析1.6 m/h,扬程为1.6 m,吸人高度为16 m,额定电压介质进行循环水系统在线清洗的可行性。本次动态为380 V ,额定电流为1.8 A,额定转速为2830 r/min。模拟试验的平均腐蚀速率为0.003 0 g/(m2*.h), 腐蚀3.1 动态模拟试验工艺总量为0.576 g/m2 ,远小于《火力发电厂凝汽器清洗在换热器中安装- - .支约100 cm长的凝汽器结垢及成膜导则》规定的平均腐蚀速率应小于1 g(m2.h)、管样(垢量为2 123.81 g/m2), 材质为HSn70-1A,同腐蚀总量应小于10 g/m2的规定。时挂入2个HSn70-1A铜腐蚀指示环以测定本次清洗的腐蚀速率。在冷却塔中放人该机组的一块总面积4工业应用约为0.5 m2的冷却塔PVC填料(按照被清洗面积和循环水容积比4.37:1( m2:m')计算所需填料量)，观察冷2009年4月,对某发电公司4号机组(300 MW凝汽却塔填料的最终清洗效果。清洗液的组成为5 mg/L式发电机组)循环水系统进行了在线清洗,循环水系N-307阻垢剂+20mg/LN-304铜缓蚀剂+200~500统冷却面积为16700 m'，铜管规格为φ28x1xmg/L N-116复合缓蚀清洗剥离剂+适量硫酸。调整10840mm，铜管材质为空冷区及相邻主冷区为清洗液的pH值至3~5，每隔1 h测定清洗液的pH值。B30 1 580根,其余为HSn70-1B 15 724根，循环水当清洗液的pH值大于5或溶液浑浊时，换掉1/2清洗管进、出口母管规格为φ1820x10 mm。液,并通胶球一次,同时加硫酸调整pH值并补加适4.1 清洗工艺量缓蚀剂。本次化学清洗采用5mg/LN-307阻垢剂+203.2动态模 拟试验记录mg/L N-304铜缓蚀剂+200~ 500 mg/L N-116复合缓本次试验的系统水容积为125 L,向循环水动态蚀清洗剥离剂,清洗中加适量硫酸,控制pH值的边模拟试验台水箱中加入125 L循环水,再加人N-307界条件为3~5,加速垢的软化及剥离。阻垢剂0.51 mL(密度为1.23 g/mL)、N-304铜缓蚀剂4.2 清洗流程2.1 mL (密度为1.17 g/mL)、N-116复合缓蚀清洗剥溶药箱→加药泵- +循环水系统-→冷却塔- +循环离剂38 mL (密度为0.98 g/mL),搅拌均匀，加3.1水泵-→凝汽器- >循环水系统。mL98%浓硫酸,调节清洗液的pH值为3.12。4.3 操作步骤2008年11月25日9时10分开始试验,设定控制温安装临时系统,调试加药泵、补水泵、卸酸泵并度为40+5 C,启动耐腐蚀离心式电泵,系统打循环,进行临时系统打压、消缺,调整冷却塔塔池的液位到控制换热器中被清洗管样的流速为0.3 m/s。清洗至运行最低液位,投入胶球运行系统,系统运行正常后1h左右发现冷却塔填料中有大量泥沙掉落,并有小向冷却塔池中加清洗药品。清洗时，运行人员严密监块垢片随水流冲下。10 h后清洗液的pH值达到5.07测循环水凝结水水质和油质以及氢气湿度的变化,且清洗液浑浊,停泵并清理冷却塔底部污泥,排掉以判断循环水系统的铜管是否泄漏。当运行人员发1/2清洗液后补充循环水并通胶球10min,再按补水现循环水系统有轻微泄漏时向循环水中投加锯末堵量补加适量清洗助剂及硫酸,调整pH值至3~5。按照漏。由于4号机循环水系统经过以前的凝汽器、氢冷上述操作过程继续重复清洗，直至2008年12月1日器的酸洗和冷却塔填料的大部分更换，总的垢量较清洗6天时,冷却塔PVC填料除垢率达90%以上(目少,所以本次在线清洗只进行了3次换水,通胶球用测),至2008年12月3日9时10分,换热器中铜管除垢时5天，清理塔池沉积物用时1天,共用6天时间达到率大于95%(目测)，此时冷却塔PVC填料中垢已清了清洗的目的。洗干净。试验结束，清洗腐蚀速率及腐蚀总量见4.4 清洗结论本次循环水系统清洗铜管(HSn70-1B)的平均3.3动态模拟试验结论腐蚀速率为0.010 5 g/(m2.h), 清洗结束后,冷却塔动态模拟试验进一-步说明了采用硫酸作为清洗填料露出了原有的颜色,填料在清洗前后变化明显,复3 动态模拟试验腐蚀速率计算表中国煤化工试件原始重量/g清洗后重量/g失 重/g表面积时间/h腐蚀速腐蚀总量编号/x10-m2/(g(m2*.hMYHCNMHGg'm)1号14.269 314.267 20.002 13.5141920.00310.003 00.5762号14.401 514.399 50.002 03.562190.002 963研究与分析YANJIUYUFEN XI凝汽器循环冷却水进口A压力降低，用竹竿在冷却大,但是腐蚀很小,耗酸量小，清洗成本较低。综合考塔塔池底部搅动,发现有大量被剥离、软化的沉积虑，硫酸清洗更适合于火力发电厂循环水系统在线物,沉积物厚度约10 cm,说明本次清洗达到了预期清洗,可以避免因为被迫停机清洗、更换冷却塔填料的效果。本次清洗消耗浓硫酸260 t,清洗助剂消耗等给电厂带来的巨大损失。由于本次工业应用的垢50 t,清洗除垢彻底,腐蚀速率符合《火力发电厂凝量相对较小，针对结垢量较大的循环水系统在线清汽器清洗及成膜导则》的要求，整体评价为优良。实洗还有待于以后进- - 步应用的检验。硫酸清洗的控践表明:虽然在线清洗相对停机清洗消耗药品较多,制参数为:维持循环水的pH值在3~5,同时加入5费用较高,但可减少更换冷却塔填料和被迫停机等mg/L N-307缓蚀阻垢剂、20 mg/L N-304铜缓蚀剂及造成的经济损失,所以在线清洗具有一-定的应用价200~500 mg/L N-1 16复合缓蚀清洗剥离剂。值参考资料5结语[1]李文军.水稳剂 与硫酸组合处理工艺在循环水处理中的应用[]陕西电力,2007 ,35(9):42- 44.工艺筛选试验说明,盐酸和硫酸作为清洗介质2] DLT 794- -2001,火力发电厂锅炉化学清洗导则[SI].均可达到循环水系统在线清洗的目的。采用盐酸清[3]DL/T957-2005,火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导洗,除垢时间短,但耗酸量太大,清洗成本较高;采用(责任编辑韩小宁)硫酸清洗,虽然除垢时间较长且对胶球的依赖性较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中国煤化工MHCNMHG64