CN1038361C - 蒸汽加氧吹洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对火力发电厂及蒸汽动力设备锅炉过热器和再热器的蒸汽加氧吹洗方法。其特征是蒸汽的质量流速为大于350kg/s.m²至小于600kg/s.m²的范围，蒸汽温度为350℃至550℃的范围，可变压和稳压吹洗，加氧量的控制是根据气体状态方程式用压力表和温度计测得氧气在加氧过程中压力和温度的变化以确定其加氧量为蒸汽量的0.3-1‰。

Description

蒸汽加氧吹洗方法

本发明涉及对火力发电厂锅炉的过热器和再热器的蒸汽加氧吹洗方法。

在以往技术中，火力发电厂锅炉过热器和再热器的清洗，一般采用化学清洗方法，我国能源部制定的锅炉化学清洗导则中规定对17.4MPa以上的锅炉的再热器进行化学清洗，清洗时，必须保证管内流速达到国际标准即0.15米/秒以上。过热器进行化学清洗时，还配备有防止立式管产生气塞和腐蚀产物在管内沉积的措施。大容量机组的过热器多数由奥氏体钢制成，因此不能采用含卤族元素的化学药品进行清洗，否则易产生氯脆。并且化学清洗用药昂贵，清洗后有废液，不利于环境保护。

在苏联刊物《动力建设》(1985年第6期第17-33页)中公开了一种蒸汽加氧吹管清洗方法，以及采用这种方法和化学清洗相结合的方法，用于对汽包炉以及中间再热式直流炉的过热器的清洗。苏联采用的这种蒸汽加氧吹管清洗方法中，采用相邻锅炉的蒸汽作为汽源，进行稳压吹洗。采用蒸汽加氧吹洗代替化学清洗具有重要的实用意义，可减少昂贵的化学清洗用药，减少清洗废液，有利于环境保护。苏联采用的这种蒸汽加氧吹管清洗方法提供的蒸汽的质量流速为600-800公斤/米²·秒，蒸汽温度为250°-450℃。这种方法最终形成的氧化膜耐蚀性优于NaNO₂所形成的钝化膜，一般用NaNO₂进行钝化膜的耐蚀性试验用CuSO₄点滴试验在7min左右。但是这种吹洗的效果差，因为金属表面有结露现象，影响氧化膜的形成，并且这种清洗方法成本昂贵。

在先有技术中，由于再热器截面积大，清洗再热器的成本高，所以以往对再热器不进行清洗，但是再热器结垢量大时，会直接影响水汽品质。苏联的蒸汽加氧吹管清洗方法也只是用于对汽包炉和中间再热式直流炉的过热器的清洗，不适用于对再热器的清洗。

本发明的目的是提供一种蒸汽加氧吹管清洗方法，采用这种方法可大大减低结垢速率，提高了水汽品质，延长锅炉的清洗周期和锅炉的使用寿命。并且扩大了清洗范围，除了对汽包炉和中间再热式直流炉的过热器清洗外，还能对中间再热式直流炉的再热器进行清洗。本发明提供的方法减少吹管次数，缩短了清洗工期，节省了燃料和水用量，因而大大降低清洗成本。并有利于环境保护。本发明的目的是通过下述特征来达到的：本发明的对火力发电厂及蒸汽动力设备锅炉过热器和再热器的蒸汽加氧吹洗方法，每吹一次管分三个阶段，第一阶段为蒸汽冲洗，第二阶段为加有氧气的过热蒸汽冲洗，氧的添加量为0.3-1‰，第三阶段为全部系统进行蒸汽冲洗，蒸汽具有一定质量流速和温度范围，其特征是，蒸汽的质量流速为大于350kg/s·m²至小于600kg/s·m²的范围、蒸汽温度为350℃至550℃的范围，可变压和稳压吹洗，加氧量的控制是根据气体状态方程式

用压力表和温度计来测得氧气在加氧过程中压力和温度的变化以确定其加氧量为蒸汽量的0.3-1‰，并且对汽包炉的过热器采用变压吹管，控制条件如下：汽包压力升至9～5MPa，过热器蒸汽温度为350℃～450℃时，开启临冲门使过热蒸汽压力下降到一定值时，关闭临冲门。每变压一次吹管4分钟，连续加氧15次达1hr，与此同时，加氧为蒸汽量的0.3-1‰，重复上述操作直至吹管的靶板合格为至。本发明的蒸汽加氧吹管清洗方法采用的蒸汽为自身蒸汽。

本发明提供的方法与苏联的蒸汽加氧吹管清洗方法相比，具有有益的效果、苏联采用的过热蒸汽温度为250-450℃，本发明通过割管试验得出在蒸汽温度小于350℃时，过热器管金属表面有结露现象，因此不可能形成完整的耐蚀性保护膜，清洗效果差。而当蒸汽温度在大于550℃时所形成的氧化膜质量不好，其耐蚀性差且有龟裂现象。本发明提供的方法采用的蒸汽温度为350℃～550℃，这时过热器或再热器管的金属表面所形成的保护膜的耐蚀性好，CuSO₄点滴试验在12分钟以上，保护膜的厚度在2-15μm，先有技术中从未作过对保护膜厚度的研究。在先有技术中，国际耐蚀性标准是5分钟为高耐蚀。苏联的蒸汽加氧清洗方法只公开了其耐蚀性能达到相当于进行化学清洗所产生的最好的钝化膜，即NaNO₂所形成的钝化膜，进行CuSO₄点滴试验所达到的耐蚀性为7分钟左右。在先有技术中，每提高一分钟的耐蚀性都要耗费很大的工时和成本才能达到。在目前的化学清洗方法中，考虑到环境保护的因素，化学药品的浓度控制在0.5％-1％的范围内其形成的钝化膜耐蚀性小于2分钟，为此锅炉必须在一个月内起动，否则锅炉管会产生锈蚀，影响汽水品质，以致造成锅炉爆管等事故。为了提高经清洗后锅炉管内钝化膜的耐蚀性，苏联采用了20％的NaNO₂进行化学清洗后，锅炉管内所产生的钝化膜的耐蚀性才能达到高耐蚀性的要求，最高耐蚀性也只能达到7分钟。但是由于化学药品浓度过高，不能满足环境保护的要求，而且NaNO₂又是一种致癌物，所以目前国际上很少采用。而苏联采用的蒸汽加氧吹管清洗方法能达到对低合金钢7分钟的耐蚀性是来之不易的。本发明的清洗方法能达到对低合金钢12分钟以上的耐蚀性，对高合金钢能达到120分钟以上的耐蚀性是有了很大的提高，因而保证了机组安全可靠的运行并延长了锅炉的使用寿命。

苏联的蒸汽加氧吹管清洗方法采用的蒸汽质量流速为600800kg/s·m²，而本发明通过中型试验得出蒸汽质量流速仅需大于350kg/s·m²。苏联的方法采用较大的蒸汽质量流速仅能对锅炉的过热器进行清洗，而不能用于再热器，因为再热器的截面积大，要提高到600-800kg/s·m²是不能实现的。而且化学清洗的方法对于由奥氏体钢制成的锅炉容易产生氯脆。所以在以往技术中，对于再生器无法清洗。

本发明的方法提供的蒸汽质量流速使清洗的范围扩大了，不仅能用于过热器的清洗，而且能用于先有技术从未能实现的对再热器的清洗。并且本发明提供的蒸汽质量流速实际上只要大于350kg/s·m²--600kg/s·m²就可以达到同等清洗效果，从而节省了煤、水、油，大大降低了成本，除汽水品质合格外，还保证了机组安全经济运行。

本发明的蒸汽加氧吹管清洗方法可用锅炉的自身蒸汽进行，也可用邻炉蒸汽进行清洗。在先有技术中都是用邻炉蒸汽进行清洗，这样在清洗过程中必须停止一台正常发电的机组，供给待清洗的锅炉使用蒸汽。采用邻炉蒸汽吹洗，需要增加安装管路的工作量并且管路连接复杂，消耗工时，消耗金属材料和能源。同时不能满足再热器清洗对蒸汽质量流速的要求，这也是先有技术中不能对再热器进行清洗的主要原因之一。

采用本发明的蒸汽加氧吹管清洗的方法，对500MW的直流炉的清洗与不加氧的蒸汽清洗方法比，降低除盐水量71.9％。节约用水达到41万元。苏联的蒸汽加氧吹管清洗方法用于250MW的直流炉的清洗，与不加氧的蒸汽清洗方法相比，降低除盐水量25-50％。可见采用本发明的方法的500MW容量的机组都比采用苏联的方法的250MW机组要大大节约用水，降低成本。

本发明的方法提供了对汽包炉过热器可采用变压蒸汽加氧吹洗，对直流炉的过热器和再热器的清洗可采用稳压吹洗，从而扩大了清洗的范围。对汽包炉的过热器采用稳压和变压吹管清洗的比较可得出。采用变压清洗在与稳压清洗相比采用同样的技术参数进行清洗的条件下，可确保同样的清洗质量，并可节省煤、水、油，节省工时约三分之一。

经割管检查，经过清洗以后，采用苏联清洗方法的直流炉的金属管内表面的残余垢量为小于50g/m²，采用本发明方法的直流炉金属管内表面的残余垢量为34g/m²，采用苏联的清洗方法的汽包炉管内残余垢量小于70g/m²，而采用本发明方法的汽包炉管内残余垢量为小于44.38g/m²。可见，采用本发明的清洗方法与先有技术的方法相比除垢率大大提高了。

本发明的蒸汽加氧吹管清洗方法的较好实施例通过附图作进一步的描述。

图1在本发明的方法中蒸汽质量流速对清除氧化铁垢的影响的中型模拟试验。

图2本发明的一个较好实施例，即对220t/h锅炉过热器采用本发明的蒸汽加氧吹洗方法示意图；

图3本发明另一个较好实施例，即对500MW机组165t/h锅炉采用本发明的蒸汽加氧吹洗方法示意图。

从图1中可见，曲线在350kg/s·m²时出现了拐点，显然，过热蒸汽的质量流速要控制在大于350kg/s·m²，即可使被清洗的金属表面单位面积上氧化铁的残余垢量小于35g/m²。

图2中可见采用变压吹管的220t/h的高温高压单汽包自然循环煤粉炉(汽包)。氧气的加入采用高压氧气瓶，经减压阀14减至5MPa后加入汽包。加氧点设在汽包的空气门，首先打开氧气瓶管组1的氧气瓶出口调整门3，在控制压力表9的压力稳定在13MPa时，打开氧气压力调整总门3′，调整3′，使得在压力表9上的压力P₁大于压力表10上的压力P₂(P₁＞P₂)，在氧气瓶管组1的氧气经管2按图示箭头方向到达压力表10。将蒸汽入口管15和疏水门6关紧，氧气由空气门4、4′、4″和4加入到过热器19。同时，蒸汽由锅炉自身加热产生350℃～400℃的过热蒸汽进入过热器19，当空气门18、17、15见蒸汽后关闭。输入蒸汽的压力由主控制室控制(图中未示)，为锅炉蒸发量的60％-70％，即各级过热器相应的质量流速为350-600kg/m²·s在吹管同时加入氧气，其剂量为蒸汽的0.3‰-1‰。从压力表控制氧气流量为2.2-2.6kg/min，每次加氧时间为4min，一次需加11-13kg氧，总加氧时间为1小时，需氧量为132-157kg。在过热器19的临时取样系统7之后的管道21和22上设置取样头26进行取样。被取样的含氧蒸汽经取样冷却器入口阀门24，不锈钢蛇形管23和取样冷却器出口阀门25调整到常规的流量进行取样。8为取样冷却器的外壳经靶板取样，靶板点数小于1mm的只有2个为合格，达到比国家标准(1mm的靶板点数为10个)更高的要求。

图3表示的是用于亚临界塔式低倍率强迫循环锅炉(直流炉)的稳压吹管实施例。过热蒸汽为自身蒸汽，温度为400-500℃，过热蒸汽的压力为9MPa，平均吹管流量应达到锅炉额定蒸发量的60-70％。过热器、再热器的质量流速分别为460-600kg/m²·s和370kg/m²·s。打开二级过热器右下联箱疏水门56，二级过热器中、下联箱出口疏水门57，58，二级过热器左下联箱出口疏水门59，辐射过热器右下联箱出口60，过热器疏水联箱66和过热器疏水总门67。以及高温再热器右下联箱入口疏水门76，77，高温再热器左下联箱入口疏水门78、79和低温再热器下联箱入口疏水门80，再热器疏水联箱82和再热器疏水总门70，当疏水放净后关闭上述阀门56-60、67、76-80和70。打开高压系统调整门51，当压力表52与压力表50的压力平衡时，此时控制阀49是处于关闭状态。打开氧气瓶管组41上的所有阀门，通过氧气母管42，看到压力表43稳定在13MPa，记录温度计44所示的温度，打开氧气压力调整总门45到最大开度，用氧气压力调整总门46和49调整压力表47直至氧气流量计48达到加氧流量为16.5--19.25kg/min。通过对过热器蒸汽加氧吹洗系统68向过热器加氧，压力为13-2Mpa，当压力从13Mpa降至2MPa时，当压力表47的压力P0′大于压力表50的压力P₁′(即P₀′＞P₁′)时，此时氧气流经竖连管69，高压系统加氧连管61′-65′，分别进入二级过热器右下联箱出口61。二级过热器中下联箱出口62、63，二级过热器左下联箱出口64和辐射过热器右下联箱出口65。按图中箭头G所示方向通向过热器。

当P₀′比P₁′仅高2MPa时关闭高压系统调整门51，打开中压系统调整门53、54。此时，由对过热器蒸汽加氧吹洗系统68切换到对再热器进行蒸汽加氧吹洗系统81。氧气经中压系统调整门53、54和压力表55，按图示虚线箭头方向流经竖管83，水平连管71′、72′、73′、74′、75′，分别进入高温再热器右下联箱入口71、72；高温再热器左下联箱入口73、74和低温再热器75。按箭头Z的方向进入再热器。

当压力表55上的压力P₃，从2MPa降到0.5MPa时，关闭中压系统调整门53、54、同时关闭控制阀49、氧气压力调整总门46、45以及氧气瓶管组41的分组阀门。这时完成了一次蒸汽加氧吹洗过程。每次用氧气瓶80瓶，每瓶氧气量为6kg，每次加氧时间为0.5-1h在G、Z的出口取样器上进行取样分析，原理和图2所述相同，重复上述操作过程，直至栓查靶板上杂质颗粒冲击的痕坑直径之和，在最后一次吹管时，降到最大值的30％以下。本实施例进行5次蒸汽加氧吹管清洗。

而采用酸洗方法结合不加氧蒸汽吹管清洗，对500MW的另一台直流炉(1号炉)的过热器和再热器采用HF酸洗后，再用通常稳压吹管不加氧吹洗6次后才达到靶板合格要求，但是消耗昂贵的化学药品、水、汽和煤。

本实施例的三级、四级过热器和高温再热器经试验测定其垢量小于35g/m²。而本发明不用化学酸洗，只用蒸汽加氧吹洗就达到比先有技术的化学清洗更好的效果，锅炉起动时，水汽品质合格快。三、四级过热器为奥氏体钢材，采用如1号炉的酸洗方法，用含卤族元素的化学药品清洗易产生氯脆，本发明可避免此种现象。

Claims (2)

1.一种对火力发电厂及蒸汽动力设备锅炉过热器和再热器的蒸汽加氧吹洗方法，每吹一次管分三个阶段，第一阶段为蒸汽冲洗，第二阶段为加有氧气的过热蒸汽冲洗，氧的添加量为0.3-1‰；第三阶段为全部系统进行蒸汽冲洗，蒸汽具有一定的质量流速和温度范围，蒸汽温度为350℃～550℃，其特征是，蒸汽的质量流速为大于350kg/s.m²至小于600kg/s.m²的范围，在变压和稳压吹洗中，加氧量的控制是根据气体状态方程式 用压力表和温度计来测得氧气在加氧过程中压力和温度的变化以确定其加氧量。

2.一种如权利要求1所述的蒸汽加氧吹管清洗方法，其特征为，采用的蒸汽为自身蒸汽。

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