电厂水处理及监测教学课件作者丑晓红第七章 59页

第七章热力设备腐蚀与防护第一节锅内腐蚀基础知识第二节锅内结垢和锅内水处理第三节停炉腐蚀和保护方法第四节锅炉的化学清洗返回\n第一节锅内腐蚀基础知识目前在发电厂中比较常见的腐蚀是给水系统的腐蚀、锅内腐蚀、汽轮机腐蚀以及凝汽器铜管腐蚀等。本章对这几个方面的腐蚀简述如下。一、腐蚀类型金属表面和它接触的物质发生化学或电化学作用，使金属从表面开始破坏，这种破坏被称为腐蚀。例如铁器生锈和铜器长铜绿等就是铁和铜的腐蚀。腐蚀有均匀腐蚀和局部腐蚀两类。1.均匀腐蚀均匀腐蚀是金属和侵蚀性物质相接触时，整个金属表面产生不同程度的腐蚀。下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识2.局部腐蚀局部腐蚀只在金属表面的局部位置产生腐蚀，最终形成溃疡、点状和晶粒间、穿晶腐蚀等。图7一1中所示的是各种腐蚀形状。(1)溃疡状腐蚀这种腐蚀是发生在金属表面的别点上，而且是逐渐往深度发展的。(2)点状腐蚀点状腐蚀与溃疡腐蚀相似，不同的是点状腐蚀的面积更小，直径在0.2-1mm之间。(3)晶粒间腐蚀晶粒间腐蚀是金属在侵蚀性物质(如浓碱液)与机械应力共同作用下，腐蚀沿着金属晶粒边界发生的，其结果是使金属产生裂纹，引起机械性能变脆，造成金属苛性脆化。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识(4)穿晶腐蚀穿晶腐蚀是金属在多次交变应力(如振动或温度、压力的变化等)和侵蚀性介质(碱、氯化物等)的作用下，腐蚀穿过晶粒发生的，其结果是使金属机械性变脆以致造成金属横向裂纹。总之，均匀性腐蚀虽然没有显著缩短设备的使用期限，但腐蚀产物被带入锅内，就会在管壁上形成铁垢，引起管壁的垢下腐蚀，影响安全经济运行。局部腐蚀能在较短的时间内，引起设备金属的穿孔或裂纹，危害性较大。二、给水系统的腐蚀因素给水系统是指凝结水的输送管道、加热器、疏水的输送管道和加热设备等。这些设备受到腐蚀不仅会使设备受到损坏，更严重的是会使给水受到污染。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识给水虽然是电厂中较纯净的水，但其中还常含有一定量的氧气和二氧化碳。这两种气体是引起给水系统金属腐蚀的主要因素。1.水中溶解氧若水中溶解有氧气，则能引起设备腐蚀，其特征一般是在金属表面形成许多小型鼓包，其直径为1一30mm。鼓包表面的颜色有黄褐色或砖红色，次层是黑色粉末状的腐蚀产物。当这些腐蚀产物被清除后，便会在金属表面出现腐蚀坑。氧腐蚀最容易发生的部位是给水管道、疏水系统和省煤器等处。给水经过除氧后，虽然含氧量很小，但是给水在省煤器中由于温度较高，含有的少量的氧也可能使金属发生氧腐蚀，特别是当给水除氧不良时，腐蚀就会更严重。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识2.水中溶解CO2二氧化碳溶于水后，能与水结合成碳酸(H2C03)，使水的pH值降低。当CO2溶解到纯净的给水中时，尽管数量很微小，也能使水的pH值明显下降。在常温下纯水的pH值为7.0，而当水中CO2的浓度为1mg/L时，其pH值由7.0降至5.5。这样的酸性水能引起金属的腐蚀。水中CO2对设备腐蚀的状况是:金属表面均匀变薄，腐蚀产物被带入锅内。给水系统中最容易发生CO2腐蚀的部位主要是凝结水系统。当用化学除盐水作为补给水时，在除氧器后的设备也可能由于微量CO2而引起金属腐蚀。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识3.水中同时含有O2和CO2当水中同时含有O2和CO2时，金属腐蚀更加严重。因为氧和铁产生电化学腐蚀形成铁的氧化物或铁的氢氧化物，它们能被含有CO2的酸性水所溶解。因此，CO2促进了氧对铁的腐蚀。这种腐蚀的状况是:金属表面没有腐蚀产物，腐蚀呈溃疡状。腐蚀常常发生在凝结水系统、疏水系统和热网系统中。当除氧器运行不正常时，给水泵的叶轮和导轮上均能发生腐蚀。三、腐蚀的防止方法防止给水系统腐蚀的主要措施是给水的除氧和氨处理。1.给水除氧去除水中氧气的方法有热力除氧和化学除氧法。通常采用以热力除氧为主、化学除氧为辅的办法。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识(1)热力除氧法氧气和二氧化碳在水中的溶解度与水的温度、氧气或二氧化碳的压力有关。若将水温升高或使水面上氧气或二氧化碳的压力降低，则氧气或二氧化碳在水中的溶解度就会减小而逸掉。当给水进入除氧器时，水被加热而沸腾，水中溶解的氧气和二氧化碳就会从水中逸出，并随水蒸气一起排掉。为了保证能比较好地把给水中的氧除去，除氧器在运行时，应做到以下几点:1)水应加热到与设备内的压力相当的沸点，因此，需要仔细调节水蒸气供给量和水量，以保持除氧水经常处于沸腾状态。在运行中，必须经常监督除氧器的压力、温度、补给水量、水位和排气门的开度等。2)补给水应均匀分配给每个除氧器，在改变补给水流量时，应不使其波动太大。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识对运行中的除氧器，必须有计划地进行定期检查和检修，防止喷嘴或淋水盘脱落、盘孔变大或堵塞。必要时，对除氧器要进行调整、试验，使之运行正常。(2)化学除氧法电厂中用作化学除氧药剂的有:亚硫酸钠(Na2SO4)和联氨(N2H4)。亚硫酸钠只用作中压电厂的给水化学除氧剂，联氨可作为高压和高压以上电厂的给水化学除氧剂。联氨能与给水中的溶解氧发生化学反应，生成氮气和水，使水中的氧气得到消除:上例反应生成的氮气是一种很稳定的气体，对热力设备没有任何害处。此外，联氨在高温水中能减缓铁垢或铜垢的形成。因此，联氨是一种较好的防腐、防垢剂。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识联氨与水中溶解氧发生反应的速度与水的pH值有关。当水的pH值为9一11时，反应速度最大。为了使联氨与水中溶解氧反应迅速和完全，在运行时应使给水呈碱性。当给水中残余的联氨受热分解后，就会生成氮气和氨:产生的氨能提高凝结水的pH值，有益于凝结水系统的防腐。但过多的NH3又会引起凝结水系统中铜部件的腐蚀。在实际生产中，给水联氨过剩量应控制在20一50μg/mL。联氨的加入方法:将联氨配成0.1%一0.2%浓度的稀溶液，用加药泵连续地把联氨溶液送到除氧器出口管，由此加入给水系统。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识联氨具有挥发性、易燃、有毒。市售联氨溶液的浓度为80%。这种联氨浓溶液应密封保存在露天仓库中，其附近不允许有明火。搬运或配制联氨溶液的工作入员应佩戴眼镜、口罩、胶皮手套等防护用品。2.给水的氨处理这种方法是向给水加入氨气或氨水。氨易溶于水，并与水发生下列反应使水呈碱性:如果水中含有CO2时，则会和NH4OH发生下列反应:上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识当NH3过量时，生成的NH4HCO3继续与NH4OH反应，得到碳酸铰:由于氨水为碱性，能中和水中的CO2或其他酸性物质，所以它能提高水的pH值。一般给水的pH值应调整在8.5一9.2。氨有挥发性，用氨处理后的给水在锅内蒸发时，氨又能随水蒸气被带出，使凝结水系统的pH值提高，从而保护了金属设备。但是使用这种方法时，凝结水中的氨含量应小于2一3mg/L，氧含量应小于0.05mg/L。加到给水中的氨量应控制在1.0-2.0mg/L。此外，某些胺类物质，如莫福林和环己胺，它们溶于水显碱性，也能和碳酸发生中和反应，并且胺类对铜、锌没有腐蚀作用。因此，可以用其来提高给水的pH值。由于这种药品价格贵，又不易得到，所以目前没有广泛使用。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识四、锅内腐蚀的种类当给水除氧不良或给水中含有杂质时，可能引起锅炉管壁的腐蚀。锅内常见的腐蚀有以下几种:1.氧腐蚀金属设备在一定条件下与氧气作用时引起的腐蚀，称为氧腐蚀。这种氧腐蚀的部位很广，凡是与潮湿空气接触的任何地方，都能产生氧腐蚀，特别是积水放不掉的部位更容易发生氧腐蚀。2.沉积物下的腐蚀金属设备表面沉积物下面的金属所产生的腐蚀，称为沉积物下的腐蚀。造成锅炉沉积物下面的金属发生腐蚀的条件是:炉口含有金属氧化物、盐类等杂质。其在锅炉运行条件下发生下列过程:上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识首先，炉水中的金属氧化物在锅炉管壁的向火侧形成沉积物。然后，在沉积物形成的部位，管壁的局部温度升高，使这些部位的炉水高度浓缩。由于这些浓缩的锅炉水中含有的盐类不同，可能发生酸性腐蚀，也可能发生碱性腐蚀。(1)酸性腐蚀当锅炉水中含有MgCI2或CaCl2等酸性盐时，浓缩液中的盐类发生下列反应:上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识其中，产生的HCl增强了浓缩液的酸性，使金属发生酸性腐蚀。这种腐蚀的特征是:沉积物下面有腐蚀坑，坑下金属的金相组织有明显的脱碳现象，金属的机械性能变脆。(2)碱性腐蚀当炉水中含有NaOH时，在高度浓缩液中的NaOH能与管壁的Fe304氧化膜以及铁发生反应:反应结果是使金属发生碱性腐蚀。碱性腐蚀的特征是:在疏松的沉积物下面有凸凹不平的腐蚀坑，坑下面金属的金相组织没有变化，金属仍保持原有的机械性能。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识沉积物下腐蚀主要发生在锅炉热负荷较高的水冷壁管向火侧。3.苛性脆化苛性脆化是一种局部腐蚀，这种腐蚀是在金属晶粒的边际上发生的。它能削弱金属晶粒间的联系力，使金属所能承受的压力大为降低。当金属不能承受炉水所给予的压力时，就会产生极危险的炉管爆破事故金属苛性脆化是在下面因素共同作用下发生的:1)锅炉中含有一定量的游离碱(如苛性钠等)。2)锅炉铆缝处和胀口处有不严密的地方，炉水从该处漏出，并蒸发、浓缩。3)金属内部有应力(接近于金属的屈服点)。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识4.亚肖酸盐腐蚀高参数的锅炉应注意亚硝酸盐引起的腐蚀。五、防止锅内腐蚀的措施1)保证除氧器的正常运行，降低给水含氧量。2)做好补给水的处理工作，减少给水杂质。3)做好给水系统的防腐工作，减少给水中的腐蚀产物。4)防止凝汽器泄漏，保证凝结水的水质良好。5)做好停炉的保护工作和机组动前汽水系统的冲洗工作，防止腐蚀产物被带入锅内。上一页下一页返回\n第一节锅内腐蚀基础知识6)在设计和安装时，应注意避免金属产生应力。对于铆接或胀接的锅炉，为防止苛性脆化的产生，在运行时可以维护炉水中苛性钠与全固形物的比值小于或等于0.2。7)运行锅炉应定期进行化学清洗，清除锅内的沉积物。上一页返回\n第二节锅内结垢和锅内水处理一、锅内结垢1.水垢的形成及其危害锅炉管壁上产生的坚硬附着物，称为水垢。水垢是金属导热能力的几百分之一，因此，锅炉产生水垢就会造成热损失，浪费大量燃料，同时也可以使金属发生局部过热，造成设备损坏。水垢还能引起沉积物下的金属腐蚀，危及锅炉安全运行。2.水垢的分类及其生成的部位水垢按其主要化学成分分为钙水垢、镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢、磷酸盐铁垢和铜垢等。下一页返回\n第二节锅内结垢和锅内水处理不同类的水垢生成的部位不同:钙、镁碳酸盐水垢容易在锅炉省煤器、加热器、给水管道等处生成;硅酸盐水垢主要沉积在热负荷较高或水循环不良的管壁上;氧化铁垢最容易在高参数和大容量的锅炉内发生，这种铁垢生成部位绝大部分是发生在水冷壁上升管的向火侧、水冷壁上升管的焊口区以及冷灰斗附近;磷酸盐铁垢，通常发生在分段蒸发锅炉的盐段水冷壁管上;铜垢主要生成部位是热负荷很高的炉管处。二、锅内水处理防止锅内产生水垢的主要措施是:做好补给水的净化工作，消除凝汽器的泄漏，保证给水品质良好。此外，汽包锅炉还要对锅内的水进行处理。上一页下一页返回\n第二节锅内结垢和锅内水处理1.锅内水处理原理锅内水处理是把化学药品加进运行锅炉的水中或给水中，防止在锅内发生水垢。锅内水处理一般分为碱性处理和中性处理。目前普遍采用的是磷酸三钠的碱性处理。磷酸三钠加到锅炉水中，能解离出磷酸根离子(PO43-)。在锅炉水沸腾状态和碱性较强的条件下，PO43-二一与水中的Ca2-发生下列反应:生成的碱式磷酸钙沉淀呈泥渣状，可随锅炉排污排掉。上一页下一页返回\n第二节锅内结垢和锅内水处理2.处理方法处理方法是:将浓度为1%一5%的磷酸钠溶液用加药泵连续地加入给水中或用高压加药泵加到汽包的锅炉水中。加到锅炉水中的药量应适当。药量不足时，锅炉水中的钙、镁就会形成水垢;药量过多时，又会产生赫着性的磷酸镁或者引起水蒸气品质不良。各种类型锅炉的锅炉水中PO43-的余量可根据表7-1控制。上一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法一、停炉腐蚀和危害锅炉在停用期间受空气中的水分和氧气的作用，使金属遭到腐蚀。停用期间的腐蚀，不仅使锅炉管壁受到损伤，更严重的是在锅炉再次启动时，锅内的腐蚀产物在运行条件下形成沉积物和沉积物下的腐蚀以致发生爆管事故。这就增加了锅炉停运时间，增加了检修费用。二、停炉的保护方法锅炉在停用期间的保护方法有湿法保护和干法保护。1.湿法保护这种方法是在锅炉内部充满不腐蚀金属的保护液，杜绝空气进入锅内，防止空气中的氧对金属的腐蚀。比较常用的湿法保护有下列几种:下一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法(1)联氨法锅炉在停运前，用加药泵把联氨加入给水中，使锅内的各部分都充满浓度均匀的联氨溶液。溶液中过剩联氨浓度为100一200ppm。如果联氨保护液的pH值低于10，则用加氨方法，把pH值提高到10以上。锅炉冷却后，还需再往锅内打入除氧水，使锅内溶液保持充满状态，然后关闭与锅炉相通的所有阀门，尽量防止空气漏入。在停炉保护期间，如果发现联氨浓度和pH值下降，应补加联氨或氨。在锅炉启动前，应将联氨溶液排入地沟，并对联氨溶液加以稀释，防止入畜中毒。上一页下一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法将给水配成800一1000ppm的氨溶液，用泵打入锅炉，并在锅炉水汽系统内进行循环，直到各部分溶度均匀为止。然后关闭锅炉所有阀门，防止氨液漏出。采用氨液保护时，应事先拆掉能与氨液接触的铜部件，防止设备发生氨腐蚀。(3)压力保护法锅炉短期停用时，可以采用间断升火保持压力或给水保持压力法对锅炉进行保护。前者是在停炉后，用间断升火的办法保持水蒸气压力为5一10kg/cm2;后者是在锅炉充满给水时，用给水泵顶压，保持炉水压力为10一15kg/cm2。采用间断升火保持压力法时，在保护期间炉水磷酸根和溶解氧应维持在运行标准。采用给水保持压力法时，应保持给水的溶解氧合格。上一页下一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法2.干法保护干法保护是把锅内的水彻底放空，保持金属表面干燥或者金属表面被氮气(N2)覆盖，防止金属遭受潮湿空气的腐蚀。干法保护有以下几种:(1)烘干法当锅炉停止运行后，锅炉水水温降至100℃一120℃时，开始放水。锅内水放完后，利用炉膛的余热或用锅炉点火设备在炉膛点火加热，也可以用热风使锅炉金属表面干燥。(2)干燥剂法锅炉采用烘干法进行烘干，并清理锅炉附着的水垢和水渣，然后在汽包、联箱等处放入无水氯化钙、石灰或硅胶进行干燥处理。无水氯化钙或石灰应放在搪瓷盘中，硅胶可装在布袋内。上一页下一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法在锅炉停用保护期间，定期检查干燥剂的情况，发现失效应及时更换新的干燥剂或定期更换干燥剂。此方法适用于低压或中压小容量汽包炉的长期停炉保护中;高压、大容量锅炉停用时，不采用这种保护方法。(3)充氮法这种方法是将氮气充入锅内，并保持压力在0.1kg/cm2耐以上，以防止空气侵入锅内，保护设备不受氧腐蚀。锅炉停止运行后，当锅炉压力降到3kg/cm2时，将充氮管路用法兰连接好，氮气的减压阀定在0.3kg/cm2耐，关闭锅炉压力部分的所有阀门。锅炉在冷却时，压力逐渐下降，当锅炉压力降到0.3kg/cm2时，氮气经充氮临时管路进入锅内。上一页下一页返回\n第三节停炉腐蚀和保护方法充氮时锅炉的水可以放掉，也可以不放掉。未放水的锅炉或锅内有存水的部分，水中应加有一定量的联氨，并用氨调节其pH值至10以上。锅炉在充氮保护期间，锅内的压力应保持在0.3-0.1kg/cm2耐，防止空气漏入。经常检查氮气的耗量，如果发现氮气耗量大，应查找泄漏处并及时进行密封。氮气的纯度对保护效果有很大关系。一般要求氮气纯度在99%以上。锅炉启动时，在上水和升火过程中，把锅炉排气门打开，使氮气排入大气。干法保护通常是在锅炉较长时间退出运行或有冰冻危险时采用。上一页返回\n第四节锅炉的化学清洗锅炉的化学清洗就是用某些化学药品的水溶液清洗锅炉水汽系统内的沉积物，并使管壁表面形成良好的防腐蚀保护膜。新安装的锅炉在其制造、运输与安装过程中，可能有轧制铁皮、腐蚀产物、防腐涂料、沙子等杂质进入或残留在锅炉管内。这些杂质在锅炉投入运行前如不除去，投入运行后就会引起炉管堵塞、形成沉积物以及发生沉积物下的腐蚀。因此，新安装的锅炉在启动前，应进行化学清洗。运行中的锅炉，若给水携带杂质，则会使锅炉受热面产生沉积物;当沉积物达到一定量时，就会影响锅炉的安全经济运行。因此，运行锅炉也应该定期地或根据管壁沉积物的沉积量进行化学清洗。下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗一、化学清洗原理化学清洗锅炉是用含有缓蚀剂的酸溶液来清除锅炉管壁上的氧化铁皮或沉积物。目前化学清洗方法主要是用盐酸、柠檬酸和氢氟酸清洗。1.盐酸由于盐酸清洗效果较好，价格便宜，又容易买到，因此采用盐酸清洗较为广泛。(1)清洗原理盐酸之所以能够清除管壁上的氧化皮和沉积物，是因为在酸洗过程中盐酸能与这些杂质发生化学反应。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗1)与管壁上的氧化皮作用:钢材在高温(575℃以上)加工过程中形成的氧化皮是由FeO,Fe304和Fe2O4等三层不同的氧化铁组成的，其中Fe0是靠近金属基体的内层。盐酸与这些氧化物接触时，会发生化学反应，生成可溶性的FeCl2或FeC13，使氧化皮溶解。其反应式如下:在氧化皮溶解过程中，由于靠近金属基体的Fe0的溶解，还能使氧化皮从管壁上脱落。2)与混杂在氧化皮中的铁作用:盐酸能与氧化皮中的铁作用，生成可溶性的FeCl2和H2，反应式如下:上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗产生的氢气从氧化皮中逸出时，也能使尚未与盐酸反应的氧化皮从管壁上剥落下来。3)与钙、镁碳酸盐水垢作用:盐酸还能与钙、镁的碳酸盐发生化学反应，使水垢溶解，反应式如下:从盐酸与管壁上各种沉积物的反应中可以看出，盐酸在酸洗过程中，对管壁上的氧化皮和沉积物发生两种作用:一是溶解作用;二是剥落作用。这两种作用的结果都能使锅炉得到清洗。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗(2)对金属表面的腐蚀作用在酸洗过程中，盐酸和氯化铁能与钢材裸露表面发生化学反应，使金属受到腐蚀，反应式如下:为抑制金属腐蚀，在清洗液中应加入缓蚀剂。(3)注意事项用盐酸洗时，应注意以下两点:1)当水垢的主要成分是硅酸盐时，单用盐酸清洗效果较差。若向清洗液中加入适量的氟化物，可使硅化物溶解，改善清洗效果。2)如果设备的材质是奥氏体钢，则不能用盐酸酸洗，因为盐酸中的氯离子对奥氏体钢产生应力腐蚀，即所谓“氯脆”作用。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗2.柠檬酸(1)清洗原理柠檬酸(H3C6H507·H20)是一种无色晶体，易溶于水的有机酸。酸洗时，将柠檬酸配成2%一3%浓度的溶液，并用氨将其pH值调节为3一4。此时溶液的主要成分为柠檬酸单铰。用这种溶液清洗时，不仅利用它的酸性来溶解氧化铁，更主要的是利用它能与铁离子络合生成易溶于水的络合物而使氧化铁溶解。因此，用柠檬酸酸洗没有Fe;+的腐蚀和对奥氏体钢的“氯脆”现象，也没有大片的氧化皮或沉积物的剥落，所以不会出现大量的沉渣和悬浮物。这对清洗结构复杂的大机组是有利的。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗(2)注意事项用柠檬酸酸洗时，应注意以下两点:1)柠檬酸不能与铜垢，钙、镁水垢或硅酸盐水垢发生作用。因此，当沉积物的主要成分为铜垢、硅酸盐垢或钙、镁水垢时，不能用柠檬酸酸洗。2)当清洗液的温度低于80℃,pH值大于4.5或Fe3-超过0.5%时，都可能发生柠檬酸铁沉淀。因此，采用柠檬酸酸洗时，应注意防止发生沉淀3.氢氟酸(1)清洗原理上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗1)对氧化铁的溶解作用:氢氟酸(HF)是一种弱酸，它在低浓度的条件下，对氧化铁有较强的溶解能力，这种溶解能力主要靠氟离子的络合作用。HF在水中能解离出H+和F-,F-能与Fe3-络合，而使氧化皮溶解。其反应如下:上述反应是在酸性溶液中进行的，但是，如果酸度过大([H+]>0.5mol/L),溶液中F一减少，会导致Fe[FeF6]的解离。因此，一般采用1%的低浓度的氢氟酸作为清洗液。2)对硅化物的溶解作用:氢氟酸能与硅化物发生反应，使硅化物的水垢很快溶解，其反应式为:上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗氢氟酸对氧化铁或硅酸盐水垢溶解得很快，约比用盐酸时快44倍。因此，当用氢氟酸清洗时，酸洗液可以一次通过，不需要循环。这样避免了Fe;+对金属基体的腐蚀，此时仅是氢氟酸的酸性腐蚀，因此腐蚀率较低，一般在1g/(m2·h)左右。氢氟酸可用于奥氏体钢等多种钢材制造的设备，由于氢氟酸酸洗对金属腐蚀性较小，在清洗时可以不拆卸系统中的阀门。(2)注意事项用氢氟酸酸洗时，应注意以下两点:1)氢氟酸有毒，能强烈刺激呼吸系统。与皮肤相接触时，能引起剧烈的疼痛和难以治愈的烧伤，故在使用时应采取安全措施。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗2)酸洗的废液应妥善处理，一般是用石灰(Ca0)中和废液中的氢氟酸处理，其反应式如下:反应后生成了氟化钙(CaF2)的沉淀，它使废液中的F-降至20ppm以下。二、缓蚀剂和缓蚀作用1.缓蚀剂在化学清洗时，清洗液中的酸与裸露的金属发生反应，使金属受到腐蚀。为了减轻金属的腐蚀，在清洗液中加入某些能减轻金属腐蚀的药品，这种药品称为缓蚀剂，如邻二甲苯硫脉、乌洛托平等。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗2.缓蚀作用有机缓蚀剂的分子能吸附在金属表面上，形成一种很薄的保护膜，这种保护膜能抑制金属的腐蚀过程。无机缓蚀剂能与金属表面或溶液中的腐蚀产物发生作用，并在金属表面生成一层致密而牢固的保护膜，同样能抑制金属的腐蚀过程。缓蚀剂的选择和用量与酸洗液的流速、酸洗液的温度、金属材料、清洗剂的种类和浓度有关。因此，缓蚀剂的选择和用量应通过酸洗前的小型试验决定。三、添加剂及其作用1.添加剂在清洗液中添加某种化学药品，能够加速沉积物的溶解或防止氧化性离子对金属的腐蚀，这种药品称为添加剂。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗2.各种添加剂的作用(1)使进沉淀物溶解的添加剂例如，在盐酸清洗液中加入某种氟化物，它像氢氟酸与硅酸盐、氧化铁作用一样，既可以使硅酸盐水垢溶解，又可以加速对氧化铁的溶解(2)防止Fe3+、Cu2+对钢铁腐蚀的添加剂酸洗液中若有较多的Fe3+或Cu2+，则会使金属基体遭到腐蚀。为了防止不同的离子对金属的腐蚀，可向清洗液中加入不同的添加剂。当清洗液中Fe3+较多时，可向清洗液中添加还原剂，使Fe3+转变为Fe2+。如用盐酸清洗，则可将氯化亚锡和次亚磷酸等还原剂;如用氢氟酸或柠檬酸清洗，则可将联氨、草酸、抗坏血酸等用作还原剂。当清洗液中Cu2+较多时，可向清洗液中添加铜离子络合剂，如硫脉、六亚甲基四胺等，使Cu2+成为络合离子。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗四、锅炉化学清洗的确定锅炉是否应该进行清洗，需根据具体情况而定。1.新装锅炉新装锅炉的酸洗，需根据锅炉压力、锅炉内部的清洁程度及设备结构来确定。高压锅炉及直流炉在投运前应该进行化学清洗。2.运行锅炉运行锅炉的酸洗，应根据各台锅炉管内沉积物的附着量或运行年限确定。1)根据锅炉管内沉积物附着量确定酸洗，当锅炉水冷壁管沉积物附着量达到表7一2所列数值时，应在下次大修时进行锅炉酸洗。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗为了查明炉管内沉积物的量，应进行割管检查。由于锅炉不同部位炉管中沉积物的量有较大差异，因此，应选择最容易结垢的部位进行割管检查。这些地方应是受热面热负荷最大的部位，如喷燃器附近，对有燃烧带的锅炉，燃烧带上部距炉膛中心最近处。割管检查的间隔时间请参考表7一3。2)根据锅炉运行经验，定期进行化学清洗，表7一4中拟定的运行锅炉化学清洗间隔时间仅供参考。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗五、化学清洗步骤和方法锅炉化学清洗步骤一般按以下顺序进行:1.水冲洗水冲洗就是清洗系统在用化学药品清洗前，先用清水冲洗。水冲洗的目的对新装锅炉来说，是为了除去锅炉内脱落的焊渣、氧化皮、铁锈和尘埃等;对运行锅炉来说，是为了除去其中被水冲洗掉的沉积物。水冲洗还可以对清洗系统的严密性进行一次检查。2.碱液清洗碱液清洗的目的对新安装锅炉来说，是为了除去在制造、安装过程中，管内涂覆的防锈剂和附着的油污;对运行锅炉来说，是为了除去锅内附着的沉积物、硅化物等，为下一步酸洗创造条件。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗(1)碱洗药品碱洗使用的化学药品有碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠以及表面活性剂(如洗衣粉—烷基磺酸盐)等。这些药品常常是混合使用。一般采用的混合液为:1)Na3PO4，浓度为0.5%一1.0%;2)NaOH，浓度为0.5%一1.0%;3)表面活性剂，浓度为0.05%。(2)碱洗方法碱洗按其清洗方式分为循环清洗和碱煮。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗1)循环清洗:在清洗系统中先充以除盐水进行循环，同时将除盐水加热到80℃一1000C，然后连续地、缓慢地向清洗溶液箱内加入已配制好的浓碱液，通过除盐水的不断循环，使碱液流入清洗系统，进行循环清洗。碱液在清洗系统中的循环流速应大于0.3m/s，循环清洗时间为8一24h。2)碱煮:向锅炉加入碱液后，加热、升压到10-20kg/cm2，并维持此压力4h，然后进行排污，排污量为额定蒸发量的5%一10%，再加水、升压、排污。如此反复进行，直至水中无油为止。碱煮时，当碱液浓度下降到开始浓度的合日寸，应补力。药品，使其再达至。初始浓度。碱煮完毕后，待碱液温度降至70℃一80℃时，方可排掉废液。在碱煮过程中，氢氧化钠能与沉积物中的硅化物发生如下反应:上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗生成的Na2Si03是一种可溶性物质。因此，当锅炉内沉积物中含有硅化物较多时，应采用碱煮的方法。如果锅炉内沉积物中含铜较多，为了洗掉铜，防止酸洗时CuZ+对金属基体的腐蚀，可利用氨和铜离子形成稳定的络合离子的原理，达到除铜的目的。所以在碱洗后还应进行氨洗。氨洗的工艺条件一般为:氨溶液浓度为1.5%一3%，过硫酸铰溶液浓度为0.5%一0.75%,氨洗的温度为35℃一700C，清洗时间为5一6h。氨洗后再用除盐水或软化水冲洗。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗3.酸洗(1)酸洗液的配制配制酸洗溶液的方法有以下两种:1)在酸洗溶液箱内配好所需浓度的酸溶液。此法是将所需的酸和其他药品都加到酸溶液箱内，用除盐水配制一定浓度的溶液，然后加热到规定温度，再用清洗泵(耐酸泵)送到清洗系统中。2)边循环边加药。此法是在碱洗和水冲洗完毕后，用清水泵使留存锅炉内的除盐水在清洗系统内循环，并加热到所需温度，然后慢慢地向循环的除盐水中加入缓蚀剂，待循环均匀后，再加入清洗所用的酸。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗(2)酸洗工艺用盐酸清洗时，初始浓度为5%一10%，最高温度为700C，循环酸洗流速为0.3一1.0m/s，酸洗时间一般为6h。用柠檬酸酸洗时，初始浓度为2%一4%，温度通常控制在90℃一98℃,循环酸洗流速为0.3一2m/s，酸洗时间一般为3一4h。用氢氟酸酸洗时，初始浓度为1%一1.5%，最高温度为60℃，开始酸洗时酸洗流速应大于0.15m/s，酸洗时间为2一3h。酸洗结束后，废液不能用放空的方法排除，应当用降盐水(或软化水)或氮气顶排，并及时进行清洗，防止酸洗后金属表面腐蚀。排放的废液应进行处理〕上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗4.漂洗(1)漂洗的目的用盐酸或柠檬酸酸洗和水冲洗后，再用稀柠檬酸溶液进行一次冲洗，这种冲洗一般称为漂洗。漂洗的目的是:除去在酸洗和水洗后残留在清洗系统内的铁离子以及冲洗金属表面可能产生的铁锈。漂洗后的金属表面很清洁，有利于下一步钝化处理。(2)漂洗工艺在漂洗时，柠檬酸的浓度为0.1%-0.2%，也可以在漂洗液中加入若丁(浓度为0.05%)或其他缓蚀剂，用氨水调节pH值为3.5一4.0，溶液温度为70℃一80℃，循环冲洗时间为1.5一2.0h。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗5.钝化钝化就是用某些化学药品的水溶液对金属表面进行处理，使金属表面生成防腐蚀的保护膜。目前采用的钝化方法有三种:(1)亚硝酸钠法采用此法钝化时，亚硝酸钠(NaNO2)溶液的浓度为0.5%一2.0%，并用氨水将其pH值调节为9一10，温度为60℃一900C，清洗时间为6一10h,之后排掉废液，最后用除盐水冲洗，以免残留的亚硝酸钠在运行时引起锅炉腐蚀。这种方法能使钝化后的金属表面形成致密的、银灰色的保护膜。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗(2)联氨法此法是用除盐水配成浓度为200一500mg/L的联氨溶液，用氨调节其pH值为9.5一10，温度维持在90℃一160℃，在清洗系统内循环24一30h。用这种方法处理后，金属表面通常生成棕红色或棕褐色的保护膜。钝化处理结束后，既可以将液体排掉，也可以将液体保留在设备中作为防腐剂。(3)碱液法此法是采用1%一2%浓度的Na3PO4或Na3PO4与NaOH混合液进行钝化，温度维持在70℃一90℃，在清洗系统中循环10-12h，最后用除盐水冲洗，直到排出水的碱度和磷酸根与锅炉运行时所允许的标准相近为止。钝化后的金属表面产生黑色保护膜，这种膜的防腐性能不如前两种，因此，此法一般只用于中、低压汽包炉。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗六、清洗前的准备工作化学清洗是保证机组安全、经济运行的重要措施之一。清洗前准备工作的好坏直接影响到化学清洗的效果。因此，清洗前应做好以下几项准备工作:1)清洗用药:对清洗用的各种化学药品，应准备齐全、数量足够，并有适当余量。2)清洗用水:在化学清洗过程中，某段时间要求连续地、大量地向清洗系统供水，不允许中断，如果中断供水就会影响清洗效果。因此，应根据清洗过程中每一步的用水量，考虑除盐设备的制水能力、水箱的储水量，拟订好用水和制水计划。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗3)加热用水蒸气:进行化学清洗时，常用水蒸气加热清洗溶液，为使清洗液达到并保持一定的温度，对水蒸气的压力、温度、用量和取用点等应有周密的计划。4)电源:应安装好清洗水泵的电源和其他有关清洗工作的电源。5)废液和废气的处理和分析:清洗现场应备有良好的排水设施，废液应进行处理，排放的废液或废气均应符合环境保护部门的规定，并做好废液、废气的分析准备工作。七、清洗的安全措施为了防止发生入身与设备的事故，应做好以下工作:1)操作现场，必须有充分的照明设施和必要的通信联络设备。上一页下一页返回\n第四节锅炉的化学清洗2)在有通道的临时酸洗管道上，要设有临时架桥。3)在酸洗设备和阀门上，应挂有明显的标示牌。4)操作入员必须佩戴好安全防护用品，如防酸服、胶靴、橡皮手套、口罩、防护眼镜等。5)操作现场应备用临时救护药品，附近应准备带有橡胶软管的安全水龙头。6)在酸洗过程中会产生氢气，因此操作现场及其周围应严禁烟火。操作现场也应备有必要的消防设施。7)在清洗的操作过程中，应将酸洗和氨洗等工序安排在白天进行。上一页返回\n图7-1返回\n表7-1返回\n表7-2返回\n表7-3返回\n表7-4返回