2019年第15期广东化工第46卷总第401期
·117·十十五五
浅谈卷烟厂克雷登锅炉酸洗除垢技术
胡海龙，张忠良
(安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂，安徽阜阳236000)
Talking about the Pickled Descaling Technology of the Clayton Boiler of the
Cigarette Factory
Hu Hailong,Zhang Zhongliang
(Fuyang Cigarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial Co.,Ltd.,Fuyang 236000,China)
Abstract:After a long period of u,the boiler will inevitably accumulate scale on the inside of the coil.In this paper,taking the scale of the Clayton boiler cleaning coil of a cigarette factory as an example,the chemical composition of the scale was analyzed,and the acid cleaning process of the boiler was determined.After the boiler coil scale is cleaned,the feed water pressure at the full load of the boiler is reduced by 2Kg/cm 2compared with the original pressure.The steam generated by the boiler at the same combustion rate is incread by about 0.06~0.12t/h before cleaning,which basically achieves the expected effect.The experience of cleaning the scale of Clayton boiler in this paper has certain reference and reference significance for the enterpris of similar boilers.
Keywords:clayton boiler ；scale ；pickling
锅炉是以水为热传输介质，原水经过多介质过滤、除氯、软化、反渗透等工艺后进入锅炉盘管，吸收热量后变成蒸汽。在长期的运行中其锅炉盘管受热面上会产生水垢，主要原因是锅炉给水中含有一定数量的钙镁铁离子，受高温高压等因素的影响发生物理化学变化形成了水垢[1]。水垢的形成增加了锅炉盘管的传热阻力，降低了锅炉传热效率，水垢下方的锅炉金属受热面温度升高致使锅炉盘管受热不均匀，可能产生盘管鼓包，甚至爆管，水垢中含有Fe 3+容易对锅炉金属表面进行氧腐蚀，使盘管水侧受热面出现腐蚀坑，严重威胁锅炉的安全运行
[2]。
某卷烟厂装备了4台克雷登锅炉，主要为制丝车间和卷接包车间等提供饱和干蒸汽，正常生产时为2台运行2台备用。在锅炉的日常使用中，虽然正确的水处理和维护能够有效减缓水垢的形成，但是在长时间运行中的锅炉盘管水侧不可避免会产生水垢。根据克雷登锅炉的设计规定，当锅炉满负荷时的给水压力较原压力(468psi)升高2Kg/cm 2(28.4psi)即表示管内水垢已在产生应进行清除。
及时的清除水垢能够有效的提高锅炉传热效率，延长锅炉使用寿命，节约能源成本，保障锅炉的安全平稳运行，为卷烟厂的烟支的生产提供高品质的蒸汽。由于克雷登锅炉的独特结构，对于盘管内的残渣和软水垢，可用泵对盘管进行反冲清除；对于硬水垢，一般用锅炉的给水泵循环酸液来清除。
1水垢成分分析
在锅炉盘管的水垢厚度一般在0.5~1cm 左右，呈层状结构，一般为褐色，质地坚硬，紧贴盘管内壁为黑色石膏状，如图1所示为清洗出的水垢。
annie lennox
图1锅炉水垢
Fig.1Boiler's scale deposit
通过对锅炉水垢进行取样后，对样品在110℃条件下烘干2h 除去水份，然后进行研磨粉碎，称取实验样品0.1000g ，加入混合助溶剂，在600℃灼烧1h ，在干燥器中冷却，称量再反复灼烧至恒重，再在950℃再灼烧1h 至恒重[3]。对灼烧后的样品进行化验，样品成分及含量如表1。结果显示，锅炉垢样成分属于混合垢，其中钙镁铁垢为主。
表1锅炉水垢灼烧后的成分
Tab.1After burning boiler's scale deposit components
编号成分含量编号成分含量1氧化钙CaO 19.849氧化钠Na 2O —2氧化镁MgO 17.2610总磷P 2O 3—3氧化铁Fe 2O 325.3111总硫T-S —4氧化铜CuO 2.1912二氧化碳CO 2
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—5氧化锌ZnO 3.5213酸不溶物12.766氧化镍NiO —14灼烧减量(600℃)12.897氧化铝Al 2O 3—15
灼烧减量(900℃)
6.23
8
氧化钾K 2O
—
2清洗方案探讨
表2各种清洗方案的除垢率
Tab.2Descaling rate of various cleaning schemes
清洗方案初始总量/g 残余重量/g 除垢率/%方案110.7444 1.304187.86方案210.45750.953190.88方案310.48130.826692.11方案410.2038 1.344886.82方案5
10.3715
1.4672
85.85
根据锅炉的结垢情况以及垢样成分，并借鉴相关型号锅炉的清洗经验，初步制定酸洗工艺流程。模拟实际环境进行实验，通过对疏松剂浓度和浸泡时间以及复合酸的浓度和酸洗时间进行讨论，制定了5种实验方案如下。每种方案实验前称取10g 左右的垢样作为初始总量，经过实验后称取残余总量，最终计算除垢率如表2。
除垢率=(初始总量-残余重量)/初始总量×100%
[收稿日期]2019-04-25
[作者简介]
胡海龙(1992-)，男，安徽阜阳人，硕士研究生，主要卷烟厂动力设备维修及操作工作。
方案1、用8%浓度的复合酸，进行酸洗6小时。
方案2、用10%浓度的疏松剂浸泡12小时，然后用6%浓度的复合酸进行酸洗6小时。
方案3、用10%浓度的疏松剂浸泡12小时，然后用8%浓度的复合酸进行酸洗6小时。
方案4、用12%浓度的疏松剂浸泡12小时，然后用10%浓度的复合酸进行酸洗4小时。
方案5、用12%浓度的疏松剂浸泡12小时，然后用10%浓度的复合酸进行酸洗2小时。
由实验结果可知，方案3的除垢率最高为92.11%，最终确定使用方案3。
3锅炉水垢清洗工艺
由上述模式实验结果，采用方案3设计清洗工艺，实施工艺流程如图2，具体操作步骤如下。
图2锅炉盘管清洗工艺流程图
Fig.2Boiler coil cleaning process flow chart 3.1冲洗
先将对锅炉清洗管路进行反向冲洗，冲洗除残存在盘管的垢
渣和沉积物以防堵塞管路。
国际民航组织3.2清洗前准备工作
(1)清洗工作最好在停产期间进行，清洗前需要制定相关的安
全事故处理措施，保障施工的顺利进行。
(2)准备功率为2.5kW的耐酸泵为清洗介质提供动力，准备
300L容器存放清洗介质。
(3)关闭不相关阀门，用耐酸胶管联接清洗配液箱与锅炉，形
成低进高出的循环工艺管路。
(4)在锅炉顶部设置排气管线，将排气管线引至安全地点，为
保证排气通畅，管线必须有足够的流通面积。
(5)在隔膜泵出口阀门、汽水分离器回水阀门和蒸汽出口阀门
处采取加装盲板等措施进行隔离。
(6)水压检漏，将清水泵入锅炉，进行检漏实验，重点检查锅
炉、酸泵及其循环管路的阀门有无泄露等现象。
3.3清洗
(1)在清洗箱内分别悬挂与锅炉同质的腐蚀试片，监视锅炉盘
管腐蚀程度。
(2)将10%浓度的疏松剂加入清洗箱，启动酸泵，循环至疏松
剂分布均匀，再浸泡12小时。
(3)浸泡结束后，先将缓蚀剂加入清洗箱，启动酸泵，循环至
缓蚀剂分布均匀；再将配制好的8%浓度的复合酸洗液逐次注入锅炉内，在常温下采取循环浸泡方式清洗。
(4)酸洗时间6小时。在酸洗除垢过程中，初期每隔30分钟测定酸洗液浓度及铁离子浓度，酸洗后期10分钟化验一次，当两次化验的酸液浓度差小于0.2%时，铁离子浓度趋于稳定，清洗配液箱无CO2汽泡产生，酸洗结束。
(5)清洗流速控制在0.05~0.3m/s范围以内，最高不超过0.5 m/s。酸洗液中游离的Fe3+≤750mg/L，过高时需加还原剂。
(6)每小时巡回检查下锅筒外部及清洗回路有无泄漏现象。
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(7)酸洗完毕后，在废液处理箱内加入少量的碳酸钠中和酸洗残液，用试纸检测锅炉排水的pH值，pH值=6~9时结束。
3.4水冲洗
用清水将锅炉内残留的酸洗液清除，当冲洗水呈现透明、无悬浮物，pH＞4、铁离子＜20~30mg/L时终止。
3.5钝化
郑州新东方在清洗箱内加入Na3PO4·H2O和Na2CO3，用NaOH调
pH至10~11，启动清洗泵，循环至均匀，温度控制在70~80℃，流速为0.1~0.3m/s，钝化时间大于10小时。
3.6水冲洗
用清水将锅炉残留的钝化液清除，至冲洗水透明、无悬浮物时终止。
3.7计算腐蚀速率
封存好挂片，在实验室称重，现场计算腐蚀速率。
3.8热冲洗
待钝化完成后，取下隔膜泵出口阀门盲板，启动隔膜泵对锅炉盘管进行换水至清澈，然后启动锅炉加热盘管温度至100~110℃后停运，再对盘管进行排污，反复加热3~5次后直至盘管排除的水质清澈为止。
3.9投加湿保养药剂
拆卸清洗设备，复原锅炉排污阀管道，加入日常药剂，调整水质达到正常指标。
3.10废液处理排放
对清洗后的废液进行集中处理，符合GB8978-1996《污水综合排放标准》的规定后，排入污水管道。
4清洗工艺效果
经过清洗后，将锅炉水冷壁管内水垢基本清洗干净，达到预期效果。腐蚀挂片表面无点蚀，对清洗前、后的重量进行测定，计算出腐蚀速率＜6g/(m2·h)，在盘管内壁形成良好的钝化膜，并对清洗前后的锅炉满负荷给水压力和能汽比进行对比。
(1)锅炉结垢后满负荷时的给水压力为500psi，当对锅炉水垢进行清洗后满负荷时的给水压力为472psi，清洗锅炉盘管水垢后给水压力明显下降。
(2)通过对比锅炉清洗前后的能汽比，具体如图3所示，同样燃烧率下锅炉产生的蒸汽的较清洗前增加了约0.06~0.12t/h，通过清洗锅炉盘管水垢能够有效的节约能源，确保了锅炉的安全平稳运行。
图3锅炉清洗前后的能汽比对比图
Fig.3Comparison diagram of energy to steam ratio before and after
boiler cleaning
5结论与建议
5.1结论
及时准确的发现锅炉盘管结垢，并采取正确的酸洗方法，能够提高锅炉安全经济性，延长锅炉的使用寿命和节约能源。5.2建议
锅炉盘管的水垢虽然能够通过酸洗得到基本清除，但是酸洗不可避免的对锅炉盘管内部进行腐蚀，多次的酸洗会对锅炉盘管
(下转第144页)
3结果分析与讨论
3.1减排情景方案
利用WRF模式模拟了各减排情景下珠三角地区各污染物浓度值，并对模拟结果进行统计分析。各减排情景削减比例详见下表，其中在2017年10月基础情景之外，共设置了六组减排情景，分别是高明分别实行工业源、交通源、扬尘源减少20%的排放量，佛山其它各区分别实行工业源、交通源、扬尘源减少20%的排放量，均采用2017年10月的气象场，定量研究不同减排情景下高明区国控点的主要大气污染物浓度的变化。
表3不同减排情景的设置
Tab.3Settings of different emission reduction scenarios
情景序号减排地区情景设置
1
高明工业减20%
ali larter2交通排放减20% 3扬尘减20%
4
佛山其它地区工业减20%
5交通排放减20%
6扬尘减20%
3.2减排情景结果分析
表4不同减排情景对应的高明孔堂主要大气污染物浓度变化Tab.4Changes in concentrations of major air pollutants in gaoming corresponding to different emission reduction scenarios
budgePM2.5PM10O3
高明
工业减20%-1.1%-1.7% 1.0%交通排放减20%-0.2%-0.2%0.7%扬尘减20%-0.3%-0.8%0.0%
佛山其它地区
工业减20%-2.5%-3.1% 1.8%交通排放减20%-0.8%-0.6% 2.1%扬尘减20%-1.0%-1.9%0.0%
经使用三维空气质量模型结合不同排放情景进行分析，若仅高明区的工业减排20%，则可使高明孔堂的PM2.5下降1.1%，PM10下降接近2%，但O3均值反而会上升1%；若高明的交通源
减排20%，则高明的PM仅会轻微下降0.2%，O3则会上升0.7%；若高明的扬尘源减排20%，则高明的PM2.5下降0.3%，PM10下降0.8%，O3无变化。若佛山其它地区工业减20%，则高明孔堂的PM2.5下降2.5%，PM10下降约3%，但O3均值反而会上升1.8%；若佛山其它各区的交通源减排20%，则高明的PM仅会轻微下降0.6%~0.8%，O3则会上升2.1%；若佛山其它各区的扬尘源减排20%，则高明的PM2.5下降1%，PM10下降约2%，O3无变化。4小结
总体上，通过高明工业、交通与扬尘20%的联合减排，可实现高明PM2.5下降约2%，PM10下降接近3%，但不会显著改善臭氧污染，反而还会轻微增加臭氧浓度。通过佛山其它各区工业、交通与扬尘20%的联合减排，可实现高明PM2.5下降约4.3%，PM10下降5.6%，同样不会显著改善臭氧污染，反而还会轻微增加臭氧浓度。因此，建议通过更大的减排量进行联合减排，以减轻高明的PM污染，同时，加强VOCs的控制，抵销NOx减排后带来的臭氧滴定效应减弱，并降低臭氧浓度。
参考文献
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(上接第118页)
产生不可逆的损害。这就要求我们在锅炉日常运行中能够重视和提高对锅炉水质的管理工作，根据原水的水质情况来选择合适的水处理方式，及时有效地去除掉水中的钙、镁等离子，防止锅炉结垢，减少锅炉酸洗频率。
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