新建电站锅炉常用化学清洗介质分析

新建电站锅炉常用化学清洗介质分析

张建亮

山东电力第三工程有限公司，山东省青岛 266100

Analysis of chemical cleaning medium commonly used in boiler of newly-built power station

zhangjianliang

摘要：介绍了新建电站锅炉化学清洗常用介质的选择，不同介质清洗工艺的清洗步骤、清洗工艺参数、清洗废液处理等，为新建电站锅炉化学清洗介质选择提供借鉴。

关键字：新建电站锅炉；化学清洗；清洗介质；清洗工艺；废液处理

abstract: This paper introduces the choice of connon chemical cleaning medium for boilers in new power station ,the cleaning steps, cleaning process parameters and cleaning waste liquid treatment of different medium cleaning processes, which provides reference for the chemical cleaning of newly-built power station boiler.

Key Word: newly-built power station boiler chemical cleaning cleaning medium cleaning process liquid waste disposal

1.引言

为保证机组长期安全稳定运行，新建电站锅炉在启动前必须进行化学清洗，其目的是清除锅炉受热面管在轧制、加工过程中形成的高温氧化轧皮以及在存放、运输、安装过程中的腐蚀产物和杂物，并在其表面形成连续、致密的钝化保护膜，以保证机组启动后水汽品质尽快合格。随着电力行业的发展及节能减排政策的实施，新建机组多为高参数、对水汽品质要求更高的超临界或超超临界机组，对锅炉化学清洗质量的要求更高，其质量的好坏直接影响机组试运期间的汽水品质，对保证机组长期安全、稳定、经济运行具有重要作用。

锅炉化学清洗介质的选择非常重要，不同的清洗介质有不同的清洗工艺。要确定锅炉清洗方案首先要确定清洗介质，清洗介质选择的主要依据有锅炉的污秽成分、结构型式、清洗范围内受热面设备的材质、环保要求、经济性等。在选择锅炉化学清洗介质时，首先要充分了解锅炉污垢的主要成分和锅炉的参数及组成材料；其次要保证在清洗过程中，除了对锅炉的腐蚀产物以及污垢进行清除清洗外，而不会对锅炉本身的材质造成损害；最后还要保证锅炉清洗满足化学清洗导则以及清洗介质不会对环境造成重大危害。

2.常用的化学清洗介质

锅炉化学清洗介质通常分为无机酸和有机酸两种。无机酸一般采用盐酸或氢氟酸，有机酸一般采用柠檬酸或EDTA（乙二胺四乙酸）及复合酸（羟基乙酸+甲酸），目前我国锅炉化学清洗以盐酸、柠檬酸及 EDTA 应用较多，而氢氟酸、其他有机酸等介质也有一定的应用。下面重点分析一下目前在新建电站锅炉化学清洗中应用最广泛的盐酸、柠檬酸及EDTA三种介质：

2.1 盐酸

盐酸（HCl）作为锅炉化学清洗介质中的一种，具有很大的优势，其主要的优点有：溶垢能力强，清洗效果较好，反应产物易溶于水；价格便宜，简单易得，经济实用，清洗时温度要求不高（50℃左右），是一种性价比较高的化学清洗材料；对环境的污染性较小，清洗后产生的废液易被处理。但是，盐酸作为一种无机强酸，它不仅可将钙、镁、铁的氧化物溶解，还会与铁发生剧烈反应生成氢气，反应速度比较快，清洗过程不易控制，容易发生过洗，需要加入适量的缓蚀剂或还原剂的方式控制反应速率；同时，盐酸中存在游离的氯离子，容易对奥氏体钢产生晶间腐蚀而不能清洗奥氏体钢。

2.2 柠檬酸

柠檬酸（C₆H₈O₇）是一种络合性的化学清洗剂，其溶解铁氧化物垢的能力强、腐蚀性小、不含强侵蚀性氯离子、与铁离子的络合物易溶于水，且对人体无害、废液易于处理、来源广泛、价格便宜，因此受到广泛应用；其不仅适用于大容量、高参数火电机组的锅炉水冷壁、省煤器清洗，也适用于含奥氏体钢的过/再热器清洗；柠檬酸作为一种有机酸，清洗温度要求较高（85～95℃），过程控制比较容易，一般不会发生过洗现象。但是，柠檬酸不能与钙、镁垢或硅垢作用，且清洗液中若铁离子浓度过高和pH值较低（小于3.5）时，易产生柠檬酸铁沉淀，影响清洗效果。柠檬酸溶解铁的能力随温度、酸浓度增加而增加，由于柠檬酸在水中的离解度很低，所以采用柠檬酸清洗时，必须加入氨水使其呈铵盐。其反应过程基本包括生成柠檬酸铵、溶解反应以及络合反应三个步骤。

2.3 EDTA

EDTA是一种氨羧络合物，其化学清洗时的反应机理可简单表示为金属氧化物水解与EDTA反应，在一定条件下生成可溶于水的络合物，从而完成化学除垢过程。EDTA 对环境的污染较小，化学清洗效果较好，漂洗、钝化一步完成，工艺比较简单，安全易控制。EDTA在水中溶解度很低，难溶于酸和有机溶剂，易溶于碱性溶液，锅炉化学清洗一般使用的有EDTA铵盐和EDTA钠盐，EDTA铵盐在新建锅炉化学清洗中更常被使用。EDTA铵盐清洗锅炉时，可以选择高温清洗（清洗温度110±10℃），也可以选择低温清洗（清洗温度90±5℃），而新建锅炉常用低温EDTA铵盐清洗工艺。

3化学清洗工艺

新建锅炉化学清洗基本上都是通过临时系统将参加化学清洗的正式系统进出口连接起来，形成一个或几个循环回路，以临时清洗泵为动力，清洗介质在循环回路中不停循环的循环清洗方式。不同结构锅炉的清洗回路不同，为了保证清洗效果，几个循环回路间要能交替进行。

3.1化学清洗步骤

通常，化学清洗的工艺步骤主要包括：水冲洗、碱洗、碱洗后水冲洗、酸洗、酸洗后水冲洗、漂洗、钝化。目前，也有较多锅炉化学清洗中省略了酸洗前碱洗这一步骤，这是因为碱洗主要是为了清除受热面内壁油污、尘土、异物，而现今随着我国设备材料、制造工艺水平的发展，残留在设备内部的油污已经很少，再使用加药碱洗除油工艺显得不太合理，同时产生的大量碱洗废液处理的难题日益显著。为了清除系统内残留的尘土、沙粒等异物，使用除盐水进行大流量冲洗就能达到目的，通过近些年基建现场实际清洗经验，经过冷、热态水冲洗就能达到系统内表面光洁、无油污，因此基建锅炉化学清洗可以省去碱洗这一阶段。

盐酸和柠檬酸的清洗工艺步骤需要水冲洗、酸洗、排酸冲洗、漂洗和钝化等阶段，并且控制指标多，中间环节操作复杂，加药和排酸次数多，耗时长，若操作不当很容易产生二次锈蚀、漏酸、清洗质量不合格等危险。

EDTA的清洗工艺步骤是酸洗合格后直接进入钝化步骤，中间没有排酸和漂洗，一次加药，一次排酸，清洗干净的金属表面不会因为接触空气或者pH 较低的除盐水而产生二次锈蚀，清洗质量安全可靠；同时因为没有酸洗后水冲洗阶段，能节省大量除盐水。

3.2清洗工艺参数

不同清洗介质的清洗工艺参数各不相同，但不管采用何种清洗介质，都必须在锅炉清洗前依据现场实际的受热面管道进行小型试验，确定具体工艺参数如加药浓度、缓蚀剂或还原剂种类和浓度、清洗温度等作为正式清洗时的依据，以保证锅炉清洗达到最佳效果。清洗时间是根据清洗过程中的实际化验结果来确定，一般达到清洗介质及铁离子浓度相对稳定、不再发生变化时，就认为酸洗阶段结束，可进入下一步工作。

新建锅炉化学清洗最常使用的介质为盐酸、柠檬酸及EDTA三种，清洗过程中酸洗阶段需要控制的主要工艺参数为：

盐酸清洗：盐酸浓度4%～7%，温度50～60℃，清洗时间 4～6 h；

柠檬酸清洗：柠檬酸2%～4%，用氨水调pH值为3.5～4.0，温度为85～95℃，清洗时间8～10h；

EDTA清洗：EDTA铵盐浓度宜为3%～8%，酸洗结束时剩余EDTA浓度为0.5%～1%，温度85～95℃，清洗时间6～8h。

3.3清洗废液处理

大多数锅炉清洗之后的废液，会有大量的重金属污染物，以及有毒有害物质，不仅对土地资源会造成一定的危害，同时会对水体造成一定的危害，因此对废液进行相应的处理，符合相关标准后才能够进行排放。通常情况下机组排水槽的位置在锅炉附近，清洗废液可先排到机组排水槽中，再由机组排水槽通过正式系统打到化学废水池中贮存，清洗结束后，通过对废液加入生石灰或其它药品，进行中和、氧化等处理，达标排放，或者打到煤场后随煤输送到锅炉中焚烧。

盐酸的废弃液处理方式相对来说比较简单，主要是要将废弃液中的金属离子进行沉淀，并调节废弃液中的pH 值，然后经过检验合格后则可以进行排放。

柠檬酸废弃液的处理方法是根据柠檬酸清洗过程中，以及清洗机制所决定。柠檬酸清洗过后的废弃液中含有的碳含量较高，因此在处理废弃液时，需要使用大量的氧化剂，因此一般通常采用焚烧的方法对废企业进行处理，或是通过活性炭膜的方法进行处理，从而使废弃液达标，可进行排放。

EDTA清洗相对盐酸和柠檬酸来说省去了酸洗后排酸及冲洗步骤，清洗废液只有钝化后的一次排放量，数量减少一多半。其废液的主要特点是 COD 含量高，处理方法包括碱法回收、酸法回收以及喷淋焚烧等。

4.结语

通过不同化学清洗介质的选择和对比，可以很好地了解到每一种酸的优劣性，从而正确选择锅炉的化学清洗介质，保证锅炉清洗的质量。

新建电站锅炉化学清洗常用盐酸、柠檬酸及EDTA，比较三种清洗介质，盐酸材源广泛，价格最便宜，但是有清洗时反应速度快、若过程控制不当有过洗的风险及清洗系统材质受限制（不能清洗奥氏体钢）等缺点，目前新建电站锅炉选择使用盐酸作为清洗介质的越来越少；柠檬酸价格比盐酸高，清洗过程较易控制，但是清洗液中柠檬酸或铁离子浓度过高时容易产生柠檬酸铁沉淀；相对于盐酸和柠檬酸来说，EDTA价格最高，但是EDTA清洗工艺过程最简单，化学清洗结束后直接进入钝化阶段，清洗和钝化一步完成，节省了大量的除盐水，缩短了工期。相对来说，新建电站锅炉化学清洗采用EDTA清洗效果更好、更安全。

参考文献

［1］国家能源局.DL/ T 794-2012火力发电厂锅炉化学清洗导则［S］.北京.中国电力出版社.2012.

［2］赵金. 锅炉化学清洗技术研究［J］.机械管理开发.2020.208（8）：266～267.

［3］夏跃林等.新建超超临时直流锅炉的化学清洗［J］.清洗世界.2016，10：45～47.

［4］张祥金等.柠檬酸化学清洗中沉淀的产生及控制［J］.热力发电.2015.44（1）.96～99.

［5］陈泽峰.锅炉EDTA化学清洗［J］.清洗世界.2007，2.23（2）.15～18.

【作者简介】

姓名：张建亮 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：技术中心主任师

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