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煙塔合一機組中水冷卻的凝汽器在線化學清洗

技術應用 | 來源:本網 | 發布日期:2017-10-30 查看次數:850

核心提示:  實用技術bookmark0清洗世界煙塔合一機組中水冷卻的凝汽器在線化學清洗劉國樹李興2,趙金靜1(1.天津國電津能熱電有限公司,天津300300;2.天津電力科學研究院,天津300384)洗劑是由膦羧酸外加分散劑、緩蝕劑、粘泥剝離劑、浸潤劑等清洗助劑復配而成的一種全有機化學清洗劑,具有水溶性好,螯合能力強等特點。該藥劑在不停車的情況下,對換熱器內的污垢起到很好的去除作用,而且對設備的腐蝕很小,

  實用技術bookmark0清洗世界煙塔合一機組中水冷卻的凝汽器在線化學清洗劉國樹李興2,趙金靜1(1.天津國電津能熱電有限公司,天津300300;2.天津電力科學研究院,天津300384)洗劑是由膦羧酸外加分散劑、緩蝕劑、粘泥剝離劑、浸潤劑等清洗助劑復配而成的一種全有機化學清洗劑,具有水溶性好,螯合能力強等特點。該藥劑在不停車的情況下,對換熱器內的污垢起到很好的去除作用,而且對設備的腐蝕很小,安全可靠。

  凝汽器是火力發電廠的重要附屬設備,它一旦結垢和腐蝕具有較大的危害。一是嚴重影響凝汽器換熱效率甚至影響機組的正常出力;二是凝汽器換熱管腐蝕穿孔時,將導致冷卻水漏入凝結水中,使凝結水遭受污染,將引起鍋爐結垢、腐蝕和汽輪機積結鹽垢,直接影響機組安全、經濟運行。

  對于凝汽器的清洗,傳統工藝一般采用停機清洗方式。為了不影響電力生產的正常運轉,決定采用一種不停機的清洗工藝一在線化學清洗工藝,進行除垢1. 1設備概況天津某電廠兩臺330MW供熱機組于2009年投產,為煙塔合實施脫硫、脫硝。其循環冷卻水補充水直接使用城市再生水,配合水質穩定藥劑和加酸處理,循環水濃縮倍率控制在3倍左右。機組運行兩年來,再生水的供應保證率較差,每年累計停水次數超過20多次,超過3天的停水事故約占50%.再生水供水停止或出力不足期間,依靠補充有嚴重結垢傾向的沖灰澄清水和地表水來維持機組運行,其間循環水濃縮倍率超出設計標準。段時間以來,因凝汽器結垢問題造成機組出力受限、經濟性能下降等問題,故對兩臺機組凝汽器進行了在線化學清洗除垢,實際應用表明,膦羧酸類高效清洗劑適合在線清洗工藝。

  1.1循環水系統的技術參數5mm;夏天循環水量每臺38000m3/h,冬天每臺19000m3/h;每臺機系統保有水量22000m3,是自然通風冷卻塔。

  1.2水質分析天津某污水處理廠的來水中,工業廢水占60% ~70%,生活污水占30%~40%.污水處理廠的工藝采用活性污泥法,設計出水標準為一級B.再生水廠的處理工藝采用連續微濾和部分反滲透,在輸水泵出口增加氯氣殺菌處理。再生水進入電廠后,直接補入循環水冷卻塔水池。補充水水質和循環水水質見表1.該水質屬于中高堿度、中高硬度和結垢性水質,在自然濃縮條件下循環水濃縮至3倍時,容易產生CaC3垢。由于中水中磷酸鹽活性大,高質量分數的磷酸鹽容易生成磷酸鈣垢,因此選擇高效的阻垢分散劑是決定防垢效果的關鍵因素。同時,為了安全運行,需要加酸控制堿度。

  表1循環水冷卻塔水池補充水水質分析項目補充水循環水總硬度/(mmol總堿度/(mmol電導率“xS濁度/NTU濃縮倍率2設備檢查及結垢原因分析2.1垢樣的物理分析隨設備大小修的解體檢查發現,垢表面粗糙、有針尖樣顆粒,管內有黏泥,垢本身質地較硬,高壓水沖洗后顯淡黃色。經檢查,管板處垢樣最厚達1.2mm,最薄也有0. 4mm,設備結垢外貌見。

  設備結垢外貌2.2垢樣的化學組成05%,硫酸鹽3.44%,磷酸鹽12.51%,余其它。

  33%,硫酸鹽3.01%,磷酸鹽15.66%,余其它。

  2.3碳酸鹽垢形成原因的組成水體中鈣鎂的重碳酸鹽比較多,在冷卻水的循環過程中,由于濃縮和重碳酸鹽分解等作用,在換熱器和水塔填料上容易形成比較堅硬的碳酸鹽垢。鈣、鎂的碳酸鹽是常見的難溶化合物,其溶度積常數為2.8X10-9.目前采用的水質穩定劑,主要解決鈣鎂碳酸鹽結垢問題。但是,任何種藥劑阻垢作用都是有限度的,使用中要注意循環水極限碳酸鹽硬度和濃縮倍率的控制范圍。通過年多的觀察,濃縮倍率和極限碳酸鹽超標情況還是時常出現的,結垢問題也就成為必然。

  2.4磷酸鹽垢形成原因的分析磷酸鈣是非常難溶的化合物,其溶度積常數為2.0X10-29.根據一年的監測數據:再生水磷酸根質量濃度一般為1mg/L.若按照等比例濃縮3倍,應為30mg/L.實際測得的總磷僅為15mg/L左右。根據溶度積原理,說明水中大量磷酸鹽已從離子態轉化為固態,形成磷酸鹽垢在系統中沉積了下來。據實踐經驗,濃縮后的正磷酸根質量濃度應不大于總磷的50%、指標不大于5mg/L、在水溫不高于40°C時,才能有效控制磷酸鈣沉積現象。經檢測,循環水的正磷酸根質量濃度不小于總磷的90%,正磷質量濃度不低于5mg/L,結垢傾向明顯。

  2.5硫酸鹽垢形成原因的分析目前,水塔排煙對循環水會產生什么影響,還沒有個量化的概念。通過兩年多的觀察,在以氯根作濃縮倍率統計時發現,水中大部分離子會發生等比例的濃縮,只有水中的硫酸根有150~200mg/L的增量(水中不添加硫酸)。分析認為,由于二氧化硫具有密度比空氣大,易溶于水的特點(1:40),可能在隨煙氣上升的過程中,在空氣飽和濕度下溶入液滴,落入水中。經在塔內放置接水盤,通過測定接水水質也證明了煙氣中的二氧化硫有一部分溶解到了循環水中。

  硫酸鈣也是一種比較難溶的化合物,其溶度積常數為3.2X10-7.國外資料表明,鈣離子與硫酸根離子質量分數的乘積超過50X104就會結垢,實際檢測數據顯示,大部分時段其乘積達到30X104 ~40X104,說明循環水中硫酸鈣有一定的結垢傾向。

  3清洗方案的研究3.1清洗小型試驗3.1.1清洗劑選擇為確保清洗工作中設備的安全,必須掌握足夠的試驗數據,并確認無誤后方可實施。經粗選后,決定對不同配方的三種藥劑進行除垢率和腐蝕速率的性能試驗。選用除垢率最高和腐蝕速率最低的一種膦羧酸類高效清洗劑,作為本次化學清洗的清洗劑。

  該清洗劑由羧酸外加分散劑、緩蝕劑,黏泥剝離劑、浸潤劑等清洗助劑復配而成,具有水溶性好,螯合能力強等特點。

  3.1.2試驗條件同時放入碳鋼、304、16腐蝕指示片和317L不銹鋼管。

  3.1.3試驗方法配制200mL不同質量分數的試驗用藥,加入稱了重的,定過剩的垢樣。指示片用無水乙醇脫脂并清洗干凈,在干燥器內干燥24h后稱重;并通過測量,計算其表面積后,置于燒杯中。其中,0號杯為空白樣。把燒杯置入設定溫度的恒溫水浴中進行反應,采用人力定時攪拌,觀察反應變化情況。每0.5h測試1次pH,設定8h為反應終點。試驗結束后,分別對垢樣、試片淋洗、烘干、衡重。

  3.1.4試驗現象與結果試驗過程中可觀察到燒杯中有大量氣泡上升,垢樣不斷消溶至水中,但金屬表面基本無變化。試驗結束后,對試片進行表面清洗、干燥并稱重;殘余垢樣過濾、清洗、干燥并稱重。根據失重,計算出試片腐蝕速率和除垢效果,見表2.表2清洗試驗結果試片號碼碳鋼304不銹鋼317不銹鋼減重/g腐蝕速率/減重/g腐蝕速率/減重/g腐蝕速率/ 3%清洗劑平均5%清洗液平均3.2清洗方案和系統分數4%(商品質量分數),給藥時間3h,通過膠球泵通過大量的基礎實驗和藥劑選型,采用膦羧進行藥劑循環6 ~8h,清洗液平均溫度30°C,廢液排酸類全有機復合溶垢劑對凝汽器單側進行不停機放后進行大流量沖洗。

  清洗。通過進水側加藥、靜態浸泡、動態循環、頂加藥結束后開始定時檢測,取樣點設在膠球泵部排氣等技術措施,控制質量分數3% ~5%,持裝球室,h進行1次離子質量濃度分析,30min進行續6~8h,實現軟化、松動和清除水垢,保證換熱1次pH檢測。清洗過程數據變化曲線繪于效果。

  清洗系統示于清洗系統示意4清洗過程及效果4.1工況采用在線清洗方式,機組正常運行,清洗液質量――酸m;―疏酸棖1號甲側清洗液各物質溶出曲線:(硬度、酸根數值x10)4.2凝汽器端差和真空變化1號機組清洗前,凝汽器真空-91. 2號機組清洗前,凝汽器真空-88.號乙清洗液各物質溶出曲線2號甲清洗液各物質溶出曲線b>清洗后凝結器端板清洗前后比較4腐蝕速率清洗過程安裝不銹鋼304,碳鋼Q235腐蝕指示片各一片。經測試,腐蝕速率分別為0.017gm2h)和1.25gm2h),滿足火電廠凝汽器化學清洗及成膜導則0的要求。

  4.5經濟分析經過化學清洗,機組可保證滿負荷運行,同時也取得了較好的經濟效益。根據300MW對標分析值,真空度每提高1%,煤耗下降約2gKkW h)計算,化學清洗后:406個百分點,煤耗下降98個百分點,煤耗下降550萬kWh,標煤單價按700元/t計算,日節約人民幣約2萬~3萬元。

  5結論和建議我國城市再生水的含磷量一般在10 ~30mg/L,當回用于循環水系統時,(下轉第33頁)沈建,余鼎聲,龐正智,等。苯并咪唑類化合物作為碳鋼緩蝕劑的研究。北京化工大學學報,2005,32(4):110-112.史志龍,龐正智。新型銅酸洗緩蝕劑烷基苯并咪唑的研究。北京化工大學學報,2002,29(2)張果金,魏寶明,邱玉珠,等。新型不銹鋼鹽酸酸洗緩蝕劑BMAT的緩蝕機理。南京化工大學學報,1999,21康永,侯曉輝,羅紅,等。有機高分子緩蝕劑的性能研究及發展趨勢。清洗世界,2011,27(4):33-39.康永,羅紅。淺析咪唑啉類緩蝕劑對C2 /H2S腐蝕抑制作用。清洗世界,2011,27(7)艾林,郭勝男,申秀民。以D-苯甘氨酸為原料的苯并咪唑類化合物的合成。東北師大學報(自然科學版),楊紅偉,岳凡,封順,等。苯并咪唑類化合物一步法合成唐楷,顏杰,孫亞麗,等。新型硬質合金苯并咪唑類緩蝕劑的合成研究。稀有金屬與硬質合金,2010,38(3):黃炎俊,賴川,謝斌,等。2-(芐硫基)苯并咪唑與2-(對氯芐硫基)苯并咪唑的合成及緩蝕性能研究。化張軍,李中譜,趙衛民,等。咪唑啉緩蝕劑緩蝕性能的理彭洪亮,于賢勇,易平貴,等。2-(3-巰基-2-吡啶基)苯并咪唑分子內質子轉移及溶劑化效應。物理國永敏,李寶宗。2 -巰基苯并咪唑及其類似物互變異構的理論研究。化學學報,2007,65張軍,任振甲,燕友果,等。2 -巰基苯并咪唑緩蝕劑對Q235鋼的緩蝕性能研究。青島大學學報:工程技術版,2010,25(1)王清華,楊官漢。苯并咪唑衍生物抗腐蝕作用機理的研究。潤滑與密封,2002,高陽,陳洪齡,陳步榮,等。鹽酸溶液中N -烷基苯并咪唑陽離子對碳鋼的緩蝕性能。材料保護,2009,42(7):1-3.張大全,陸柱。HC1溶液中2-疏基苯并咪唑和1-苯基-5巰基-四氮唑對銅的緩蝕作用。華東理工大學學報:自然科學版,2002,28⑷:429(上接第12頁)極易形成磷酸鈣垢。磷酸鈣垢是一種硬垢,不溶于酸,不易除去,清洗也比較困難,必須引起重視。

  從國外城市再生水回用冷卻水的工業實踐并結合本廠工藝系統實際認為,加入硫酸調節循環水pH,適當添加磷酸鈣垢分散劑,可有效控制磷酸鈣結垢傾向。

  難溶鹽的溶解特性是隨溫度上升而下降。

  根據來水水質,在水溫37°C,鈣離子超過15mmol/L時,除磷酸鈣垢外,還會生成硫酸鹽垢和硅酸鈣垢。

  應加強運行監督,建立必要項目班化驗制度,嚴格控制循環水的各項指標:pH=7.5~8.5,c(Ca2+)矣15mml/L,濃縮倍數K=2.5~3.5,盡可能控制磷的等比例濃縮,出水側水溫矣40C.要協調污水處理廠脫氮除磷設施的正常運轉。根據新版污水處理廠出水標準,出水中的總磷含量應矣lmg/L.達標處理后,方面避免在循環冷卻水中生成磷酸鈣垢,另一方面避免過高的磷作為微生物的營養物質而大量滋生菌藻。


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