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烟塔合一机组中水冷却的凝汽器在线化学清洗

技术应用 | 作者:admin 发布日期:2017-10-30 查看次数:369

核心提示:  实用技术bookmark0清洗世界烟塔合一机组中水冷却的凝汽器在线化学清洗刘国树李兴2,赵金静1(1.天津国电津能热电有限公司,天津300300;2.天津电力科学研究院,天津300384)洗剂是由膦羧酸外加分散剂、缓蚀剂、粘泥剥离剂、浸润剂等清洗助剂复配而成的一种全有机化学清洗剂,具有水溶性好,螯合能力强等特点。该药剂在不停车的情况下,对换热器内的污垢起到很好的去除作用,而且对设备的腐蚀很小,

  实用技术bookmark0清洗世界烟塔合一机组中水冷却的凝汽器在线化学清洗刘国树李兴2,赵金静1(1.天津国电津能热电有限公司,天津300300;2.天津电力科学研究院,天津300384)洗剂是由膦羧酸外加分散剂、缓蚀剂、粘泥剥离剂、浸润剂等清洗助剂复配而成的一种全有机化学清洗剂,具有水溶性好,螯合能力强等特点。该药剂在不停车的情况下,对换热器内的污垢起到很好的去除作用,而且对设备的腐蚀很小,安全可靠。

  凝汽器是火力发电厂的重要附属设备,它一旦结垢和腐蚀具有较大的危害。一是严重影响凝汽器换热效率甚至影响机组的正常出力;二是凝汽器换热管腐蚀穿孔时,将导致冷却水漏入凝结水中,使凝结水遭受污染,将引起锅炉结垢、腐蚀和汽轮机积结盐垢,直接影响机组安全、经济运行。

  对于凝汽器的清洗,传统工艺一般采用停机清洗方式。为了不影响电力生产的正常运转,决定采用一种不停机的清洗工艺一在线化学清洗工艺,进行除垢1. 1设备概况天津某电厂两台330MW供热机组于2009年投产,为烟塔合实施脱硫、脱硝。其循环冷却水补充水直接使用城市再生水,配合水质稳定药剂和加酸处理,循环水浓缩倍率控制在3倍左右。机组运行两年来,再生水的供应保证率较差,每年累计停水次数超过20多次,超过3天的停水事故约占50%.再生水供水停止或出力不足期间,依靠补充有严重结垢倾向的冲灰澄清水和地表水来维持机组运行,其间循环水浓缩倍率超出设计标准。段时间以来,因凝汽器结垢问题造成机组出力受限、经济性能下降等问题,故对两台机组凝汽器进行了在线化学清洗除垢,实际应用表明,膦羧酸类高效清洗剂适合在线清洗工艺。

  1.1循环水系统的技术参数5mm;夏天循环水量每台38000m3/h,冬天每台19000m3/h;每台机系统保有水量22000m3,是自然通风冷却塔。

  1.2水质分析天津某污水处理厂的来水中,工业废水占60% ~70%,生活污水占30%~40%.污水处理厂的工艺采用活性污泥法,设计出水标准为一级B.再生水厂的处理工艺采用连续微滤和部分反渗透,在输水泵出口增加氯气杀菌处理。再生水进入电厂后,直接补入循环水冷却塔水池。补充水水质和循环水水质见表1.该水质属于中高碱度、中高硬度和结垢性水质,在自然浓缩条件下循环水浓缩至3倍时,容易产生CaC3垢。由于中水中磷酸盐活性大,高质量分数的磷酸盐容易生成磷酸钙垢,因此选择高效的阻垢分散剂是决定防垢效果的关键因素。同时,为了安全运行,需要加酸控制碱度。

  表1循环水冷却塔水池补充水水质分析项目补充水循环水总硬度/(mmol总碱度/(mmol电导率“xS浊度/NTU浓缩倍率2设备检查及结垢原因分析2.1垢样的物理分析随设备大小修的解体检查发现,垢表面粗糙、有针尖样颗粒,管内有黏泥,垢本身质地较硬,高压水冲洗后显淡黄色。经检查,管板处垢样最厚达1.2mm,最薄也有0. 4mm,设备结垢外貌见。

  设备结垢外貌2.2垢样的化学组成05%,硫酸盐3.44%,磷酸盐12.51%,余其它。

  33%,硫酸盐3.01%,磷酸盐15.66%,余其它。

  2.3碳酸盐垢形成原因的组成水体中钙镁的重碳酸盐比较多,在冷却水的循环过程中,由于浓缩和重碳酸盐分解等作用,在换热器和水塔填料上容易形成比较坚硬的碳酸盐垢。钙、镁的碳酸盐是常见的难溶化合物,其溶度积常数为2.8X10-9.目前采用的水质稳定剂,主要解决钙镁碳酸盐结垢问题。但是,任何种药剂阻垢作用都是有限度的,使用中要注意循环水极限碳酸盐硬度和浓缩倍率的控制范围。通过年多的观察,浓缩倍率和极限碳酸盐超标情况还是时常出现的,结垢问题也就成为必然。

  2.4磷酸盐垢形成原因的分析磷酸钙是非常难溶的化合物,其溶度积常数为2.0X10-29.根据一年的监测数据:再生水磷酸根质量浓度一般为1mg/L.若按照等比例浓缩3倍,应为30mg/L.实际测得的总磷仅为15mg/L左右。根据溶度积原理,说明水中大量磷酸盐已从离子态转化为固态,形成磷酸盐垢在系统中沉积了下来。据实践经验,浓缩后的正磷酸根质量浓度应不大于总磷的50%、指标不大于5mg/L、在水温不高于40°C时,才能有效控制磷酸钙沉积现象。经检测,循环水的正磷酸根质量浓度不小于总磷的90%,正磷质量浓度不低于5mg/L,结垢倾向明显。

  2.5硫酸盐垢形成原因的分析目前,水塔排烟对循环水会产生什么影响,还没有个量化的概念。通过两年多的观察,在以氯根作浓缩倍率统计时发现,水中大部分离子会发生等比例的浓缩,只有水中的硫酸根有150~200mg/L的增量(水中不添加硫酸)。分析认为,由于二氧化硫具有密度比空气大,易溶于水的特点(1:40),可能在随烟气上升的过程中,在空气饱和湿度下溶入液滴,落入水中。经在塔内放置接水盘,通过测定接水水质也证明了烟气中的二氧化硫有一部分溶解到了循环水中。

  硫酸钙也是一种比较难溶的化合物,其溶度积常数为3.2X10-7.国外资料表明,钙离子与硫酸根离子质量分数的乘积超过50X104就会结垢,实际检测数据显示,大部分时段其乘积达到30X104 ~40X104,说明循环水中硫酸钙有一定的结垢倾向。

  3清洗方案的研究3.1清洗小型试验3.1.1清洗剂选择为确保清洗工作中设备的安全,必须掌握足够的试验数据,并确认无误后方可实施。经粗选后,决定对不同配方的三种药剂进行除垢率和腐蚀速率的性能试验。选用除垢率最高和腐蚀速率最低的一种膦羧酸类高效清洗剂,作为本次化学清洗的清洗剂。

  该清洗剂由羧酸外加分散剂、缓蚀剂,黏泥剥离剂、浸润剂等清洗助剂复配而成,具有水溶性好,螯合能力强等特点。

  3.1.2试验条件同时放入碳钢、304、16腐蚀指示片和317L不锈钢管。

  3.1.3试验方法配制200mL不同质量分数的试验用药,加入称了重的,定过剩的垢样。指示片用无水乙醇脱脂并清洗干净,在干燥器内干燥24h后称重;并通过测量,计算其表面积后,置于烧杯中。其中,0号杯为空白样。把烧杯置入设定温度的恒温水浴中进行反应,采用人力定时搅拌,观察反应变化情况。每0.5h测试1次pH,设定8h为反应终点。试验结束后,分别对垢样、试片淋洗、烘干、衡重。

  3.1.4试验现象与结果试验过程中可观察到烧杯中有大量气泡上升,垢样不断消溶至水中,但金属表面基本无变化。试验结束后,对试片进行表面清洗、干燥并称重;残余垢样过滤、清洗、干燥并称重。根据失重,计算出试片腐蚀速率和除垢效果,见表2.表2清洗试验结果试片号码碳钢304不锈钢317不锈钢减重/g腐蚀速率/减重/g腐蚀速率/减重/g腐蚀速率/ 3%清洗剂平均5%清洗液平均3.2清洗方案和系统分数4%(商品质量分数),给药时间3h,通过胶球泵通过大量的基础实验和药剂选型,采用膦羧进行药剂循环6 ~8h,清洗液平均温度30°C,废液排酸类全有机复合溶垢剂对凝汽器单侧进行不停机放后进行大流量冲洗。

  清洗。通过进水侧加药、静态浸泡、动态循环、顶加药结束后开始定时检测,取样点设在胶球泵部排气等技术措施,控制质量分数3% ~5%,持装球室,h进行1次离子质量浓度分析,30min进行续6~8h,实现软化、松动和清除水垢,保证换热1次pH检测。清洗过程数据变化曲线绘于效果。

  清洗系统示于清洗系统示意4清洗过程及效果4.1工况采用在线清洗方式,机组正常运行,清洗液质量――酸m;―疏酸枨1号甲侧清洗液各物质溶出曲线:(硬度、酸根数值x10)4.2凝汽器端差和真空变化1号机组清洗前,凝汽器真空-91. 2号机组清洗前,凝汽器真空-88.号乙清洗液各物质溶出曲线2号甲清洗液各物质溶出曲线b>清洗后凝结器端板清洗前后比较4腐蚀速率清洗过程安装不锈钢304,碳钢Q235腐蚀指示片各一片。经测试,腐蚀速率分别为0.017gm2h)和1.25gm2h),满足火电厂凝汽器化学清洗及成膜导则0的要求。

  4.5经济分析经过化学清洗,机组可保证满负荷运行,同时也取得了较好的经济效益。根据300MW对标分析值,真空度每提高1%,煤耗下降约2gKkW h)计算,化学清洗后:406个百分点,煤耗下降98个百分点,煤耗下降550万kWh,标煤单价按700元/t计算,日节约人民币约2万~3万元。

  5结论和建议我国城市再生水的含磷量一般在10 ~30mg/L,当回用于循环水系统时,(下转第33页)沈建,余鼎声,庞正智,等。苯并咪唑类化合物作为碳钢缓蚀剂的研究。北京化工大学学报,2005,32(4):110-112.史志龙,庞正智。新型铜酸洗缓蚀剂烷基苯并咪唑的研究。北京化工大学学报,2002,29(2)张果金,魏宝明,邱玉珠,等。新型不锈钢盐酸酸洗缓蚀剂BMAT的缓蚀机理。南京化工大学学报,1999,21康永,侯晓辉,罗红,等。有机高分子缓蚀剂的性能研究及发展趋势。清洗世界,2011,27(4):33-39.康永,罗红。浅析咪唑啉类缓蚀剂对C2 /H2S腐蚀抑制作用。清洗世界,2011,27(7)艾林,郭胜男,申秀民。以D-苯甘氨酸为原料的苯并咪唑类化合物的合成。东北师大学报(自然科学版),杨红伟,岳凡,封顺,等。苯并咪唑类化合物一步法合成唐楷,颜杰,孙亚丽,等。新型硬质合金苯并咪唑类缓蚀剂的合成研究。稀有金属与硬质合金,2010,38(3):黄炎俊,赖川,谢斌,等。2-(苄硫基)苯并咪唑与2-(对氯苄硫基)苯并咪唑的合成及缓蚀性能研究。化张军,李中谱,赵卫民,等。咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的理彭洪亮,于贤勇,易平贵,等。2-(3-巯基-2-吡啶基)苯并咪唑分子内质子转移及溶剂化效应。物理国永敏,李宝宗。2 -巯基苯并咪唑及其类似物互变异构的理论研究。化学学报,2007,65张军,任振甲,燕友果,等。2 -巯基苯并咪唑缓蚀剂对Q235钢的缓蚀性能研究。青岛大学学报:工程技术版,2010,25(1)王清华,杨官汉。苯并咪唑衍生物抗腐蚀作用机理的研究。润滑与密封,2002,高阳,陈洪龄,陈步荣,等。盐酸溶液中N -烷基苯并咪唑阳离子对碳钢的缓蚀性能。材料保护,2009,42(7):1-3.张大全,陆柱。HC1溶液中2-疏基苯并咪唑和1-苯基-5巯基-四氮唑对铜的缓蚀作用。华东理工大学学报:自然科学版,2002,28⑷:429(上接第12页)极易形成磷酸钙垢。磷酸钙垢是一种硬垢,不溶于酸,不易除去,清洗也比较困难,必须引起重视。

  从国外城市再生水回用冷却水的工业实践并结合本厂工艺系统实际认为,加入硫酸调节循环水pH,适当添加磷酸钙垢分散剂,可有效控制磷酸钙结垢倾向。

  难溶盐的溶解特性是随温度上升而下降。

  根据来水水质,在水温37°C,钙离子超过15mmol/L时,除磷酸钙垢外,还会生成硫酸盐垢和硅酸钙垢。

  应加强运行监督,建立必要项目班化验制度,严格控制循环水的各项指标:pH=7.5~8.5,c(Ca2+)矣15mml/L,浓缩倍数K=2.5~3.5,尽可能控制磷的等比例浓缩,出水侧水温矣40C.要协调污水处理厂脱氮除磷设施的正常运转。根据新版污水处理厂出水标准,出水中的总磷含量应矣lmg/L.达标处理后,方面避免在循环冷却水中生成磷酸钙垢,另一方面避免过高的磷作为微生物的营养物质而大量滋生菌藻。


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