工业锅炉化学清洗质量的控制

(内蒙古锡林郭勒盟特种设备检验所，内蒙古 锡林浩特 026000)
摘 要：目前社会上锅炉化学清洗仍存在着不规范清 洗，为确保锅炉正常安全使用，文章根据《低压锅炉化学清洗规则》对锅炉化学清洗质量的 工艺控制作了综述。
关键词：化学清洗；工艺控制；工业锅炉
中图分类号：TK228  文献标识码：B  文章编号：1007—6921(2008)21—0120—02

自1989年12月7日，劳动部颁布了《低压锅炉化学清洗规则》，对防止因化学清洗不当而导 致锅炉损坏，降低锅炉事故率起到了重要作用。1999年9月21日，国家质量技术监督局 对 原规则进行了修订。《低压锅炉化学清洗规则》实施以来对保证锅炉化学清洗安全可靠，提 高清洗效果起了积极作用。但由于各种原因，不成功的化学清洗和因化学清洗不当导致锅炉 损坏的事故屡有发生。

目前社会上仍存在着无证清洗、个体清洗、私自清洗及锅炉使用单位擅自清洗的现象，它们 是造成锅炉不成功化学清洗的主要因素，几乎所有这类清洗队伍都是未经过专业技术培训的 。鉴于这种情况除质监局加强监察力度外，锅炉使用单位要对本单位锅炉的安全使用负责。

工业锅炉化学清洗质量控制的关键在化学清洗单位的锅炉化学清洗质量保证体系，主要是化 学清洗单位的组织机构和法规系统。

锅炉化学清洗工艺的质量控制一般包括:清洗准备工作，化学清洗方案的制订，化学清洗系 统设计，化学清洗材料控制，碱煮工艺控制，酸洗工艺控制，钝化工艺控制，清洗过程的化 学监测控制和化学清洗结果评定等。
1 清洗准备工作

①在接受用户委托，签好化学清洗服务合同(协议）后，到现场详细了解锅炉的结构和材质 ，水循环系统、水容积及锅炉运行历史和化学清洗历史。并对锅炉内外部进行仔细检查，检 查锅炉水垢厚度及分布情况，锅炉腐蚀情况，以确定清洗方式和制定安全措施；②在锅炉不同部位取有代表性的水垢样品进行化学分析，进行室内小型实验，以确定水 垢类型计算化学清洗材料用量；③做好化学清洗设备、材料、安全防护用品、化验仪器及其他辅助物品的准备。
2 制定化学清洗方案

由专业技术人员制定清洗方案，并经技术负责人批准。内容包括：参加化学清洗人员的组成 和职责；锅炉使用单位名称、锅炉型号、登记编号、投运年限及上次清洗时间；锅炉是否存 在缺陷；锅炉结垢或锈蚀状况，清洗范围和清洗工艺；根据清晰工艺小型试验，锅炉结构和 锅炉材质及垢量，清洗系统等确定清洗剂、缓蚀剂、钝化剂和其他助剂的名称、浓度、用量 及清洗流速、温度、时间等工艺条件；清洗所需采取的节流、隔离、保护措施；清洗过程中 ，应监测和记录的项目；清洗废液的排放处理；清洗后的清扫或残垢清理，清洗质量验收条 件等。
3 化学清洗系统的设计

清洗系统应有清洗液配制循环箱，具有一定出力和扬程的清洗泵，临时清洗管路和锅炉水循 环系统等组成。具体要求：①清洗箱应耐腐蚀并有足够的容积和强度，可保证清洗液畅通，并能顺利地排出沉渣；②清洗泵应耐腐蚀，泵的出力应能保证泵的清洗所需的清洗液流速和扬程，并保证清洗 泵连续可靠运行；③系统中应具有排出反应气体的排气装置，排气管应引至安全地点，且应有足够的流通 面积；④对于系统中存在的不同于锅炉本体材质的部件，应根据清洗液和缓蚀剂的性能和 实际结果确定是否拆除、隔绝或更换；⑤应标明监视管、采样点和挂片位置。
4 化学清洗材料控制

清洗剂的选择，应根据垢的成分、锅炉设备的结构、材质、清洗效果、缓蚀效果、药剂的毒 性和环保的要求等因素进行综合考虑。
4.1 清洗剂的纯度

常用的清洗剂盐酸，因其清洗除垢能力强、反应快、价格便宜、货源 易得而为广大清洗单位作为首选锅炉化学清洗剂，但也有些单位滥用工业回收酸或附产酸， 致使锅炉在清洗过程中遭受腐蚀。在选用不同生产单位、不同种类(浓度）清洗剂时，务必 先测定一下清洗剂(配加缓蚀剂）的缓蚀效率，符合要求后在用于现场清洗。清洗剂的货源 应相对固定，用户提供的清洗剂应试验合格后采用。
4.2 清洗剂的浓度

清洗剂的浓度要适宜，一般盐酸选用30％以上，烧碱选用片碱。
4.3 缓蚀剂的选择

缓蚀剂的选择必须根据清洗介质、温度、锅炉材质等因素进行选择，应选用无毒害作 用、气味小、性能稳定、水溶性及均匀性好的，并且用量越少越好。缓蚀剂的缓蚀效率应达 到98％以上，并且不发生氢脆、点蚀及其他局部腐蚀现象。
5 碱煮工艺控制

碱煮分新炉碱煮和在用锅炉碱煮，应根据锅炉的锈蚀和结构程度选用碱煮药剂，确定配制药 剂的浓度和碱煮时间。煮炉期间应定期化验监督，当药液浓度不足时，应及时补充加药。碱 煮结束后，缓慢降压换水,待水温降至70℃以下时，排水、冲洗清洗、检查碱煮效果。
6 酸洗工艺控制
6.1 酸洗液浓度

根据《低压锅炉化学清洗规则》,盐酸一般控制在不超过10%,氢氟酸最高 不超过3%,与盐酸配用的氢氟酸1%,氟化物0.5%,酸洗液浓度高,反应速度快,除盐效果好,但药 剂用量大,腐蚀速度也相对较大。
6.2 酸洗温度

酸洗温度一般控制在55℃以下，最高不得超过65℃，温度高，化学反应快，清洗时间 短，但缓冲剂易分解。酸洗期间，严禁采用炉膛点火方式加热酸液，以免产生局部过热，缓 蚀剂分解降低缓蚀效率而产生腐蚀。
6.3 缓蚀剂

对加有缓蚀剂的酸洗液不应直接用蒸汽加热器或电加热器直接加温，以免加热器附 近温度高，使缓蚀剂分解，降低缓蚀效率。选用合适的缓蚀剂其浓度和适应性应根据产品说 明和试验结果加一定余量而定，均匀添加在酸液中。
6.4 清洗之前

锅筒、酸洗箱内要悬挂腐蚀试片，试片材质应与锅炉材质一致。
6.5 酸洗时

锅炉炉管内酸洗液的流速应维持在0.2～0.5m/s范围内，最高不大于1m/s， 流速越快，易造成金属表面的冲刷腐蚀。按照《低压锅炉化学清洗规则》，酸洗液中Fe³⁺浓度应控制在500mg/l以下。Fe³⁺浓度越高，越易造成锅炉金属的腐蚀。
6.6 酸洗时间

酸洗时间一般不超过12h，这主要是从锅炉金属腐蚀这方面来考虑的，酸洗时间长， 一是缓蚀剂易失效，二是会引起锅炉金属集氧，发生氢脆。在实际操作中，一般清洗时间6 ～8h就可以了。如果锅炉运行时间较长水垢组成复杂、水垢太厚，就要延长清洗时间。
6.7 酸洗结束后

用清水将酸液顶出(或采取漂洗时，每隔30min需测定一次漂洗液的酸浓 度、pH值和含铁量），尽量避免空气进入，引起金属表面氧化锈蚀（锅炉酸洗后，金属表面 呈活化状态，极易腐蚀），清洗至排水pH=4～5为止。小型锅炉≤4t/h可以不采取漂洗步骤 ，清洗后废液应用碱液或石灰处理后排酸。
7 钝化工艺控制

钝化的目的是使酸洗后处于活化状态的锅炉金属表面生成保护膜，使其在运行中不发生 或减少腐蚀，保证锅炉安全运行。锅炉的钝化主要控制钝化药剂的选用和用量、浓度的确定 ，控制钝化温度和钝化时间。

锅炉钝化常用药剂为NaOH和Na₃PO₄.12H₂O，浓度为(1～2）%Na₃PO₄.12H₂O,二次锈蚀轻的取低浓度,用NaOH调整pH=11～12,pH值偏低,钝化膜不能形成,pH值偏高,钝 化膜亦会被溶解.钝化期间应加强化学监督,保证钝化液浓度。

一般采用小于工作压力带压钝化，取1/2额定工作压力，钝化温度以80～90℃为 宜，保证钝化时间应维持16h以上。时间短，钝化膜不能完全形成和稳定。
8 清洗过程中的化学监测控制
81 碱煮过程

保持锅水的pH=11～13，碱度=30～40mmol/l，每2h(接近终点时每1h）测定碱洗液中的pH值 ，总碱度和PO₄^3-浓度，当两次测定结果相差很小时，可以判断碱洗（煮）阶段完 成。
8.2 酸洗过程

开始时每30min(酸洗中间阶段每1h）测定酸洗液中的酸浓度、Fe³⁺和Fe²⁺浓度。酸洗终点根据相隔30min两次盐酸浓度分析结果差值（绝对差）＜[CM)]0.2%确定，并结 合化学反应是否平静（基本上无CO2气泡产生）和Fe²⁺浓度上升到一个稳定值，Fe ³⁺浓度已平稳下降的变化来判断。
8.3 中和退酸水冲洗过程

后阶段每15min测定出口水的pH值，当pH=4～4.5时，可结束冲洗。
8.4 钝化过程

保持钝化液pH=10～11，每隔2h测定钝化液中的PH值和PO₄^3-浓度 ，如钝化液浓度降至起始浓度的1/2时，应及时适量补充钝化液。
9 化学清洗结果评定

①除垢率和腐蚀试片测量的腐蚀速度和钝化效果应符合1999年发《低压锅炉化学清洗规 则》要求；②资料要齐全，现场记录清楚完整，数据准确，锅炉使用单位和化学清洗单位及锅炉检 验单位现场对锅炉清洗质量进行验收签字；③化学清洗单位出具化学清洗竣工报告，锅炉检验单位根据清洗质量出具《锅炉化学清 洗安全质量监督检验证书》。
［参考文献］
［1］ 锅炉水处理监督管理规则、锅炉化学清洗规则［S］，1999.
［2］ 姚继贤，等工业锅炉水处理及水质分析［M］北京：劳动人事出版社，198 7.
［3］ 张辉，等工业锅炉水处理技术［M］北京：学苑出版社，2004.