CN110118348B - 锅炉中氧化皮的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锅炉中氧化皮的清洗方法。该方法包括以下步骤：在锅炉运行过程中，向其中加入清洗药剂，且清洗药剂的加入量为第一加药量；在停炉前3～4天将第一加药量调整为第二加药量；在停炉前1～2天将第二加药量调整为第三加药量；在停炉前24小时以内将第三加药量调整为第四加药量；其中，第四加药量>第三加药量>第二加药量>第一加药量；清洗药剂包括多元胺和脂肪胺，多元胺为六亚甲基四胺和/或二乙烯三胺，脂肪胺为十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的至少一种。利用本发明提供的方法可以明显提高锅炉氧化皮清除的有效性，同时降低了处理难度。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉清洗技术领域，具体而言，涉及一种超(超)临界锅炉氧化皮的清洗方法。
背景技术
超(超)临界锅炉高温蒸汽管材主要是奥氏体不锈钢，其主要成分是铁(Fe)、铬(Cr)、镍(Ni)等元素，氧化皮是金属管材在高温蒸汽中发生氧化作用而形成的腐蚀产物，其主要成分是氧化铁、氧化镍和氧化铬。这些氧化物结构致密、以膜状形态均匀附着在金属管材表面，称为高温氧化膜，其厚度一般在0.04～0.5μm之间。随着机组运行时间延长，氧化作用持续进行，导致氧化膜不断生长和增厚，就形成了高温氧化皮(以下简称：氧化皮)，其厚度一般在0.5～500μm之间。在整个蒸汽系统中，过热蒸汽和再热蒸汽的温度最高，因此高温过热器和高温再热器金属管材内壁氧化皮问题最为突出和严重。
奥氏体不锈钢氧化皮基本具有内外双层结构，外层主要由磁性氧化铁(Fe3O4)构成；在外层与金属基底之间区域的物相属于内层，主要由氧化铁、氧化铬等构成。氧化皮质脆，几乎没有延展性，在机械和热应力作用下内部易产生裂纹。奥氏体不锈钢、氧化皮的热胀系数(×10-5、m/℃)分别为2.1、0.6～0.9。由于氧化皮与耐热钢的膨胀系数相差较大，温度变化时其间可产生热应力，导致氧化皮破裂和剥离。奥氏体不锈钢、氧化皮的热胀系数(W/(m·K))分别为33.1、1.0～1.55。由于氧化皮导热系数约为耐热钢的几十分之一，因此在受热面上就产生了热阻效应。
基于以上原因，氧化皮对于锅炉的运行具有严重的危害，具体如下：
一、影响机组效率
氧化皮密度为5.08g/cm3，由此推算：不同厚度对应垢量如下：
| 氧化皮厚度(μm) | 1 | 10 | 25 | 50 | 75 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| 对应垢量(g/m<sup>2</sup>) | 5.08 | 50.8 | 127 | 254 | 381 | 508 | 1016 | 2250 | 2032 | 2540 |
由于氧化皮的热阻效应，导致了机组效率大幅下降。
二、导致锅炉爆管、机组非正常停机和固体颗粒侵蚀
剥离下来的氧化皮可淤积在换热器管道内(尤其是高过、高再U型管弯头底部)，引发蒸汽流量减少→金属壁温升高→耐热钢强度下降→锅炉爆管→机组非正常停机的连锁反应。氧化皮颗粒随蒸汽进入汽轮机后，由于其流速高、密度大(5.08g/cm3)、硬度大(6.6)，对设备表面易产生撞击、磨削等破坏作用，引发固体颗粒侵蚀(SPE)问题。
目前关于氧化皮的清除方法主要是割管清理。
对于进入“集中脱落期”的锅炉，存在运行中和启停时氧化皮脱落的风险。其停炉期间氧化皮剥落并不是最可怕的事，因为停炉后有机会进行检查、处理。但在机组启动和运行过程中，氧化皮剥落和爆管则是要尽力避免的，因为面对非正常停机带来的紧迫抢修任务和恶劣工作环境，火电厂实在是苦不堪言。停炉后、针对已经脱落的氧化皮，当氧化皮堵管比例大于50％时，电厂都进行割管清理。为了达到彻底清理的效果，在割管清理前都采用人工敲打的办法，以促使过热器管内那些将脱未脱的氧化皮脱离金属表面，在一次割管时集中彻底清除干净，可以达到“事半功倍”的效果。但是对于超(超)临界锅炉来说，其高温过热器管、高温再热器管都比较长，受空间、高度等因素限制，这种处理范围和效果都很有限。如果清除不够彻底，使得同一根管在机组启动和运行过程中存在“重复脱落”和“重复割管”的问题，导致检修工作量急剧增大，隐患增多，而且往往是事倍功半。
基于以上原因，有必要提供一种更有效的锅炉中氧化皮的清洗方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种锅炉中氧化皮的清洗方法，以解决现有技术中清除锅炉氧化皮时存在的有效性差、处理难度高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锅炉中氧化皮的清洗方法，其包括以下步骤：在锅炉的运行过程中，向其中加入清洗药剂，且清洗药剂的加入量为第一加药量；在停炉前3～4天将第一加药量调整为第二加药量；在停炉前1～2天将第二加药量调整为第三加药量；在停炉前24小时以内将第三加药量调整为第四加药量；其中，第四加药量>第三加药量>第二加药量>第一加药量；清洗药剂包括多元胺和脂肪胺，多元胺为六亚甲基四胺和/或二乙烯三胺。
进一步地，第三加药量为第二加药量的1.7～2.4倍，第四加药量为第二加药量的1.3～2倍。
进一步地，第一加药量为100～200kg/d，第二加药量为250～300kg/d，第三加药量为500～600kg/d，第四加药量为800～1000kg/d。
进一步地，在加入清洗药剂时，通过加药泵将清洗药剂注入锅炉的除氧器下水管。
进一步地，加药泵为柱塞泵，其流量为0.5～1.5m3/h，扬程为2.5～3.0MPa。
进一步地，在加入清洗药剂时，当加入量为第一加药量时，加药泵的最大流量为80L/h，当加入量为第二加药量时，加药泵的最大流量为120L/h，当加入量为第三加药量时，加药泵的最大流量为240L/h，当加入量为第四加药量时，加药泵的最大流量为400L/h。
进一步地，锅炉为超临界锅炉或超超临界锅炉。
本发明提供的氧化皮清洗方法中，在机组运行的阶段一直向机组中通入清洗药剂，且在停炉前3～4天开始逐渐提高加药量，对锅炉实施冲击式加药，直到机组滑停结束。利用该方法，能够大幅提高氧化皮清除效果，最大限度避免“重复脱落”和“重复割管”问题。同时，可以变被动为主动，变棘手变顺手，把爆管及非正常停机造成的抢修问题转换成有计划的停运检修问题。总之，利用本发明提供的方法可以明显提高锅炉氧化皮清除的有效性，同时降低了处理难度。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有技术中清除锅炉氧化皮时存在清除有效性差、处理难度高的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种锅炉中氧化皮的清洗方法，其包括以下步骤：在锅炉的运行过程中，向其中加入清洗药剂，且清洗药剂的加入量为第一加药量；在停炉前3～4天将第一加药量调整为第二加药量；在停炉前1～2天将第二加药量调整为第三加药量；在停炉前24小时以内将第三加药量调整为第四加药量；其中，第四加药量>第三加药量>第二加药量>第一加药量；清洗药剂包括多元胺和脂肪胺，多元胺为六亚甲基四胺和/或二乙烯三胺，脂肪胺为十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的至少一种。
本发明提供的氧化皮清洗方法中，在机组运行的阶段一直向机组中通入清洗药剂，且在停炉前3～4天开始逐渐提高加药量，对锅炉实施冲击式加药，直到机组滑停结束。利用该方法，能够大幅提高氧化皮清除效果，最大限度避免“重复脱落”和“重复割管”问题。同时，可以变被动为主动，变棘手变顺手，把爆管及非正常停机造成的抢修问题转换成有计划的停运检修问题。
同时，本发明采用了现有技术ZL201310668552.5中公开的氧化皮清洗剂(以下称为清洗剂OLCA)，其包括多元胺和脂肪胺，多元胺为六亚甲基四胺和/或二乙烯三胺，脂肪胺为C12～C18的烷基胺(比如：十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的至少一种)。优选多元胺与脂肪胺的质量比为9:1～1:9。该氧化皮清洗剂对金属亲和力较强，可吸附在过热器、再热器等换热管的金属内表面。在机组正常运行状况下，OLCA自身发生热分解反应，其分解产物在离开金属内表面时可对氧化皮结构产生影响，使氧化皮呈颗粒状从过热器和再热器金属表面剥离。利用机组停运机会，在对空冷岛进行宏观检查时，发现空冷岛排气管道上有大量粉末状堆积物，经确认：这些堆积物为氧化皮颗粒，粒度范围为74～160μm。
在机组正常运行工况下，将OLCA加入锅炉中，从过热器、再热器等剥离下来的氧化皮颗粒进入蒸汽后，因颗粒粒径较小，能够悬浮于蒸汽中并随之流动，因此对机组的正常运行影响不大，不会发生爆管或非正常停机，同时不会引起汽轮机叶片的SPE问题。更重要地是，除了在正常运行过程中的低剂量加药外，本发明通过有计划的高剂量冲击性加药操作可以更彻底地清除氧化皮，并在停炉检修阶段利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，将氧化皮一次性清除和排出。
总之，利用本发明提供的方法可以大幅提高锅炉氧化皮清除的有效性，尤其适用于氧化皮厚度已经达到“临界厚度”或进入“集中脱落期”的超临界锅炉和超超临界锅炉。同时，本发明还降低了氧化皮清除的处理难度。
为了在冲击式加药过程中更彻底地清楚氧化皮，在一种优选的实施方式中，第三加药量为第二加药量的1.7～2.4倍，第四加药量为第二加药量的1.3～2倍。更优选地，第一加药量为100～200kg/d，第二加药量为250～300kg/d，第三加药量为500～600kg/d，第四加药量为800～1000kg/d。
在一种优选的实施例中，在加入清洗药剂时，通过加药泵将清洗药剂注入锅炉的除氧器下水管。除氧器下水管处压力小，有利于药剂的加入，通过给水泵的搅动也有利于药剂和给水的混合。此处加药后，药剂的清洗流程如下：除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
在一种优选的实施方式中，加药泵为柱塞泵，其流量为0.5～1.5m3/h，扬程为2.5～3.0MPa。利用柱塞泵加药，操作稳定性更高。更优选地，在加入清洗药剂时，当加入量为第一加药量时，加药泵的最大流量为80L/h，当加入量为第二加药量时，加药泵的最大流量为120L/h，当加入量为第三加药量时，加药泵的最大流量为240L/h，当加入量为第四加药量时，加药泵的最大流量为400L/h。
本发明提供的氧化皮清楚方法适用于目前各种型号的锅炉，尤其对于氧化皮已经达到“临界厚度”的超临界锅炉和超超临界锅炉，处理效果更明显。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为1:9。
在计划停炉前4天内，将OLCA加药量提高至300kg/d；
在计划停炉前2天内，将OLCA加药量提高至600kg/d；
在计划停炉前24小时内，将OLCA加药量提高至1000kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约98％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
实施例2
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为1:9。
在计划停炉前4天内，将OLCA加药量提高至250kg/d；
在计划停炉前2天内，将OLCA加药量提高至500kg/d；
在计划停炉前24小时内，将OLCA加药量提高至800kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约96％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
实施例3
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为2:8。
在计划停炉前3天内，将OLCA加药量提高至300kg/d；
在计划停炉前1天内，将OLCA加药量提高至600kg/d；
在计划停炉前20小时内，将OLCA加药量提高至1000kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约96％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例4
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为2:8。
在计划停炉前4天内，将OLCA加药量提高至250kg/d；
在计划停炉前2天内，将OLCA加药量提高至500kg/d；
在计划停炉前24小时内，将OLCA加药量提高至800kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约94％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
实施例5
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为3:7。
在计划停炉前3天内，将OLCA加药量提高至300kg/d；
在计划停炉前1天内，将OLCA加药量提高至600kg/d；
在计划停炉前20小时内，将OLCA加药量提高至1000kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约94％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
实施例6
对于超临界机组进行氧化皮清洗，其额定功率在660MW。具体过程如下：
在机组运行过程中，把OLCA用柱塞泵(流量：0.5～1.5m3/h，扬程：2.5～3.0MPa)注入除氧器下水管即可，OLCA为六亚甲基四胺和十八胺的混合物，二者之间的质量比为2:8。
在计划停炉前4天内，将OLCA加药量提高至250kg/d；
在计划停炉前2天内，将OLCA加药量提高至500kg/d；
在计划停炉前24小时内，将OLCA加药量提高至800kg/d；
形成的清洗流程和系统如下：
除氧器下水管→给水前置泵→给水泵→高压加热器→省煤器→汽包→低温段过热器→高温段过热器→汽轮机高压缸→低温段再热器→高温段再热器→汽轮机中、低压缸→凝汽器→凝汽器热井→凝结水泵→低压给水管道→轴封冷却器→低压加热器→除氧器。
停炉后利用停运机会，对过热器、再热器等进行了割管检查和保养质量检查，效果如下：
(1)氧化皮清除彻底，清除率约92％，没有发生“重复脱落”和“重复割管”的问题；
(2)不发生运行爆管问题。
Claims (6)
1.一种锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述锅炉的运行过程中，向其中加入清洗药剂，且所述清洗药剂的加入量为第一加药量；
在停炉前3～4天将所述第一加药量调整为第二加药量；
在停炉前1～2天将所述第二加药量调整为第三加药量；
在停炉前24小时以内将所述第三加药量调整为第四加药量；
其中，所述第四加药量>所述第三加药量>所述第二加药量>所述第一加药量；所述清洗药剂包括多元胺和脂肪胺，所述多元胺为六亚甲基四胺和/或二乙烯三胺，所述脂肪胺为十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的至少一种，所述第三加药量为所述第二加药量的1.7～2.4倍，所述第四加药量为所述第二加药量的1.3～2倍。
2.根据权利要求1所述的锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，所述第一加药量为100～200kg/d，所述第二加药量为250～300kg/d，所述第三加药量为500～600kg/d，所述第四加药量为800～1000kg/d。
3.根据权利要求1或2所述的锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，在加入所述清洗药剂时，通过加药泵将所述清洗药剂注入所述锅炉的除氧器下水管。
4.根据权利要求3所述的锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，所述加药泵为柱塞泵，其流量为0.5～1.5m3/h，扬程为2.5～3.0MPa。
5.根据权利要求3所述的锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，在加入所述清洗药剂时，当加入量为所述第一加药量时，所述加药泵的最大流量为80L/h，当加入量为所述第二加药量时，所述加药泵的最大流量为120L/h，当加入量为所述第三加药量时，所述加药泵的最大流量为240L/h，当加入量为所述第四加药量时，所述加药泵的最大流量为400L/h。
6.根据权利要求1所述的锅炉中氧化皮的清洗方法，其特征在于，所述锅炉为超临界锅炉或超超临界锅炉。
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