化學清洗技術（shù）在火電廠（chǎng）輸灰管道內壁清洗中的應用及（jí）發展
發布時間：2019-07-16
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目前，我國火電廠普遍采用水力輸灰方式進行輸灰。在運行過程中管道內壁易產生堅硬的灰垢，隨著時間的（de）推移，垢層逐漸增厚，致使灰水管道流通麵（miàn）積減少，管內（nèi）灰水流動阻力增大，能耗增加，直接影響機組的安全運行。為了安全、穩定、長周期、滿負荷、低能耗（hào）地運轉，需要對灰水管道及（jí）時進行清洗。對於灰（huī）水管道中灰垢（gòu）的清洗技術，國內外都進行了許多（duō）研究。在我國（guó）采用的有化學清洗、高壓水射流清（qīng）洗（xǐ）、PIG（清管器）清洗等，化（huà）學清洗是應用（yòng）廣的清洗技術。
一、輸灰管道（dào）結垢原理
輸灰管道中的灰（huī）垢是幹（濕）灰和水（shuǐ）在輸送過程中發生化學反應產生的沉積物，其垢質堅硬，呈灰色，一般按水流方向呈層疊分布。煤粉中的碳酸（suān）鈣經高溫作用轉（zhuǎn）化（huà）為氧化（huà）鈣，部分氧化（huà）鈣混雜於玻璃體內或以硫酸鈣形式存在，部分以遊離氧化鈣存在。在輸灰過程中（zhōng），遊離的氧化（huà）鈣不斷溶解於水中，使灰水中的Ca2+和pH值不斷升高，OH-的（de）增加使HCO3-轉化為CO32-，當灰水中（zhōng）的Ca2+和CO32-濃度超過一定過飽和度時，碳（tàn）酸鈣便結晶（jīng）析出（chū），沉積在（zài）輸灰管（guǎn）道內（nèi）壁上形成灰垢。因此，輸灰管道中灰垢的主要成分為碳酸（suān）鈣。
影響輸灰管道結垢的因素是煤灰中（zhōng）鈣的含量、衝灰水的pH值、硬度和衝灰水量等。煤灰中鈣的的含（hán）量越高（gāo），結垢速度越快；衝灰水的硬度越高，水量越小，結垢傾（qīng）向越大；衝灰水在堿性條件下，易（yì）結垢。
二（èr）、化學清洗(保潔)原（yuán）理
化學清洗是利用無機酸與灰垢發生化學反應，生成可溶性的鹽而將灰垢清除（chú）的一種技術（shù）。在化學反應中產生的CO2氣（qì）體（tǐ）可對灰垢產生剝離作用，使部分灰垢脫落而被清洗（xǐ）液帶出管外。但（dàn）是CO2氣體也會聚積於輸灰管道的高點（diǎn）或管道的上部，形成氣阻，造成酸洗液與管頂灰垢（gòu）隔離，使管內的灰垢不能充分與酸洗液接觸發生反應。致使管道底部灰垢已清除幹淨，管道頂部（bù）還有大量餘垢未清洗掉，可能產生管道頂垢塌落，造（zào）成堵管等事故。為防止此情況的發生，在清洗時需在管道頂部加一（yī）些（xiē）排氣裝置及時（shí）排氣。酸與（yǔ）灰垢的（de）反應如下：
CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
針對火（huǒ）電廠輸灰（huī）管道化學清洗工藝中存在的問題（tí）——酸對金屬的腐蝕（shí）及（jí）在酸洗過（guò）程中產生氣阻造成灰垢塌落甚至（zhì）堵管的危（wēi）害，曲阜天藍清洗服務有限公司研製出了新的藥劑輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝離劑，為酸洗工藝過（guò）程中減少腐蝕和危害，提高酸的利用率提供了保障。如清洗時為抑製酸（suān）洗液對管道的腐蝕，在酸（suān）洗液中添加輸灰管（guǎn）運行清洗緩蝕劑。為防止反應（yīng）產生的二氧化碳聚積在管內產生氣阻，使灰垢不能與酸液充分反應，在酸洗液（yè）中加入一定量的管道清剝離劑。
三、化學清洗（xǐ）工（gōng）藝
1、循環清洗
循環（huán）清洗是（shì）利用兩條原有的平行排灰管線組成回路，與清洗泵站形成循環係統（tǒng），加入一（yī）定濃度（dù）的酸洗液，在（zài）灰水管道（dào）中循環流動（dòng）清（qīng）洗，並在酸（suān）度下（xià）降至一定程度時（shí），不斷補充酸液。對於短距離的單條灰水管道，若條件許可，可鋪設（shè）一條臨時管道與其構成循環回路清洗（xǐ）。該（gāi）工藝需在停運狀（zhuàng）態下進行，且工藝複雜，成（chéng）本較高。
2、開路清（qīng）洗
在清洗時不能有兩條（tiáo）灰管形成（chéng）回路，隻能采（cǎi）用單條灰（huī）管開路清洗。方法是將灰管一端與清洗裝（zhuāng）置連（lián）接，在配液罐（guàn）中連續配製一定濃度的酸（suān）洗液，連續或間歇地注入灰管（guǎn）中。此工藝需在停運狀態（tài）下增加清洗設備，成本（běn）較高。
3、不停運化學（xué）清洗
該工藝是在灰管正（zhèng）常輸灰不停運的狀態下，連續注入一定量的酸液，同時注入（rù）一定量的（de）輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝離劑，開路（lù）清（qīng）洗。清洗助劑的主要作用是在一定（dìng）濃度及流速的（de）酸液中，促進酸液與灰垢的反應，同時增加（jiā）二氧化碳在水中的溶解度，減少氣阻的產生，保證灰（huī）管的（de）清洗質量。
操作方法（fǎ）是：清洗前，先按管道中總垢量估算出所需的酸量，再根據灰水（shuǐ）流量及酸度計算（suàn）出加酸速度及輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝（bāo）離劑的（de）加入流速。清洗時，在灰管（guǎn）前端取樣點每隔30 min取樣（yàng）測試酸度，並通過加酸的流（liú）量調節來嚴格（gé）控製酸度（dù）。清洗後期，在灰管末（mò）端每隔15 min取樣測試pH值，當pH值達到一（yī）定數值並保持30 min不變時，可判定（dìng）清洗結束。
此（cǐ）種工藝方法具（jù）有如下特點：
(1) 不增加清洗設備（直接在灰水池加藥），清洗係（xì）統簡單。
(2)酸（suān）利用率高。由於不停（tíng）機清洗，一般輸灰管道內壓力較大，酸與垢反應生成大量CO2氣體，當輸灰（huī）管線距離較長時，在這個體係（xì）中，參（cān）加清洗反應（yīng）除酸外的（de）物質有：氣體CO2、溶解於水中的二氧化碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、碳酸（suān）氫根離子（HCO3-）、碳（tàn）酸根（CO32-）、灰垢（CaCO3）、活性氧化鈣（CaO）組成的反應（yīng）體係，並存在這樣一個反應平衡：
CO2（氣） CO2（液） K=10-1.5
CO2（液）+H2O H2CO3 Km=10-2.8
在（zài）輸（shū）灰管道清洗過程中,由於酸性灰漿液在管道中流動時間長,灰漿液中（zhōng）二氧化碳（tàn）量相當多,從量值關係上看：
CO2(氣)＞＞CO2(液)＞＞H2CO3，
這樣為反應：
CaCO3+H2CO3=Ca(HCO3)2
提供有利條件,從而提（tí）高酸的利用率。
（3）除垢徹底。
（4）不影響輸灰管道的（de）正常運行。
四、結論
通過3種清洗工藝（yì）的分析，化學運行清洗是輸灰管道清洗的一種（zhǒng）較為（wéi）理想的清洗方式（shì），也（yě）是今後發展（zhǎn）的方向。
一、輸灰管道（dào）結垢原理
輸灰管道中的灰（huī）垢是幹（濕）灰和水（shuǐ）在輸送過程中發生化學反應產生的沉積物，其垢質堅硬，呈灰色，一般按水流方向呈層疊分布。煤粉中的碳酸（suān）鈣經高溫作用轉（zhuǎn）化（huà）為氧化（huà）鈣，部分氧化（huà）鈣混雜於玻璃體內或以硫酸鈣形式存在，部分以遊離氧化鈣存在。在輸灰過程中（zhōng），遊離的氧化（huà）鈣不斷溶解於水中，使灰水中的Ca2+和pH值不斷升高，OH-的（de）增加使HCO3-轉化為CO32-，當灰水中（zhōng）的Ca2+和CO32-濃度超過一定過飽和度時，碳（tàn）酸鈣便結晶（jīng）析出（chū），沉積在（zài）輸灰管（guǎn）道內（nèi）壁上形成灰垢。因此，輸灰管道中灰垢的主要成分為碳酸（suān）鈣。
影響輸灰管道結垢的因素是煤灰中（zhōng）鈣的含量、衝灰水的pH值、硬度和衝灰水量等。煤灰中鈣的的含（hán）量越高（gāo），結垢速度越快；衝灰水的硬度越高，水量越小，結垢傾（qīng）向越大；衝灰水在堿性條件下，易（yì）結垢。
二（èr）、化學清洗(保潔)原（yuán）理
化學清洗是利用無機酸與灰垢發生化學反應，生成可溶性的鹽而將灰垢清除（chú）的一種技術（shù）。在化學反應中產生的CO2氣（qì）體（tǐ）可對灰垢產生剝離作用，使部分灰垢脫落而被清洗（xǐ）液帶出管外。但（dàn）是CO2氣體也會聚積於輸灰管道的高點（diǎn）或管道的上部，形成氣阻，造成酸洗液與管頂灰垢（gòu）隔離，使管內的灰垢不能充分與酸洗液接觸發生反應。致使管道底部灰垢已清除幹淨，管道頂部（bù）還有大量餘垢未清洗掉，可能產生管道頂垢塌落，造（zào）成堵管等事故。為防止此情況的發生，在清洗時需在管道頂部加一（yī）些（xiē）排氣裝置及時（shí）排氣。酸與（yǔ）灰垢的（de）反應如下：
CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
針對火（huǒ）電廠輸灰（huī）管道化學清洗工藝中存在的問題（tí）——酸對金屬的腐蝕（shí）及（jí）在酸洗過（guò）程中產生氣阻造成灰垢塌落甚至（zhì）堵管的危（wēi）害，曲阜天藍清洗服務有限公司研製出了新的藥劑輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝離劑，為酸洗工藝過（guò）程中減少腐蝕和危害，提高酸的利用率提供了保障。如清洗時為抑製酸（suān）洗液對管道的腐蝕，在酸（suān）洗液中添加輸灰管（guǎn）運行清洗緩蝕劑。為防止反應（yīng）產生的二氧化碳聚積在管內產生氣阻，使灰垢不能與酸液充分反應，在酸洗液（yè）中加入一定量的管道清剝離劑。
三、化學清洗（xǐ）工（gōng）藝
1、循環清洗
循環（huán）清洗是（shì）利用兩條原有的平行排灰管線組成回路，與清洗泵站形成循環係統（tǒng），加入一（yī）定濃度（dù）的酸洗液，在（zài）灰水管道（dào）中循環流動（dòng）清（qīng）洗，並在酸（suān）度下（xià）降至一定程度時（shí），不斷補充酸液。對於短距離的單條灰水管道，若條件許可，可鋪設（shè）一條臨時管道與其構成循環回路清洗（xǐ）。該（gāi）工藝需在停運狀（zhuàng）態下進行，且工藝複雜，成（chéng）本較高。
2、開路清（qīng）洗
在清洗時不能有兩條（tiáo）灰管形成（chéng）回路，隻能采（cǎi）用單條灰（huī）管開路清洗。方法是將灰管一端與清洗裝（zhuāng）置連（lián）接，在配液罐（guàn）中連續配製一定濃度的酸（suān）洗液，連續或間歇地注入灰管（guǎn）中。此工藝需在停運狀態（tài）下增加清洗設備，成本（běn）較高。
3、不停運化學（xué）清洗
該工藝是在灰管正（zhèng）常輸灰不停運的狀態下，連續注入一定量的酸液，同時注入（rù）一定量的（de）輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝離劑，開路（lù）清（qīng）洗。清洗助劑的主要作用是在一定（dìng）濃度及流速的（de）酸液中，促進酸液與灰垢的反應，同時增加（jiā）二氧化碳在水中的溶解度，減少氣阻的產生，保證灰（huī）管的（de）清洗質量。
操作方法（fǎ）是：清洗前，先按管道中總垢量估算出所需的酸量，再根據灰水（shuǐ）流量及酸度計算（suàn）出加酸速度及輸灰管運行清洗緩蝕劑和管道清剝（bāo）離劑的（de）加入流速。清洗時，在灰管（guǎn）前端取樣點每隔30 min取樣（yàng）測試酸度，並通過加酸的流（liú）量調節來嚴格（gé）控製酸度（dù）。清洗後期，在灰管末（mò）端每隔15 min取樣測試pH值，當pH值達到一（yī）定數值並保持30 min不變時，可判定（dìng）清洗結束。
此（cǐ）種工藝方法具（jù）有如下特點：
(1) 不增加清洗設備（直接在灰水池加藥），清洗係（xì）統簡單。
(2)酸（suān）利用率高。由於不停（tíng）機清洗，一般輸灰管道內壓力較大，酸與垢反應生成大量CO2氣體，當輸灰（huī）管線距離較長時，在這個體係（xì）中，參（cān）加清洗反應（yīng）除酸外的（de）物質有：氣體CO2、溶解於水中的二氧化碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、碳酸（suān）氫根離子（HCO3-）、碳（tàn）酸根（CO32-）、灰垢（CaCO3）、活性氧化鈣（CaO）組成的反應（yīng）體係，並存在這樣一個反應平衡：
CO2（氣） CO2（液） K=10-1.5
CO2（液）+H2O H2CO3 Km=10-2.8
在（zài）輸（shū）灰管道清洗過程中,由於酸性灰漿液在管道中流動時間長,灰漿液中（zhōng）二氧化碳（tàn）量相當多,從量值關係上看：
CO2(氣)＞＞CO2(液)＞＞H2CO3，
這樣為反應：
CaCO3+H2CO3=Ca(HCO3)2
提供有利條件,從而提（tí）高酸的利用率。
（3）除垢徹底。
（4）不影響輸灰管道的（de）正常運行。
四、結論
通過3種清洗工藝（yì）的分析，化學運行清洗是輸灰管道清洗的一種（zhǒng）較為（wéi）理想的清洗方式（shì），也（yě）是今後發展（zhǎn）的方向。
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