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锅炉化学清洗中的安全及防护

编辑:南通安捷保洁有限公司  时间:2012/04/19  字号:
摘要:锅炉化学清洗中的安全及防护
新建锅炉清洗主要是除去锈蚀物、尘埃和油等从而建立可靠的运行环境,防止投产后产生闭塞区腐蚀;运转中的锅炉化学清洗是为了除去受热面上的水垢和腐蚀产物,以消除使金属腐蚀或超高温的诱因,以达到节能和安全的目的,并重建良好的钝态,以减少腐蚀,延长锅炉的使用寿命。 锅炉化学清洗所使用的化学清洗剂对设备、仪表及人员往往具有损伤和危害,故锅炉的化学清洗不同于设备的一般性维护。清洗工艺要精心筹划、细致操作,否则很难达到预期的清洗效果。若水垢没有完全除净或基体受到清洗剂的严重腐蚀等,均有可能导致一系列由化学清洗而引发的各类事故和潜伏的隐患,给安全生产带来重大的危害,因此对于锅炉的化学清洗工作必须给予充分的重视并努力做好以下几个方面的安全及防护工作。
  1化学清洗前的准备工作
  1.1 水垢取样及分析是化学清洗准备工作的前提     水中含有的钙镁盐类,在锅炉内部受汽压、温度等条件的影响而产生了各种物理、化学变化,从而生成了不同类型的水垢,水垢的类型不同其组成也不 同,如表 1所示[1]。            表 1 水垢的类型及主要成分 水垢的类型 主要成分 主要成分含量 碳酸盐水垢 钙、镁的碳酸盐 CaCO3>50% 硅酸盐水垢 钙、镁的硅酸盐及二氧化硅 SiO2>20% 硫酸盐水垢 硫酸钙 CaSO4>50% 氧化铁垢 三氧化二铁 FeO3>70% 混合型水垢 钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及氧化铁   只有通过在锅炉的不同部分分别采集有代表性的水垢样品进行分析,才能确定水垢的类别、组成,才能确定合适的化学清洗剂、缓蚀剂及相应的后处理措施,故锅炉在化学清洗前必须采集不同的水垢样品进行分析。
  1.2 决定进行化学清洗后,工厂方面不仅应密切联系、配合专业清洗公司,而且应对锅护进行严格、全面的检查 锅炉化学清洗一般均由专业清洗公司进行清洗,但工厂方面不仅应适时作出清洗规划,及时的与专业清洗公司进行联系,做好清洗准备,并与清洗公司密切配合;而且应对锅炉进行严格、全面的检查对于腐蚀严重、出现开裂的部位应进行更换,然后才能交付专业清洗公司进行清洗。
  1.3 在清洗操作之前,做好清洗前的人员准备工作,并对所有参与清洗的人员进行安全培训 首先,要成立一个由锅炉操作、设备维修、环境保护及工厂安全等方面的专业人员组成的清洗工作组;其次,通过培训促使全员充分了解清洗剂的化学性质和可能对人体产生的伤害,以及预防和后处理措施,并准备好个人防护用品;再次,设置一些适当的临时性急救设施,并确保其处于良好的运行状态。
  2 化学清洗剂的选择
  2.1 不同的化学清洗剂,其药荆的含量、使用的范 围各不相同,故应根据不同的情况选用不同的化学清洗剂 目前所用的清洗剂种类较多,常用的主要药剂种类有 : (1)酸溶剂,如HCI,HF,EDTA、柠檬酸等;(2)碱溶剂,如NaOH, Na3P04 Na2HPO4等;(3)钝化剂,如H2O2,NaN03,N2H4、含磷化合物等;(4)添加剂,缓蚀剂(咪哇类、胺类等)、表面活性剂、氧化剂、还原剂等[2]. 酸溶剂主要是清除设备和管道内部的水垢和铁锈等,使其恢复至原有的清洁表面。根据不同类型、不同组成的水垢选用不同的酸溶剂,如:盐酸较适于碳酸盐水垢的清洗,因盐酸易与钙、镁的碳酸盐发生化学反应,生成易溶于水的氯化物和二氧化碳气体;而乙二胺四乙酸(ED丁A)不仅清洗能力强,而且清洗效果好,对设备的腐蚀性小,耗水量低,但其清洗费用太高,故目前仅用于高参数大型锅炉的化学清洗;碱性清洗剂主要功能是除去油污、碱溶性物质疏松垢层,为酸洗创造良好的条件。钝化剂的作用是使锅炉表面形成一层保护膜,减轻清洗剂对锅炉基体的腐蚀。
  2.2 对化学清洗荆的选择,不仅要考虑水垢的组 成,而且要考虑锅炉的材质、型式、安全及环保要 求等 电站锅炉以其参数高、所用材质的腐蚀敏感性强和易于产生闭塞区腐蚀失效而应优先使用经基乙酸(加人适量甲酸)为清洗剂;而有奥氏体钢和已有严重腐蚀的锅炉则宜使用不含氯离子的有机弱酸清洗。
  3 缓蚀剂的选择
  3.1 加入缓蚀荆的原因 在化学清洗过程中,伴随垢皮的溶解就开始了酸对金属基体的腐蚀,这是酸同金属接触的结果。此种接触发生于酸液进人锅炉设备锈垢的裂缝区或脱落区,垢层一旦被除去,酸同金属接触的面积将会越来越大,引起的腐蚀就可能越来越严重。金属在酸腐蚀过程中,是以析出原子态氢为特征的电化学腐蚀过程。金属在腐蚀过程中产生的氢原子如果不能迅速结合成分子态氢排出,则部分氢原子就可能透过金属表面扩散到金属内部,引起金属机械性能的变化,使材料强度下降,倘若再受到超过临界值的拉应力作用,就可能在有应力的部位发生开裂,造成通常所讲的‘氢脆”后果。因而在锅炉化学清洗时,必须加人一定浓度的缓蚀剂,否则会因水垢本身分布不均及化学清洗剂在作用时渗透到锅沪基体,而引起锅炉基体的化学腐蚀。
  3.2 缓蚀荆的性能 缓蚀剂的性能主要决定于缓蚀剂对腐蚀反应中阳极反应和阴极反应的抑制程度。缓蚀剂的作用机理是抑制腐蚀反应中阳极反应和阴极反应中的一种或二种,从而降低腐蚀速度,减少对设备基体的腐蚀。根据所抑制腐蚀反应的不同可把缓蚀剂分为阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂以及棍和型缓蚀剂。最新研究发现,当使用复合(二种以上)缓蚀剂时,会出现比其中任何一种缓蚀剂单独使用更为优良的效果。
  3. 3 选择适当的缓蚀荆 缓蚀剂种类很多,如常用的阳极缓蚀剂有:苯甲酸、亚硝酸钠、有机硫化物等;常用的阴极缓蚀剂有:酸式碳酸钙、硫酸锌等;常用的混合型缓蚀剂有:生物碱、含硫或含氮的有机物等。 阳极缓蚀剂通常是阳极缓蚀剂的阴离子向阳极移动促使阳极金属表面形成致密的氧化保护膜,从而减轻清洗剂对锅炉基体的腐蚀;阴极缓蚀剂通常是阴极缓蚀剂的阳离子向阴极移动,使阴极金属表面形成一种沉淀型的保护膜,从而也可减弱清洗剂对锅炉基体的腐蚀,但由于致密性不如氧化保护膜,故缓蚀效果相对比阳极缓蚀剂差;混合型缓蚀剂通常是混合型缓蚀剂的阴离子向阳极移动促使阳极金属表面形成致密的氧化保护膜,阳离子向阴极移动,使阴极金属表面形成一种沉淀型的保护膜,从而对阴极过程和阳极过程同时起保护性抑制作用,故可 极大地减轻清洗剂对锅炉基体的腐蚀,因而可根据缓蚀剂的性质作用机理及作用效果以及锅炉的材质、型式、安全及环保要求来选择合适的缓蚀剂。
  4 废液的处理
  锅炉化学清洗废液的排放必须符合国家的废液排放标准,对超过标准的清洗废液必须做相应的处理,达到国家规定的废液排放标准后才可排放。废液的处理应根据锅炉化学清洗过程中所使用的化学清洗剂与缓蚀剂的性质对锅炉化学清洗废液选用不同的处理方法。
  4.1 沉淀处理法 化学沉淀法基于难溶物质溶度积原理,向化学清洗废液中加人适当的化学药剂,与其中污染物发生化学反应,形成难溶性的固体颗粒物,由于受重力作用而下沉,然后用沉淀的方法除去,从而去除水中污染物质。酸洗废液常利用生石灰等使三价铁离子、二价铁离子、三价铝离子、三价铬离子、二价锰离子、二价镍离子等以氢氧化物的形式沉淀下来,氢氧化物的溶度积与沉淀最佳 pH值见表2,                表 2氢氧化物的溶度积与沉淀最佳pH值 金属离子 Fe3+ Fe2+ AL3+ Cr3+ Mn2+ Ni2+ 溶度积K 3.2*10-32 1.0*10-15 1.3*10-32 6.3*10-31 1.1*10-13 2.0*10-3 沉淀最佳PH值 6.0-11.5 5.5-11.5 5.5-8.5 8.2-9.5 10.5-14.0 >9.5
  4.2 中和处理法 对利用盐酸作为锅炉化学清洗剂的清洗废液宜采用中和反应处理法,中和反应速度快,混合均匀时可瞬间完成,常用的中和药剂为;石灰、电石渣、苛性钠、石灰石等。中和药剂的投加量,可按化学方程式进行估算 。
  4. 3 氧化还原处理法 向化学清洗废液中加人 H2O2等氧化剂或 Fe、Zn等还原剂,使污染物通过氧化还原反应转化为无毒或轻毒的物质。
  4.4 焚烧处理法 焚烧处理法即把柠檬酸类化学清洗废液排至煤场,使化学清洗废液与煤混合后加人燃烧的炉膛进行焚烧,燃烧后的产物为:二氧化碳和水蒸气,化学清洗废液中的重金属离子经高温燃烧作用后转变为金属氧化物。
  4.5 吸附处理法 吸附处理法即采用固相物质吸附化学清洗废液中的污染物来净化废水的方法。化学清洗废液处理时所利用的最常见吸附剂是电厂价格低廉的粉煤灰。
  5结束语 锅炉在开车前或运行一段时间后进行的化学清洗,不仅能提高锅炉运行的安全系数,节约能源,提高传热面的金属强度,而且能重建良好钝态,以减少腐蚀,延长锅炉的使用寿命。因此,对锅炉化学清洗应适时做出清洗规划,做好清洗准备,并与专业清洗公司密切配合,清洗操作完成后,既要妥善处理好清洗废液的问题;又要对锅炉进行全面的检查,并对清洗情况做出详细的总结,只有如此才能安全无误地做好这一工作。
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