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冶炼厂余热锅炉的化学清洗

2019-10-16 11:54:05浏览:29 来源:清洗联盟   

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冶炼厂余热锅炉的化学清洗

在有色金属冶炼行业中,采用余热锅炉回收烟气余 热已广泛应用。余热锅炉不仅可以回收冶炼厂高温烟气 中的二次能源,降低烟气温度,更重要的是收集高温烟 气中的烟尘,回收贵重金属颗粒,降低烟气的含尘量, 保证工艺系统的流畅,为尾部工艺创造有利条件。20 世纪 50 年代以前为余热锅炉的发展初期,由于对有色 冶金余热的特点和烟气、烟尘的特性了解不够,锅炉短 期运行后即被积灰堵死。60 年代前后为发展中期,主 要炉型有多通道式余热锅炉(如日本田熊株式会社为白 银铜冶炼厂设计的余热锅炉);60 年代末至 70 年代初, 余热锅炉进入成熟期,锅炉炉型以直通式炉型为主。当 今余热锅炉朝着大型化、高参数方向发展。炉型的发展 趋势仍以直通道式锅炉为主 ;循环方式为强制循环以及 强制循环与自然循环的联合循环 ;受热面结构为外壁采 用全膜式壁,内部对流管束采用膜式管屏和蛇形管束。 

1 余热锅炉特点 

在有色金属冶炼行业中,常见的余热锅炉有艾萨炉 余热锅炉、阳极炉余热锅炉、闪速炉余热锅炉、转炉余 热锅炉、底吹炉余热锅炉等。 以云南某大型冶炼厂的欧萨斯余热锅炉为例,简单 介绍下其特点 : 该欧萨斯余热锅炉配置在艾萨铜熔炼炉之后,蒸发 量为 51 t/h,工作压力 4.2 MPa,蒸汽温度 254 ℃,进 口烟温1 240 ℃,排烟温度350 ℃。该锅炉为直通式炉型, 由上升烟道、下降烟道、水平烟道组成。 欧萨斯余热锅炉的水循环方式选用自然循环与强制 循环相结合的循环系统。余热锅炉常使用一种循环方式 (强制循环或自然循环),在一台余热锅炉上同时使用两 种循环方式的情况较少。其优点是可靠性高,锅炉所有 外壁均采用自然循环,减少了强制循环水量,便于选择 较小的循环水泵。但是,在可靠性提高的同时,也使系 统更为复杂。若全部采用强制循环,则仅需要下降管和 上升管各一根即可。而该锅炉 DN350、DN400 的循环 水管道有 8 根,使得管道布置较困难,操作复杂。 该余热锅炉本体、所有外壁包括上升、下降烟道、 水平部分外壁、艾萨炉炉顶等均采用膜式水冷壁 ;根据 炉内温度的不同,膜式管子间距为 60~100 mm。 

2 清洗工艺的设计 

以非洲某国铜冶炼公司熔炼炉余热锅(型号 : QFC40/1200-26-4.4/257)炉为例,简述余热锅炉清洗工艺。

 2.1 熔炼炉余热锅炉及化学清洗的难点 

该余热锅炉为膜式水冷壁烟道式余热锅炉,采用强 制循环和自然循环的混合循环,露天布置。 该余热锅炉由炉盖、上升烟道、下降烟道和对流区 四部分组成。余热锅炉的水循环采用强制循环和自然循 环的混合循环。锅筒内的炉水一部分经循环泵加压后送 往各组受热面,在受热面吸热后再返回锅筒。为了确保 强制循环水的合理分配,同时防止水循环的停滞、倒流 和脉动现象的发生,在每根受热面管子的入口均装有节 流孔板。锅筒内的炉水另一部分由水动力驱动直接流向 受热面,在受热面吸热后返回锅筒。 炉盖、上升烟道、下降烟道受热面均为膜式水冷 壁结构,采用 Φ38×5 锅炉钢管与 5 mm 厚的扁钢焊接 制成。对流区炉墙也采用膜式水冷壁结构,在对流区布 置有凝渣管屏、第一对流管束、第二对流管束、第三对 流管束、第四对流管束,全部采用锅炉钢管弯制而成。 锅筒内径 1 600 mm,直段长 7 500 mm,置于余热锅炉 50.9 m 层。上述余热锅炉为自然循环和强制循环统一于一体的 特殊结构 ;其受热面为 U 型布置,不能进行底部排污, 而且 U 型管阻力相对较大且易在∩上部形成气阻,从 而影响清洗效果,另外在每一组联箱至 U 型管口设有 Φ6 mm 的节流孔,更增加了清洗的困难。 因此,要对该余热锅炉进行成功清洗,必须解决好 以下问题 :流量和压头及清洗的具体操作必须能满足防 止气阻的形成 ;清洗系统的设计及清洗操作必须要防止 Φ6 mm 的节流孔的堵塞问题 ;现场不具备加热条件的 克服。

 2.2 清洗过程问题的解决思路 

(1)由于现场没有加热条件,因此脱脂、酸洗、钝 化等步骤必须在常温下进行。所以选择适合上述工况条 件的各种清洗药剂。 (2)由于施工在国外,所用的清洗设备、清洗药剂 需通过远洋运输方式,而国际对于远洋运输得货物有严 格而苛刻的规定,且远洋运输成本非常大。因此在设备、 管材与药剂的选择方面必须非常严谨、合理科学。 (3)根据规定清洗流速通常为 0.2 m/s 以上,水冲 洗时要求达到 0.5 m/s 以上,根据该余热锅炉的最大流 通截面积,选用的清洗循环泵流量将达到 1 000 m3 /h, 造成运输费用、电缆尺寸、电机功率及临时管道的安装 成倍增加。但是提高清洗液的流速,对提高除垢率的作 用不大,却使清洗系统的钢材用量增加,安装工作量加 大,循环泵也相应增加。实际上采用 0.05~0.15 m/s 的 速度,已能起到对清洗液的更替搅动作用和对垢的冲刷、 冲击作用。低流速清洗使清洗费用显著降低。 (4)防止堵塞。清洗系统的设计及清洗操作必须要 防止 Φ6 mm 的节流孔板堵塞问题。设计清洗系统必须 具备正反向循环,如发生堵塞情况,可进行反向清洗解 决堵塞问题。且为防止节流孔堵塞,污垢必须逐渐溶解, 防止锈层大面积脱落造成限流孔板堵塞,因此药剂选型 非常重要。 有热源的情况下,可以在清洗过程中检测温度来判 断气阻或杂质堵塞。 在没有热源的情况下,无法及时掌握系统内部的清 洗流通情况,如出现堵塞情况,将会使酸洗液残留在炉 管内,造成炉管过腐蚀及影响清洗效果。使用专业外置 流量测量仪,在清洗过程中对每根炉管进行检测,及时 掌握系统内部情况解决堵塞等问题。 

2.3 清洗工艺的确定 

(1)清洗药剂的选型。脱脂用药剂的选型,因为 该现场没有热源,脱脂采用常温工艺。且由于现场的的 排污措施不健全,所以脱脂药剂选择为中性环保药剂的 LX1-005A 金属油污清洗剂、LX1-005C 洗油王。酸洗 用药剂的选型,由于远洋运输、安全环保等原因,加之 现场没有热源且为防止节流孔堵塞、污垢必须逐渐溶解 等现场条件,经过实验分析及市场调研,酸洗药剂当地 采购并现场复配。酸洗药剂主要成份为盐酸,并复配定 量的络合剂、促进剂和非离子表面活性剂。 漂洗、钝化用药剂选型,漂洗采用低温低浓度柠檬 酸漂洗工艺。钝化采用双氧水钝化工艺。 (2)清洗工艺流程确定。 清洗范围 :锅筒、下降管、水冷壁管、蒸发管束、 联箱、水和蒸汽引出管、蒸发管屏等。 清洗循环回路如下 :第一循环回路 :清洗箱—清洗 泵—锅炉给水管—汽包—蒸汽管、下降管—清洗箱。第 二循环回路 :清洗箱—清洗泵—循环泵出口管—蒸发 管屏及管束等强制循环系统—汽包—蒸汽管、下降管— 清洗箱。第三循环回路 :清洗箱—清洗泵—1 号自然循 环下降管—相应的自然循环系统—汽包—蒸汽管、下降 管—清洗箱。第四循环回路 :清洗箱—清洗泵—2 号自 然循环下降管—相应的自然循环系统—汽包—蒸汽管、 下降管—清洗箱。 清洗工艺流程 :经过与设计单位、施工总包单位的 讨论交流,确定的清洗工艺流程。

 

3 化学清洗步骤 

3.1 水冲洗 

水冲洗的目的是除去被清洗系统内的松动沉积物, 水冲洗采用深井水。冲洗至目测进水与出水的澄清度相 近并无颗粒物杂质时结束。为防止堵塞情况的发生,本 次水冲洗步骤显得更加重要。在水冲洗时通过控制阀门, 按照不同循环回路一个回路一个回路进行冲洗,并不断 开启各支路的排污阀,直至冲洗液清澈无颗粒物。 

3.2 脱脂除油 

脱脂的目的是除去设备在制造等过程中形成上的各 种油污、防锈漆等油脂等污垢。该现场没有热源,脱脂 采用常温工艺,药剂为 3% LX1-005A 金属油污清洗剂、 2% LX1-005C 洗油王。为防止深井水与脱脂液接触产 生沉淀,脱脂工艺使用脱盐水。脱脂结束后,因上述脱 脂药剂为中性绿色环保产品。故可直接排放。 

3.3 脱脂后水冲洗 

脱脂后水冲洗的目的是为了除去系统内残留的脱脂 液,并使部分疏松的杂质脱离金属表面而被带走。冲洗 水使用原水,步骤按照水冲洗进行。

 3.4 酸洗 

由于酸洗药剂为南非采购,盐酸不可能大量采 购,故酸洗药剂为 2% 盐酸 + 1.5% 络合剂 + 1% 促进剂 + 0.5% 非离子表面活性剂 + 0.3% 缓蚀剂。为防止锈垢 大面积脱落造成堵塞的发生,加酸时间需要延长。 

3.5 酸洗后水冲洗 

酸洗结束,将废酸液排至废液中和池,等待废液中和。然后用大量的除盐水冲洗系统。保持最大进水流量 对各回路进行冲洗。其目的是除去残留的酸洗液及洗落 的固体颗粒,在冲洗过程中应进行各回路切换、正反向 切换和排污。当冲洗出水的 pH 值为 6.0~6.5,无颗粒杂 质时即可结束。 

3.6 漂洗、钝化 

漂洗是采用络合原理,以除去水冲洗过程中金属表 面可能生成的浮锈,降低系统内铁离子浓度,为钝化打 好基础。 漂洗结束后,用氨水将 pH 值调至 9.5~10 后,加入 钝化剂,循环、浸泡 6~8 h,形成致密钝化膜后结束清洗。

 4 清洗效果评价 

余热锅炉清洗后,观察检测管样,管内清洁光亮, 氧化物明显消失 ;随机抽样切割水冷壁管一段,管内清 洁,达到了设计要求。 按照 HG/T 2387—2007《工业设备化学清洗质量标 准》和 G5003—2008《锅炉化学清洗规则》标准的要求, 通过检测腐蚀挂片,腐蚀率远低于规范值。此外,现场 给水管与水冷壁管完好无损,清洗废液经过中和后达标 排放。 

5 总结 

国外化学清洗项目,涉及到化学品远洋运输,甚至 可能有危险化学品的使用。涉及海关、质检、包装、运 输等环节,需要做好前期的准备工作以及项目所在地周 边和周边国家的市场调研。 部分余热锅炉,其下联箱为环状,导淋口可能只有 1 个或 2 个,若清洗流程设计不合理或水质条件不达标, 会导致环状联箱中部的的残渣冲不出来,严重影响开车。 由于现场除盐水供应不足,导致酸洗后水冲洗时间 较长,系统内产生的二次浮锈较多,故先采用低浓度的 柠檬酸 + 氢氟酸进行漂洗除锈,再用脱盐水置换至铁离 子浓度< 300 mg/L,加入磷酸进行漂洗,形成磷化膜, 防止二次浮锈的生成。

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