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标题: 火力发电厂锅炉化学清洗导则（三） [打印本页]

作者: safety 时间: 2007-7-31 21:09
标题: 火力发电厂锅炉化学清洗导则（三）
A 10 冲通过热器的措施及计算
A 10.1 现场常采用高流速水冲通过热器。
A 10.1.1 用高流速水通过立式过热器管组，保持过热器管出入口端的流动压差 Δp大于液位差h并需在出口侧施加一定背压。其背压应比静压高出0.049MPa。
A10.1.2 酸洗时，立式过热器的并联管束能否全部冲通的关键，是将管组上部弯头内的空气排除干净。要达到这一条件，应使过热器管的流动压差(Δp)大于过热器U形管的液位差，如图A4所示。
式中Δp——过热器管出、入口压差p入-p出，Pa；
   h——各U形管液位差之和，m；

h 1、h 2、h 3、h i——过热器各U形管位差。
消除气塞的流量计算：
有气塞情况下过热器两端之间的压差为

式中  Δp0——有气塞情况下过热器两端之间的压差，Pa；
      ρ——水的密度，kg/m3；
      λ——沿程阻力系数；
      l——过热器蛇形管总长，m；
      d——过热器蛇形管内径，m；
      v0——存在气塞时过热器管的水流速度，m/s；
      Σξ——局部阻力系数之和；
      g——重力加速度，9.8 m/s2。
设
则式(A24)为
                  (A25)
无气塞情况下过热器两端之间的压差
                     (A26)
式中 Δp——无气塞情况下过热器两端之间的压差，Pa；
   v——无气塞时过热器管的水流速度，m/s；
   qm——消除气塞的水流量，kg/s；
   S——过热器蛇形管通流截面积，m2。
要消除气塞，必须使Δp>Δp0
A 10.2 抽真空法：打开主蒸汽疏水门，将过热器经疏水膨胀箱与凝汽器连通。用凝汽器射水泵抽真空。
A 11 化学清洗用药品的计算如下：
A 11.1 用盐酸清除碳酸钙水垢，可用下式计算用酸量
               (A27)
式中  S——被清洗的面积，m2；
   δ——被清洗垢的平均厚度，m；
ρ1——CaCO3的密度为1550，kg/m3；
   α——洗后溶液中残存酸量，一般排酸浓度考虑为1%，kg；
   C——工业盐酸的浓度，%；
ρ2——稀HCl的密度，一般为103kg／m3；
   V——清洗系统的体积，m3；
0.73——每1 kg CaCO3所需的纯 HCl量，kg。
A 11.2 用盐酸清除氧化铁垢，可用下式计算用酸量 Q：
                        (A28)
式中 m——被清洗氧化铁垢量，kg；
C1、C2——采用酸液和工业盐酸的浓度，%；
ρ2、ρ3——工业盐酸和采用酸液的密度，kg/m3；
   α——药剂富裕系数；
   k——清洗系数，取1.37(即清洗1kg氧化铁垢所需盐酸量为1.37kg)。
A 11.3 计算EDTA络合清洗的用药量mEDTA时，络合比为1∶1，温度控制在140℃以下。
            (A29)
式中：mEDTA——洗炉所需 EDTA总量，t；
      1.5——洗炉结束时需维持的EDTA过剩量(根据试验确定，过剩浓度
            取1.5%为宜)。
      V——锅炉正常运行水位的溶液从140℃的体积冷至20℃时的体积，
            m3；
      ρ——水的密度，t/m3；
      3.8——Fe3O4与 (1∶1)EDTA络合换算系数；
      m1——垢的质量，t；
      1.1——药品富裕系数。
               (A30)
式中  CEDTA——EDTA洗炉液初始浓度，%；
      10——EDTA补加量，t。
A 11.4 柠檬酸清洗用药量mH3C6H5O7
                  (A31)
式中mH3C6H5O7——柠檬酸清洗用药量，t；
      mFe——由割管检查估算整台锅炉应清出的总垢量以铁离子计，t；
         k——柠檬酸与铁离子的络合比值为3.5；
         α——柠檬酸过剩量系数，一般取0.01。
A 11.5 缓蚀剂用量
                        (A32)
式中  V——稀酸液体积，m3；
   a——采用的缓蚀剂浓度，kg/m3；
——缓蚀剂用量，kg。
A 11.6 碱洗、碱煮或钝化用药量( NaOH、 Na3PO4·12H2O、 )
                  (A33)
式中  NaOH——纯度为100%的晶体氢氧化钠量，kg；
      α——药剂富裕系数，取1.2；          V——需配制的溶液体积，m 3；
C′——清洗碱液的百分浓度，%。
                  (A34)
式中  Na3PO3——Na3PO4·12H2O量，kg；
         α——药剂富裕系数，取1.2；
         V——需配制的溶液体积，m3；
         C″——清洗碱液的百分浓度，%。
                  (A35)
式中  ——纯度为100%的亚硝酸钠量，kg;
         α——药剂富裕系数，取1.2；
         V——需配制的溶液体积，m3；
         C——钝化液的百分浓度，%。

附录 B
确定清洗工艺的小型试验
B 1 小型试验目的
B 1.1 检验清洗效果和缓蚀剂的缓蚀效果。
B 1.2 确定各种清洗条件，制订锅炉的清洗方案。
B 1.3 根据锅炉的实际清洗工艺进行模拟操作。
B 2 小型试验内容
B 2.1 锅炉垢量的确定：
为了确定垢量，应在锅炉水冷壁垢量较多的部位割管检查。将割下的炉管截取长约10cm的一段，在车床上切削其外壁，使管样壁厚为0.5mm左右。称管样重量W1及测量管样内表面积。将试样浸入加有0.2%～0.5%缓蚀剂的5%～6%盐酸溶液中，加热至60℃，并用塑料棒搅动酸液，直至试样内表面的垢均已清洗掉，一般在记录酸洗的时间酸液中的浸泡时间为1～2h，将管样取出后，立即用蒸馏水冲洗，再将管样放在无水乙醇中摇晃取出，放入干燥器内干燥1h后称重，记录此重量W2。若管样表面可能有镀铜时，可将称重后的管样放入1%～2%NH4OH和0.3%(NH4)2S2O8溶液中洗铜，然后用蒸馏水冲洗，再浸入无水乙醇中，取出蒸发干燥后，称重(W3)。
计算试验管段内表面每平方米的垢量：

试样管段切削后经酸浸会有量的腐蚀,在做此试验时，应同时放入一块空白试片,求出腐蚀量(g/m2)，然后减去空白试片的腐蚀量，以校正管样的垢量。
B2.2试片的选择：应根据清洗回路中与清洗液接触的钢材情况，选择试片。测定缓蚀剂效率的试片，其表面粗糙度应加工到Ra0.4mm。对动态试验的试片，应采用沿炉管纵向切开的10mm 20mm的试片。 B2.3酸洗前试片的预处理：先用卡尺量取样片表面尺寸，再用丙酮或无水乙醇洗去表面油
污，置于干燥器内2h后称量待用。
B2.4酸洗试验方法如下：
B2.4.1静态试验可在加盖的杯内进行。酸液体积与被清洗金属表面积比为22：1左右。试片用耐酸碱的尼龙绳悬挂于烧杯中，烧杯中预先放入清洗液，并在水浴中维持所需温度。
B2.4.2动态试验的试验装置用聚氯乙烯及聚丙烯材料成，见图B1。动态试验的方法是：将不同质的试片及附有原始垢样的试片放入不同管径的有机玻璃试验管中，用转子流量计控制酸液流量，用电加热炉加热，酸液温度在50 5℃，测定不同流速下的腐蚀速度，观察表面状态以及计算清除垢的时间。
腐蚀速度采用失重法,可按下式进行计算：
式中  ω1——试片在有缓蚀剂酸液中的腐蚀速度，g/(m2·h)；
   ω0——试片在无缓蚀剂酸液中的腐蚀速度，g/(m2·h)；
   η——缓蚀效率，%；
   ΔW——试片在酸洗前与酸洗后质量之差，g；
      S——试片总表面积，m2；
      t——清洗时间，h。
清洗时间的计算方法：
(1)开路清洗：从清洗系统开始加入酸液到停止加酸的时间间隔为清洗时间。
监视管段在加酸15min后放入清洗系统，停止加酸后，监视管段应及时退出清洗系统，并取出腐蚀指示片进行称量。
(2)循环清洗：当清洗系统加入酸液直至进、出口浓度趋于稳定后，即开始计算清洗时间，直到排酸为止。监视管段在加酸0.5h后投入清洗系统，排酸后应及时取出监视管，并取出腐蚀指示片进行称量。
C 1 碱洗液中各项指标的测定
C 1.1 碱度的测定
C 1.1.1 试剂
C 1.1.1.1 0.1%酚酞乙醇溶液；
C 1.1.1.2 0.1%甲基橙指示剂。
C 1.1.2 测定方法
取碱洗液10mL于250mL锥形瓶中，用除盐水稀释至100mL，加入2～3滴酚酞乙醇溶液，此洗液显红色，用0.05mol/LH2SO4标准溶液滴至无色，记下耗酸量a，再加入2滴甲基橙指示剂，继续滴定至溶液呈橙色为止，记下第二次耗酸量b(不包括a)。
当碱洗液为氢氧化钠、磷酸三钠及洗涤剂时：
            (C1)
            (C2)
当碱洗液为磷酸三钠、磷酸氢二钠及洗涤剂时：
            (C3)
         (C4)
式中  a、b——消耗硫酸标准溶液的体积，mL；
      0.05——硫酸标准溶液的浓度，mol/L；
      V——取碱洗液的体积，mL。
C 1.2 含油量的测定
C 1.2.1 试剂
C 1.2.1.1 正己烷；
C 1.2.1.2 乙醇溶液，将600 mL乙醇与400 mL水混合；
C 1.2.1.3  (1 1)硫酸溶液。
C 1.2.2 测定方法
利用有机溶剂(正己烷)萃取碱洗液中的油质，然后蒸发有机溶剂，用重量法测得油质含量。
量取1000mL碱洗液倒入2000mL分液漏斗内，先加20mL正己烷，先加入10mL(1 1) H2SO4使pH值为1.0左右，后加入30mL正己烷振荡2～3min，静置10min，待正己烷和水分层后，将水倒入烧杯，以备再次萃取。在正己烷层中加100mL乙醇溶液，振荡2～3min，澄清5min待正己烷分层后，将正己烷移入充分干燥的烧杯，弃去乙醇，再将干燥烧杯内的水层重复萃取第二次。把干燥烧杯中的正己烷置于蒸发皿内，在通风柜里用水浴或红外线灯蒸发正己烷之后，在100～105℃的烘箱里干燥30min，再放在干燥器里冷却30min后，称重。
式中 Wa——蒸发皿用前重量，g；
   Wb——蒸发正己烷后蒸发皿的重量，g；
   V——试样体积，L；
   ——含油量，mg/L。
C 1.3 硅酸化合物的测定
C 1.3.1 比色法
C 1.3.1.1 试剂
a)10%钼酸铵溶液；
b)酒石酸或草酸溶液，将10g酒石酸或10g草酸溶解于100mL无硅水中；
c)将0.5g1-胺基-2萘酚-4磺酸溶液(1.2.4酸)和2g亚硫酸钠溶于50mL无硅水中，另外将20g亚硫酸氢钠溶于120mL无硅水中，然后将两种溶液混合，再用无硅水稀释至200mL。
d)50 μg/mL二氧化硅标准溶液；
e)(1 1)盐酸溶液；
f)三氯甲烷。
C 1.3.1.2 测定步骤
取碱洗的清液100mL于200mL分液漏斗内，加(1 1)盐酸，调整pH值至1.0，加40mL三氯甲烷，振荡2～3min，澄清5min至三氯甲烷和水分层，弃去三氯甲烷。吸取分离后的试样10mL于100mL容量瓶中，加2mL钼酸铵溶液，摇匀，放置5min后，再加3mL酒石酸或草酸溶液，摇匀，放置10min。用光电比色计比色(波长为815nm)测得消光值，再从绘制好的标准曲线(0～2.5mg/L)中查出二氧化硅的含量。
C 1.3.2 重量法
本法采用盐酸脱水，使硅酸过滤后灼烧成二氧化硅称量，直接算出试样中二氧化硅的含量。
取碱洗液250mL于白金蒸发皿内，用浓盐酸酸化，于砂浴上蒸发至干，加(1 1)盐酸数mL，反复脱水2～3次，然后移入高温炉，在900℃以上灼烧3～4h，取出在干燥器中冷却至室温后，迅速称量(W1)；在蒸发皿内加入浓硫酸至残渣全部湿润后，再加数毫升浓氢氟酸，在通风柜内置于砂浴上加热蒸发至无白烟，再移入900℃高温炉内灼烧0.5h，取出冷却，称重(W2)。
式中  ——二氧化硅含量，mg/L；
      W1——坩埚与沉淀物的总重量，g；
      W2——氢氟酸处理后坩埚与沉淀物重量，g；
      V——碱洗液体积，mL。
C 1.4 沉积物的测定    取500～1000mL经充分摇匀的碱洗液，用定量滤纸过滤。过滤前应将该定量滤纸放在已恒重过的称量瓶内，置于105℃烘箱内烘2h(烘时应将称量瓶盖子打开)，然后将称量瓶盖子盖好，取出，置于干燥器内冷却至室温，称量至恒重，用已知重量的定量滤纸过滤碱洗液，
过滤后用除盐水洗涤几次，将滤纸连同沉淀物一同再移入已知重量的称量瓶，于105～110℃烘箱内干燥2h，取出，置于干燥器内冷却，称量。
                  (C7)
式中  ——沉淀物含量，mg/L；
      W4——空白滤纸及称量瓶重量，g；
      W3——烘干后沉淀物、滤纸及称量瓶重量，g。
C 2 酸洗液的测定
C 2.1 盐酸浓度的测定
C 2.1.1 试剂
C 2.1.1.1 0.1%甲基橙指示剂；
C 2.1.1.2 0.1mol/L NaOH标准溶液。
C 2.1.2 测定方法
取酸洗液1mL于250mL锥形瓶中，用除盐水稀释至100mL，再加入2～3滴甲基橙指示剂，用0.1mol/L NaOH滴定到溶液呈橙色为止，记下消耗体积数(a)。
               (C8)
式中CHCL——盐酸浓度，%；
   V——吸取酸洗液的体积，mL；
   a——消耗NaOH标准溶液的体积，mL。
C 2.2 柠檬酸浓度的测定
用NaOH标准溶液滴定游离柠檬酸，并加入一定数量的高氯酸镁，以减少试样中部分铁离子的影响。
实际上酸洗是采用柠檬酸铵溶液，在配制好柠檬酸溶液后，需用氨水调节pH值至2～3.5，使之部分形成柠檬酸铵溶液，因此测得的酸度比实际的酸度小，须修正其中所含柠檬酸铵溶液的浓度。修正系数(Fα)与溶液pH值有关。
C 2.2.1 试剂
C 2.2.1.1 0.1mol/L NaOH标准溶液；
C 2.2.1.2 1%酚酞乙醇溶液；
C 2.2.1.3 5%Mg(ClO4)2溶液；
C 2.2.1.4 溴百里酚蓝。
C 2.2.2 测定步骤
取酸洗液2mL，加入高氯酸镁溶液5mL，用除盐水稀释至100mL，加2滴溴百里酚蓝指示剂(pH值6～7.6)，用0.1mol/LNaOH滴定至溶液呈微红色为止，记下消耗 NaOH 毫升数。同时用pHS-1型酸度计精确测定试样的pH值，在pH-Fα表中查得修正系数Fα值(计算时取刚调好pH值的第一个值)。
                     (C9)
式中 Fa——从pH-Fα表中查得；
   V——消耗 NaOH标准溶液的体积，mL。
C 2.2.3 pH-Fα表的制作(从实测求得)
  在烧杯内配制一系列3%H3C6H5O7溶液，并取未调好pH值的3%H3C6O7溶液各2mL，用除盐水稀释至100mL，依次加入不同量的氨水，调节成不同pH值的NH4H2C6H5O7溶液，实测其游离H3C6H5O7溶液浓度，比值为Fα，即得到3%H3C6H5O7的pH-Fα表。
在未调pH时
         (C10)
式中  71.13——H3C6H5O7的摩尔质量(B为1/3 H3C6H5O7，g/mol；
      V——所取H3C6H5O7 溶液的体积，mL；
      a——消耗 NaOH标准溶液体积，mL。
用氨水调pH值后的 H3C6H5O7浓度见表C1。
表C1 用氨水调pH值后的柠檬酸浓度

未调 pH

消耗0.1mol/L NaOH mL

Fα

柠檬酸酸洗液浓度%

1.9

11.1

0.28

3.1

2.53

10.3

0.30

3.0

9.2

0.34

3.71

7.5

0.41

不同pH值(不同NH4OH浓度)的Fα值见表C2。
表C2 pH-Fα表不同pH值(不同 NH4OH浓度)的 Fα值

pH

Fα

pH

Fα

2.0

0.28

3.3

0.37

2.1

0.29

3.4

0.38

2.2

0.29

3.5

0.39

2.3

0.29

3.6

0.40

2.4

0.30

3.7

0.41

2.5

0.30

3.8

0.42

2.6

0.31

3.9

0.434

2.7

0.32

4.0

0.45

2.8

0.32

4.1

0.46

2.9

0.33

4.2

0.47

3.0

0.34

4.3

0.48

3.1

0.35

4.4

0.49

3.2

0.36

4.5

0.50
C 2.2.4 注意事项
C 2.2.4.1 如试样中含铁量过大，会使终点不明显。解决办法：一方面增加Mg(ClO4)2溶液的剂量，另一方面减少试样的吸取量。
C 2.2.4.2 制作pH-Fα表时，配制一系列3%H3C6H5O7液，吸取未调pH值的3%H3C6H5O7溶液的毫升数应与酸洗测定时吸取3%NH4H<SU








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