化学清洗法如何运用在热电厂

凝汽器铜管结垢现象一直困扰着热电厂的员工，如何去清洗凝汽器铜管结垢呢，这里我们介绍一种化学清洗法；

凝汽器铜管垢样分析表明，其主要成分为CaO MgO，占80以上，而Fe2O3 CuO的含量不到2。采用操作安全性高的氨基磺酸清洗法除垢，酸洗液中添加缓蚀剂，酸洗后进行硫酸亚铁一次成膜保护，对酸洗干净的铜管表面进行保护处理，以形成良好的水合氧化铁膜，从而有效地解决铜管的多种腐蚀问题。清洗废液排入冲灰水系统，不仅避免清洗废液对环境造成污染，还可充分利用废液残余的酸性对冲灰系统进行除垢。

这里介绍下什么是氨基磺酸：

氨基磺酸，别名磺酰胺酸，属酰胺类，分子式为NH2SO3H，分子量为97.09，白色斜方结晶(市售商品为白色粉末)，熔点为205℃，沸点为209℃，相对密度为2.13，离解常数为1.10×10-2，易溶于水，溶于水后电离成中等强度的强酸。在常温下，只要保持干燥，不与水接触，固体的氨基磺酸不吸湿，比较稳定;不挥发、无味无臭，对人体毒性小;贮存、运输方便，容易配制。

利用氨基磺酸与多种金属化合物都能生成可溶性盐类，在水中溶解度高，不析出沉淀，对金属腐蚀小的特点，作为清洗剂可除去铁、钢、铜、不锈钢等制造设施中在使用过程中生成的水垢和铁垢。对铜的腐蚀性小于1g/(m2.h)，小于电力行业标准。对Ca、Mg垢溶垢速度快，对铁的化合物作用慢，可添加一些助剂，从而有效地溶解铁垢，其化学反应方程式如下：2NH2SO3H CaO=(NH2SO3)2Ca H2O2NH2SO3H MgO=(NH2SO3)2Mg H2O6NH2SO3H Fe2O3=(NH2SO3)3Fe 3H2O为尽量减小酸洗时对凝汽器铜管的腐蚀，减少药剂的消耗量，以达到最佳的酸洗效果，进行了小型试验。最终确定控制酸洗温度为40℃、氨基磺酸浓度为3±0.5、缓蚀剂浓度为0.3.采用常州精科霞峰精细化工有限公司生产的JC2161清洗剂(复合氨基磺酸、表面活性剂等)、JC2867铜缓蚀剂(复合苯并三氮唑、有机胺类、助溶剂等)和JC2863消泡剂(复合有机硅类)。

2化学清洗工艺2.1化学清洗流程化学清洗范围包括凝汽器铜管及其连通水室，采用单回路正逆流清洗。凝汽器铜管内流通截面为1.23m2，控制管内清洗流速为0.10～0.25m/s时，选用耐腐蚀、大流量、低扬程的清洗泵。

2.2化学清洗前的条件清洗系统应尽量简化，便于操作。工业水向酸洗箱供水能力要达到500t/h，以便大流量水冲洗。清洗废液排入冲灰水系统，排放管道应有一定管径和安装坡度，便于废液大流量排放无死角。清洗箱不宜布置在电缆沟附近，清洗箱应有扶梯、平台和围栏，以便于配药、清理等工作。不参加化学清洗的设施、管道、阀门、仪表和系统等应彻底隔离，如循环水进、出口和水室排水口等应加装堵板。被清洗设施和临时系统接口处应避免死区、盲肠，并尽量减少接口的数量。凝汽器铜管口内如有沉积淤泥或填塞，应先进行人工疏通并冲洗干净，人工不能疏通时应进行加堵。

利用凝汽器甲、乙侧前后共4条溢流管作为排气管。排气管自排气孔到清洗箱，只允许自高到低的单向坡度，不允许有逆向坡度。在凝汽器水室及监视管内安装铜管样和指示片，监视管应安装在便于观察和拆装的位置。有关流量、温度、压力表计及分析仪表应校验合格，转动设施试转合格，系统阀门挂牌。清洗药剂检验合格。

清洗系统按图施工完毕，清洗箱、管道和凝汽器水室在清洗前应清理干净，系统上满水后启动清洗泵做0.1～0.2MPa压力的严密性试验，应严密无泄漏。

2.3化学清洗注意事项清洗前，应制定切实可行的安全操作规程，掌握所使用的药剂特性及灼伤急救方法。

氨基磺酸虽对人体毒性小，但其粉末和水溶液都能灼伤眼睛，对鼻子、咽喉和皮肤都具有刺激作用，所以操作时应穿耐酸服，戴防尘口罩、防护眼镜和耐酸手套。搬运酸、碱应使用专用工具。一旦接触酸、碱，应立即用大量清水冲洗，然后再进行相应急救处理。

清洗现场应平整，道路畅通，场地有关电源、照明、通讯等完好。现场必须备有冲洗水源、急救药品，如0.2硼酸溶液和2～3的碳酸氢钠溶液、中和药剂如石灰粉等。现场设围栏，并设安全警示牌，并备有必要的消防设施。必要时在酸洗系统上的阀门和法兰接合处用塑料布包紧，以防药液泄漏溅出伤人。

清洗加药时防止药液飞溅伤人。清洗时，禁止在清洗系统上进行明火作业和其他工作。清洗过程中，定时巡回检查，随时检修清洗设施的缺陷，并防止废液进入雨水系统或其他沟道。

2.4化学清洗过程2.4.1水冲洗用工业水冲洗清洗箱，冲洗干净后向清洗箱再进工业水，启动清洗泵冲洗临时管道及凝汽器，甲、乙侧正、逆开放冲洗，并分别试转单台和双台清洗泵，检查运行出力和压力(冲洗期间要求凝汽器各水室空气门常流水，系统压力≤0.2MPa)，检查系统严密性。冲洗至水清后停泵放水，清理清洗箱。

2.4.2酸洗向清洗箱进工业水，至2/3水位时启动单台清洗泵，向凝汽器进水并循环，同时向清洗箱通入蒸汽加热。当水温≥40℃、空气门出水、清洗箱调整到低水位时，加入缓蚀剂。待缓蚀剂循环溶解15min后，向清洗箱内持续加酸，此时应注意必须打开排气管排气。系统酸浓度达3.5时停止加酸，投运监视管，正、逆循环清洗，清洗过程中可补充加酸，并控制Fe2 、Cu2 ≤2000mg/L.根据下列情况判断清洗终点：监视管内表面除垢干净;进、出口酸浓度接近平衡，且>2.0，维持1h;出口酸液无气体产生。酸洗结束后先排放清洗箱中清洗液，用工业水加至高液位，然后用压力水排清凝汽器系统的酸洗液。

2.4.3酸洗后水冲洗及铜管表面预处理排酸后，启动清洗泵正、逆大流量开放冲洗凝汽器，直至排水pH>5、总铁≤50mg/L后停止清洗。然后加入磷酸三钠800kg，控制pH=9～10，循环2h后排放。开盖检查铜管酸洗情况，用高压水冲洗管中残渣，并进行汽侧灌水查漏。

2.4.4成膜清洗箱进工业水，启动清洗泵正、逆开放冲洗凝汽器至排水酚酞不显红色。溶液箱控制低水位，加入90硫酸亚铁，控制系统Fe2 =50～150mg/L、pH=5.5～6.5，用工业水(必要时加入磷酸三钠)调整pH，正、逆反复循环成膜。循环中应不断补充工业水，保证溶液中含有足够的溶解氧(如果间断地向清洗箱少量通入压缩空气更好)，并及时排走部分溶液，保持清洗箱正常液位。补加硫酸亚铁，循环成膜3天后，系统全部排空。

2.4.5成膜后水冲洗清洗箱进工业水，启动清洗泵开放冲洗，至排水澄清后停泵，系统水排空结束成膜，凝汽器复原。

2.4.6清洗成膜过程化学监督2.5化学清洗成膜效果清洗成膜结束后对凝汽器水室和清洗箱等进行清理检查，抽取铜管检查清洗成膜效果，同时检查监视管样和腐蚀指示片。经检查验收，1号机凝汽器：(1)清洗后的铜管表面清洁，无残碳膜，无残留硬垢，除垢率达到99以上(除垢率≥85为合格，除垢率≥95为优良)，除垢效果非常显著;(2)金属基体平均腐蚀速率0.198g/(m2.h)

[要求平均腐蚀速率&<1g/(m2.h)]，总腐蚀量0.792g/m2(要求总腐蚀量&<10g/m2)，腐蚀速率和总腐蚀量都很低;(3)铜管内保护膜呈棕褐色且均匀致密，对保护膜进行1mol/L盐酸的滴溶试验，溶膜时间长达60s(溶膜时间≥15s为合格，溶膜时间≥30s为优良);(4)通过灌水查漏，5000多根铜管未发生1根泄漏。

根据相关酸洗评价标准，最终评价1号机凝汽器铜管清洗成膜效果为优良。接着，依次对2号、3号机凝汽器铜管也进行了清洗成膜，效果同样非常好。

考虑到4号机凝汽器铜管结垢与腐蚀均已经非常严重，直接采取更换铜管的方式处理。

3经济效益1～3号机组凝汽器铜管清洗成膜后，表面清洁耐腐，传热效率提高，凝汽器端差平均下降3K，真空度提高，从而确保机组的安全运行，提高发电效率，并延长了铜管使用寿命。若采用更换铜管的方式，仅凝汽器铜管费用就高达100多万元/台，而酸洗费用只有5万元/台。

凝汽器端差每降低1K，汽轮机热效率可提高0.35.汽轮机满负荷运行时约需蒸汽240t/h，需耗煤33t，煤价按500元/t计，每台机组每年运行约8000h，则3台机组可节约33×500×10-4×8000×0.35×3×3=415.8万元/年。

4结语:凝汽器铜管结垢后严重影响热交换效果。

对运行年限长、腐蚀严重、结垢多和以前清洗过的凝汽器铜管，只要化学清洗方法科学得当，清洗方案安全可靠，过程控制严谨，还是完全可以采取化学清洗除垢的，而且经济效益和安全效益显著。

1～3号机组凝汽器铜管清洗成膜后，经过近2年努力，陆续采取了一些循环水系统处理举措，如调整缓蚀阻垢剂为低磷配方，新增循环水旁滤处理装置，新增非氧化性杀菌灭藻剂处理，将原二氧化氯杀生剂更换为操作安全、效果更好的强氯精，硫酸亚铁运行成膜等，使2008年循环水浓缩倍率已达5.0，而循环水系统的腐蚀与结垢情况控制良好，未再发生凝汽器铜管结垢现象。