超超临界机组直流锅炉水冷壁节流孔圈结垢的化学清洗保密版.doc

超超临界机组直流锅炉水冷壁节流孔圈结垢的化学清洗 王留存 李爱兵 盛宝新 田民格欣格瑞（山东）环境科技有限公司 山东嘉祥经济技术开发区 272415）摘要: 为了满足超超临界锅炉的汽水特性、工质流速特点，越来越多的锅炉厂商制造的超超临界锅炉在与水冷壁、过热器、再热器集箱相连接的管屏上配备了直径7-27.4不等的节流孔圈，以达到平衡工质温度、热偏差、脉动，控制各回路流量，保证合理的质量流速和出口温度的均匀性。但由于节流孔圈结构特点，其小孔附近很容易聚集污垢，影响给水流量，降低了水冷壁冷却效果，从而引起管壁超温，导则爆管事故的发生，本文以湖北西塞山发电有限公司#3、#4锅炉节流孔圈的化学清洗工程为例，介绍了节流孔圈结垢原因、结垢危害、垢质分析、化学清洗方法及优点，为解决超超临界锅炉节流孔圈结垢问题提供参考。关键词：节流孔圈；爆管；结垢原因；垢质分析；化学清洗 中图分类号： TK227.3 文献标识码：B一 概述湖北西塞山发电有限公司2660MW锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流锅炉，采用型布置、单炉膛、改进型低NOX分级送风燃烧系统、墙式切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊机构。锅炉型号：HG2098/26.15YM3。西塞山发电有限公司#3机组投产运行已有4年时间，#3机组投产后一年水冷壁超温频繁，2012年6月#3机组大修水冷壁酸洗后情况较好，半年后又开始超温，2013年至今水冷壁超温频繁，目前需检修人员经常用气枪敲打才能勉强维持水冷壁正常运行；#4锅炉虽然投产运行不久，但机组试运行期间及投产运行后水冷壁管同样存在超温现象，且给水品质一直差强人意。二 原因分析#3机组小修时，割取一段水冷壁管，沿节流孔板焊缝两侧锯开，发现节流孔孔壁上生长有黑色垢样，进水侧较多，出水侧较少，最大处厚度约为3mm，使节流孔实际流通面积大大减少。外管检查，该垢样呈凸起状，结合致密，不像节流孔板的腐蚀产物，应为炉水中氧化铁的结晶产物，欣格瑞（山东）环境科技有限公司化验室通过垢样分析化验，也证实污垢成分主要为Fe2O3和Fe3O4，同时含有少量的si和Ca。分析原因认为：锅炉炉水中铁的氧化物主要以胶态氧化铁存在，还有呈溶解态的铁离子和少量细微颗粒状的氧化铁沉积，上述物质随炉水流经节流孔板时，由于孔内外流速变化，孔板上端出现湍流，流速的急剧变化为颗粒相互碰撞提供了条件，碰撞使颗粒聚合并最终在孔板边缘着床，形成堵塞，这也就是小孔效应。由于节流孔圈前后流体速度梯度变化大，会在孔圈处产生电位差，经过孔圈的高速水流含有铁离子，由于铁离子具有电位效应，容易在孔圈处聚集，并逐步堵塞节流孔，从而影响流通面积，引发管壁因超温而爆管。#4机组小修时，割取一段水冷壁管，沿节流孔板焊缝两侧锯开，发现节流孔孔板没有发生锈蚀现象，而孔板上沉积有色泽灰暗、垢质疏松呈分散状，垢物以很细微的颗粒物为主，应该是炉水所携带的杂质短期内聚合而成，欣格瑞（山东）环境科技有限公司通过垢样分析化验，污垢成分主要为Fe2O3和Fe3O4。分析原因认为：节流孔板上的疏松污垢主要来源于锅炉安装时的清洗不彻底而遗留的节流孔毛刺、机械加工时遗留的铁屑、火焰切割的铁水滴凝片、安装时的焊接材料等，在锅炉吹管的作用下，上述杂物逐渐离开基体而随蒸汽流动在节流孔处聚集，在加上后期炉水中的铁离子沉积，逐步堵塞节流孔，从而影响流通面积，引发管壁因超温而爆管。因两台锅炉水冷壁管节流孔圈处或多或少沉积有氧化铁垢，为保证给水加氧处理的效果，避免锅炉在加氧开始前或加氧期间发生因结垢而产生的爆管事故，降低因爆管而引发的安全风险和停机检修而造成的经济效益，西塞山发电公司决定在机组加氧处理之前，委托欣格瑞（山东）环境科技有限公司用复合酸对锅炉水冷壁节流孔圈做浸泡清洗，为机组尽快实行给水加氧处理奠定良好的基础。三 化学清洗思路针对节流孔圈结垢堵塞引起爆管问题，许多电厂采用暂时降低过热度、负荷升降速率、主蒸汽温度和压力等延缓超温的临时调控措施，但结果是影响机组的运行效率和经济性，也有的电厂采用锤子或气动工具敲打管子使垢污脱落的办法，但效果并不理想，甚至引发更严重后果。欣格瑞（山东）环境科技有限公司根据节流孔圈结构特点和垢质分析，决定采用化学浸泡清洗+氮气鼓泡扰动的方法彻底清除节流孔圈沉积的污垢。化学清洗时，酸洗剂的选择至关重要，考虑到节流孔圈所处的位置及结构特点，清洗工艺不易采用加热循环的清洗方式，只能采用常温浸泡清洗，因此所选用的清洗剂除了具有腐蚀性小、除垢率高的必要条件外，还应该在常温下有很好的适用性。本次清洗采用欣格瑞（山东）环境科技有限公司生产的复合酸洗钝化剂进行清洗，这是一种复合清洗钝化剂，具有很强的配位能力，能与许多金属离子形成可溶性的配合物。常温下对高温状态生成的铁基金属氧化皮及氧化铁类锈蚀物具有良好的溶解作用；且在溶解氧化皮及锈蚀产物的同时，在金属母材上形成均匀的钝化膜，对金属表面具有良好的保护作用。由于水冷壁管管路较多，清洗回路设计时必须充分考虑到所有管路都要充满清洗液，并且在清洗前将中间混合集箱放空气门打开，避免注入清洗液时和化学反应过程中气体聚集而影响清洗液位。一般情况下，清洗液位控制在节流孔圈以上0.5米即可，但为了清洗更彻底，本次清洗液位控制在节流孔圈以上2米的高度位置。四 化学清洗系统设计及清洗流程系统设计根据锅炉结构特点，将水冷壁对称分为前墙与左墙、后墙与右墙水冷壁共两组，具体连接方式如下图：五、化学清洗流程水冲洗清洗箱注水，启清洗泵通过临时管道系统上水，当临时液位计水位高于节流孔圈2500mm时，开回液排放门，进行水冲洗。冲洗回路：清洗箱清洗泵水冷壁前、后分配集箱疏水管水冷壁下集箱水冷壁节流孔圈水冷壁下集箱水冷壁前、后分配集箱疏水管排放冲洗至出水澄清透明。酸洗、钝化 在清洗箱内建立自系统，加入SGR-0405缓蚀剂，SGR0116复合酸洗钝化剂，浓度（体积比）10% 15%，循环均匀后泵入酸洗系统，直至临时液位计水位达到2000mm时，此时开始计时，间断氮气鼓泡，检测酸洗液的PH值及酸洗液中铁离子（Fe2+、Fe3+）含量，当酸洗液中Fe3+含量高于300Mg/L时，添加还原剂抗坏血酸钠降低Fe3+含量，并在清洗过程中安排人员对每个节流孔圈附近部位进行敲打（橡胶锤）。浸泡回路：清洗箱清洗泵水冷壁前、后分配集箱疏水管水冷壁前、后分配集箱水冷壁下集箱水冷壁节流孔圈排放：酸洗、钝化结束后将酸洗废液中和排放至煤场。联氨保护液冲洗：在清洗箱内建立自系统，加入联氨浓度200ppm 300ppm，用氨水调PH值至9.0 10.0循环均匀后泵入水冷壁系统，直至临时液位计水位达到2500mm之上时，用氮气间歇鼓泡浸泡30分钟后排放。六 清洗效果清洗后，取下监视管进行检查：节流孔板洁净并有一层均匀致密的钝化膜，节流孔孔径圆滑，无堵塞物存在，直径恢复到设计值；机组运行后水冷壁壁温也由490左右降到420左右，恢复到正常壁温范围，且半年来未再出现反弹现象，说明本次化学清洗除垢彻底，效果明显。七 结束语节流孔圈作为超超临界锅炉满足平衡工质温度、热偏差、脉动、控制各回路流量、保证合理的质量流速和出口温度的均匀性的必要手段，其正常运行对锅炉来说至关重要，在没有条件进行整个锅炉本体清洗的前提下，小范围的化学清洗节流孔圈，保持节流孔圈的清洁度，是以后解决此类问题的有效途径，可为解决超超临界锅炉节流孔圈结垢问题提供参考。参考文献1樊泉桂. 超临界及超超临界锅炉水冷壁壁温偏差研究 J.中国电力，2006（5）：59-63. 2 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.作者简介：王留存，男，45岁，大学，山东济宁人，欣格瑞（山东）环境科技有限公司清洗部经理，工程师，主要从事锅炉运行管理及工业设备的清洗工作；通讯地址：山东嘉祥经济技术开发区济宁新格瑞水处理有限公司，邮编272415，电话[phone]合同管理制度1 范围本标准规定了龙腾公司合同管理工作的管理机构、职责、合同的授权委托、洽谈、承办、会签、订阅、履行和变更、终止及争议处理和合同管理的处罚、奖励；本标准适用于龙腾公司项目建设期间的各类合同管理工作，厂内各类合同的管理，厂内所属各具法人资格的部门，参照本标准执行。2 规范性引用中华人民共和国合同法龙腾公司合同管理办法3 定义、符号、缩略语无4 职责4.1 总经理：龙腾公司经营管理的法定代表人。负责对厂内各类合同管理工作实行统一领导。以法人代表名义或授权委托他人签订各类合法合同，并对电厂负责。4.2 工程部：是发电厂建设施工安装等工程合同签订管理部门；负责签订管理基建、安装、人工技术的工程合同。4.3 经营部：是合同签订管理部门，负责管理设备、材料、物资的订购合同。4.5 合同管理部门履行以下职责：4.5.1 建立健全合同管理办法并逐步完善规范；4.5.2 参与合同的洽谈、起草、审查、签约、变更、解除以及合同的签证、公证、调解、诉讼等活动，全程跟踪和检查合同的履行质量；4.5.3 审查、登记合同对方单位代表资格及单位资质，包括营业执照、经营范围、技术装备、信誉、越区域经营许可等证件及履约能力（必要时要求对方提供担保），检查合同的履行情况；4.5.4 保管法人代表授权委托书、合同专用章，并按编号归口使用；4.5.5 建立合同管理台帐，对合同文本资料进行编号统计管理；4.5.6 组织对法规、制度的学习和贯彻执行，定期向有关领导和部门报告工作；4.5.7 在总经理领导下，做好合同管理的其他工作，4.6 工程技术部：专职合同管理员及材料、燃料供应部兼职合同管理员履行以下职责：4.6.1 在主任领导下，做好本部门负责的各项合同的管理工作，负责保管“法人授权委托书”；4.6.2 签订合同时，检查对方的有关证件，对合同文本内容依照法规进行检查，检查合同标的数量、金额、日期、地点、质量要求、安全责任、违约责任是否明确，并提出补充及修改意见。重大问题应及时向有关领导报告，提出解决方案；4.6.3 对专业对口的合同统一编号、登记、建立台帐，分类整理归档。对合同承办部门提供相关法规咨询和日常协作服务工作；4.6.4 工程技术部专职合同管理员负责收集整理各类合同，建立合同统计台帐，并负责6