甲酸在大容量凝汽器清洗中的应用

总结了许多成功的清洗经验，但对凝汽器的清洗技术却重视不够。现阶段，随着锅炉参数越来越高，凝汽器的技术参数也随之提高，凝汽器经长时间运行，换热管逐步形成一层以碳酸钙为主的硬垢，严重影响了凝汽器换热效率。国内现阶段凝汽器普遍采用不锈钢管和钛管，凝汽器结垢后的清洗介质基本采用氨基磺酸，而在实际实施中由于氨基磺酸对钙的溶解度有限，影响清洗效果。利用甲酸及其盐类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，对金属的腐蚀小且甲酸中不含氯离子的特点，可以使用甲酸清洗凝汽器的不锈钢管和钛管。

2 试验研究

2.1 甲酸的性质

甲酸是最简单的羧酸，别名蚁酸，无色透明液体，有强烈刺激性酸味。甲酸的酸性很强，能任意比例溶于水，甲酸及其水溶液能溶解许多金属、金属氧化物、氢氧化物及盐，所生成的甲酸盐都能溶于水，因此常用作化学清洗剂，而甲酸不含氯离子，可以广泛应用于含不锈钢和钛材料的设备清洗。

2.2 试 验

配制2组500 ml含3%甲酸+0.3%缓蚀剂的酸洗液，分别将含水垢的不锈钢管和钛管分别放入酸洗液中。采用浸泡清洗，当垢环放入酸液时，立即产生大量的气泡，换热管表面的硬垢迅速溶解，浸泡30 min后观察，不锈钢管和钛管表面的水垢全部溶解，溶液底部基本无残留。

一般凝汽器换热管所形成的水垢主要成分是碳酸钙，甲酸与碳酸钙产生以下化学反应：

2HCOOH+CaCO3→Ca（COOH）2+H2O+CO2↑

3 甲酸在某超临界电厂锅炉酸洗中的应用

3.1 工程概况

某海滨电厂为两台1 000 MW超超临界燃煤机组，所配凝汽器型号为N-45000，凝汽器换热管采用钛管，机组自投产运行已有四年多，因凝汽器结垢严重，严重影响机组热效率。为清除钛管表面的水垢，厂方决定采用甲酸对换热管在停机检修期间进行一次化学清洗。该机组凝汽器基本参数，见表1。

3.2 清洗流程

该机组凝汽器采用单流程布置，分为高压侧和低压侧两组，根据凝汽器布置特点，采用两台额定流量为1 600 t/h，扬程20 m的清洗泵进行循环清洗，如图1所示，循环流程如下：

第一循环：清洗泵→B2出水室人孔→B2进水室→B1出水室→B1进水室人孔→A1进水室人孔→A1出水室→A2进水室→A2出水室人孔→清洗泵。

第二循环：清洗泵→A2出水室人孔→A2进水室→A1出水室→A1进水室人孔→B1进水室人孔→B1出水室→B2进水室→B2出水室人孔→清洗泵。

第二循环是第一循环的逆向循环。

3.3 清洗流速

上述清洗流程中，通流通流面积为5.87 m2，清洗泵额定流量为1 600 t/h，两个平台同时启动流量约为3 200 t/h，在此流量下，清洗流速约为0.151 m/s，可满足清洗流速要求。

3.4 清洗工艺与技术指标

整个清洗可分为酸洗前水冲洗、酸洗、冲洗、人工吹球、冲洗等步骤。

①凝汽器水室清理：打开凝汽器，将水室内的杂物清理干净。

②凝汽器汽侧灌水查漏：凝汽器水侧干燥状态下向凝汽器汽侧注水至接喉部，检查钛管及管口胀接处有无泄漏，如果钛管泄漏时则应先作记号，然后内漏管加堵，确认严密无泄漏后仍应将汽侧灌水至接喉部。

③酸洗前系统的隔离：在凝汽器水室内将循环水进、出水管用钢板封堵严密。

④水冲洗：启动清洗泵，用工业水对凝汽器进行酸洗前的水冲洗，直至出水澄清，无杂物。

⑤酸洗：冲洗合格后，用清洗泵建立循环，然后加0.3～0.5%甲酸缓蚀剂，然后向系统缓慢加入甲酸，清洗过程中根据分析化验结果，如果酸浓度连续稳定不降低，说明垢已除净，可结束酸洗。

⑥酸洗后水冲洗：酸洗结束后，排空凝汽器内酸液，酸液排完后，再向凝汽器进工业水，并启动清洗泵进行循环冲洗，冲洗中注意将循环水进出水管及各死角也冲洗好，至pH≥6时结束冲洗。

⑦人工清洗：酸洗后钛管内表面仍可能存在有少部分泥沙，为了保证质量，水冲洗结束后，用汽水混合物进行吹洗，吹洗时每根钛管内放入2个胶球，加强吹洗效果，清除管内污泥。

⑧水冲洗：人工清理后，用工业水再进行水一次水冲洗，清理水室。

3.5 清洗结果

①钛管腐蚀速率的测定。酸洗前在凝汽器水室内挂两个钛管试环，酸洗后取出用除盐水冲洗，并用酒精擦洗吹干后称重，用万分之一天平称重，两个钛环指示片清洗前后无明显失重，确定此次酸洗腐蚀指示片腐蚀速率为零。

②清洗效果评价。#1机组凝汽器化学清洗结束后，对凝汽器钛管内部进行检查，钛管内表面水垢清洗干净，漏出钛材金属基体表面，钛管除垢彻底。

4 结 语

此次凝汽器采用甲酸清洗取得了良好的清洗效果，清洗质量达到了优良标准。结合甲酸在本次清洗中的成功应用，甲酸较传统清洗具有以下优势：

①甲酸清洗除垢能力强，可以有效地清除凝汽器换热管表面的水垢，除垢率更为彻底，而传统的氨基磺酸对钙镁水垢的溶解能力较弱。

②凝汽器采用甲酸清洗在常温条件下即可取得良好的效果，清洗不需要加热，大大降低了清洗条件的限制。

③甲酸中不含氯离子，对于采用不锈钢和钛材质的凝汽器，不用考虑氯离子的晶间腐蚀，甲酸对钛管的腐蚀极低，几乎可以忽略，对于凝汽器来说，甲酸清洗是一种对金属较为安全的清洗介质。

④甲酸常温下为液态，运输中可以采用槽车运输，加药时通过酸泵向清洗箱中甲酸，避免了人员直接接触浓酸，降低了酸洗的安全风险。

参考文献：

[1] DL/T 957-2005，火力发电厂凝汽器化学清洗导则[S].

[2] 窦照英.实用化学清洗技术（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2001.

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