GR-970 难溶垢清洗剂在工业锅炉清洗中的应用

GR-970 难溶垢清洗剂在工业锅炉清洗中的应用

文摘：采用gr-970溶垢剂，在实验室分别对CaSO4和锅炉硫酸盐混合垢进行了溶垢试验，并对不同区域、不同水质、不同类型硫酸盐混合垢形成的工业锅炉进行了溶垢试验。溶垢清垢效果好，硫酸盐除垢率95%以上，锅炉金95%以上，清垢腐蚀率小于0.5g/(M2·h)。

关键词: 工业锅炉化学清洗;

概述

锅炉等传热设备在使用过程中很容易在传热表面积累硫酸盐。特别是在被工业废水污染的地下水或地表水被用作锅炉的水源的地区，由于水中的硫酸盐含量较高，更有可能在锅炉中产生硫酸盐。虽然离子交换水处理可以降低给水中Ca2+和Mg2+的含量，但不能去除SO2-4阴离子基团..因此，即使对于锅外进行非常严格的水处理的工业锅炉，仍然有可能在金属传热表面积累硫酸盐鳞片。锅炉化学清洗中经常遇到的不溶性水垢大多属于以硫酸盐为主的混合水垢..

1、硫酸盐水垢是一种极难溶解的沉积物，常规的 化学清洗剂均不能将其溶解除去。因此，硫酸盐水 垢的清洗就成为长期困扰化学清洗行业和工业锅炉 等热交换设备用户的难题。迄今为此，国内工业锅 炉用户和清洗行业对硫酸盐水垢大多采用碱煮一酸 洗工艺处理，这种方法是基于将酸中不溶的 Ca、Mg 硫酸盐通过高温转化成酸溶性碳酸盐，再用盐酸或 硝酸溶解除去。但这种处理工艺往往要反复多次才 能取得效果，由于施工周期长、材料消耗大、污水排 放量多、费工费时、效率低下，导致清洗成本高，用户 难以接受。国外用 EDTA 法清洗硫酸盐水垢，虽能 取得较好的清洗效果，但 EDTA 材料价格昂贵，国内 企业难以承受，加之需要在高温、高压的苛刻工艺条 件下清洗，国内除电厂锅炉清洗使用外，中小型、中 低压工业锅炉极少采用。 为了解决化学清洗领域的这一技术难题，为众 多中低压、中小型工业锅炉等热交换设备用户和化 学清洗行业提供一种廉价、高效、方便的硫酸盐难溶 垢清洗工艺技术，经大量研究探索，研发成功能高效 溶解硫酸盐水垢的 GR - 970 难溶垢清洗剂，大减了 硫酸盐水垢低成本清洗和方便操作的目的。 经实验室溶垢实验和工业锅炉清洗应用试验， GR - 970 难溶垢清洗剂能彻底清洗工业锅炉等热交 换设备中结生的硫酸盐难溶水垢，清洗工艺简便易 行，方 法 安 全 可 靠，费 用 仅 为 EDTA 清 洗 工 艺 的 1 /2 ～ 1 /3。

2、 除垢原理

根据配位场理论，金属原子的d-轨道在某种配位复合静电场的作用下发生分裂，形成不同能级的轨道。当配位体在孤对电子和中心金属原子之间形成σ键时，如果配位体分子中存在空分子轨道或空P.D分子轨道，且对称性合适，中心原子d轨道上的孤对电子能与配位体形成反馈π键，从而形成稳定的配位化合物。基于上述原理，GR-970除鳞剂可以分解Ca、Mg原子d轨道的能级，分子轨道为π的化合物可以作为π受体的配体。当这些化合物与钙、镁硫酸盐反应时，可与钙、镁形成稳定的配位化合物，从而破坏硫酸钙(镁)不溶垢的分子结构并使其溶解。

3、 实验材料与方法

3. 1 试剂、材料 EDTA( 乙二胺四乙酸二钠) ，分析纯，湖南汇虹 化学试剂有限公司; CaSO4 ( 硫酸钙) ，分析纯，天津 科密欧化学试剂有限公司; 氨水( 25% ) ，分析纯，湖 南汇虹化学试剂有限公司; GR - 970 难溶垢清洗剂， 工业级，湖南格瑞缓蚀节能科技有限公司。 垢样 A，取自华菱集团湘潭钢铁公司动力厂 130t /h 蒸汽发电锅炉水冷壁管( 锅炉 A) ; 垢样 B，取 自衡阳湘衡盐矿 75t /h 蒸汽发电锅炉水冷壁管( 锅 炉 B) ; 垢样 C，取自平顶山神马集团 130t /h 蒸汽锅 炉水冷壁管( 锅炉 C) ; 垢样 D，取自湖南煤化新能源 公司 85t /h 余热发电锅炉水冷壁管( 锅炉 D) 。

3.2实验仪器磁驱高压反应釜，开元化工机械有限公司;真空实验泵，XD-100，德国凯斯勒(K*****);芯玻璃坩埚，P100;BS124电子天平，赛多瑞斯公司GZX-9070电热鼓风恒温干燥箱，上海清华科技仪表有限公司ZF W-1型污垢清洗试验机，秦友仪表化工有限公司。

3. 3 实验方法

3.3. 1 CaSO4 溶解实验 在三角烧瓶中分别配制 EDTA 和 GR - 970 难溶垢清洗剂试液。称取 CaSO4 样品，分别加入两种清 洗试液中。将 EDTA 试液放入高压反应釜中; GR - 970 难溶垢清洗剂试液移入污垢清洗测试仪盛液器 中，分别按实验条件进行溶垢反应。反应完成后取 出三角瓶和盛液器，用真空泵—砂芯玻璃坩埚过滤 实验溶液，将坩埚干燥称重，计算溶垢量。

3.3.2在锅炉水垢样品溶解试验中，从不同区域采集了四种蒸汽锅炉水冷壁水垢样品，采用不同的操作条件，以硫酸盐为主要化学成分，进行了溶垢实验，验证了gr-970阻垢剂对工业锅炉运行中形成的硫酸盐基难熔物的溶出效果。定量称取锅炉耐火鳞片试样，放入含gr-970耐火鳞片清洗剂试验溶液的鳞片清洗试验机中，在试验条件下连续反应48小时，用真空泵砂芯玻璃坩埚过滤，烘干称量坩埚，计算鳞片溶解量速度。用能谱仪测定了锅炉水垢样品的化学成分。

3. 3. 3 锅炉难溶垢现场清洗应用试验 在实验室实验的基础上，对前述已采集垢样进 行了实验室溶垢实验的 4 台工业锅炉，实施工业应 用清洗试验，进一步验证 GR - 970 难溶垢清洗剂 对工业锅炉中硫酸盐难溶垢的现场清洗效果。清 洗工艺条件、操作方法和清洗质量验收按照行业标 准《锅炉化学清洗规则》的相关要求执行。其中锅 炉 A 和锅炉 B 采用停炉工艺条件和方法清洗，锅 炉 C 和 锅 炉 D 采用在线运行工艺条 件和方法 清洗。

4 、实验结果与讨论

4. 1 GR -970 清洗剂对试剂 CaSO4 的溶解效果 测定了 GR - 970 难溶垢清洗剂和 EDTA 清洗剂 对试剂 CaSO4 的溶解效果。其中 EDTA 的实验溶解条件选用国内外 EDTA 清洗通用 的最佳工艺条件。实验条件下，GR - 970 难溶垢清洗 剂对 CaSO4 的溶解重量是 EDTA 清洗剂的 1. 99 倍， 溶解效率明显优于 EDTA 清洗剂。GR - 970 难溶垢 清洗剂清洗工艺条件比 EDTA 温和，因此清洗操作 简便 易 行，现 场 容 易 实 施，可有效降低清洗综合 成本。

4. 2 GR - 970 清洗剂对锅炉硫酸盐水垢的溶垢 效果 。

4.2.1工业锅炉水垢样品化学成分分析不溶性水垢主要由硫酸盐组成，一般为不溶性化合物的混合物。对4台工业锅炉水冷壁管不溶性水垢样品的主要化学成分进行了定量分析。从水垢样品中主要化学成分的含量来看，四台锅炉水冷壁中主要不溶性化合物以硫酸盐为主，混合水垢样品中主要化学成分的比例最高。其中规模A主要由硫酸盐组成，B级主要由硫酸盐和硅酸盐组成;鳞片C主要由硫酸盐和磷酸盐组成;鳞片D主要由硫酸盐组成，硅酸盐、磷酸盐和氧化铁占很大比例。

4. 2. 2 锅炉垢样在 GR -970 清洗剂中的溶垢率 实验条件下，测试了 4 种锅炉垢样在 GR - 970 难溶垢清洗剂中的溶垢率。 溶垢率( % ) = 垢样溶解量( g) + 垢样分散量( g) 初始垢样重量( g) × 100。由给出的数据看出，GR - 970 难溶垢清洗 剂对垢样 A、垢样 C 的溶垢率达到了 90% 以上。垢 样 A 中难溶化合物主要是硫酸盐; 垢样 C 中难溶化合物主要是硫酸盐和磷酸盐的混合物。GR - 970 清 洗剂对 Ca、Mg 的硫酸盐和磷酸盐型水垢具有高效 溶垢能力。 实验条件下，垢样 B 和垢样 D 在 GR - 970 清洗 剂中的溶垢率虽低于 90% ，但仍然达到了 85% 以 上，远高于行业标准《锅炉化学清洗规则》中硫酸 盐、硅酸盐难溶垢除垢率≥60% 的质量要求。现场 清洗时，在清洗工艺条件调整优化后，洗净率会进一 步提高。

4. 3 GR -970现场应用按照锅炉化学清洗技术的工艺条件和4难溶硫酸盐化合物的主要成分规模工业锅炉的质量要求工业锅炉总局行业标准“锅炉化学清洗规则”洗涤剂的清洗效果，用GR - 970实施例除垢化学清洗去污剂不溶性的规模。其中A，B两个锅炉关机清洗清洗; C，d使用两线锅炉清洁工艺清洁运行。清洗清洗，验收的由锅炉单元中的清洁效果完成之后。使用GR - 970不溶性水垢清洗剂之后，有4个结点不溶性硫酸盐水垢锅炉，除了使用的超过98%，其他锅炉3的洗净率的锅炉清洁速率停止清洗过程达到100%，则锅炉传热表面覆盖有金属硫酸盐水垢混合所有不溶干净。通过金属锅炉<0的试验片测得的腐蚀速度的清洁工艺锅炉腐蚀监测接合。为5g /(平方米·h)时，其特征在于，锅炉腐蚀速率<0的清洁线的操作。为1g /(平方米·h)时，远低于工业标准“锅炉化学清洗规则”清洁的腐蚀速率<6克/(平方米·h)的质量指标。清洗过程中，锅炉金属表面同时形成具有良好的耐钝化膜，清洁/钝化化学清洗过程一次。

5 、结论

(1)实验条件，GR - 970去污剂不溶性污垢溶解效率试剂硫酸钙比EDTA清洗剂更高的近2倍，清洗过程是比EDTA清洗工艺条件下，容易实现简单。清洗过程的清洗EDTA成本仅是1/2至1/3。

(2) GR-970除鳞剂对不同地区、不同水质条件下的工业锅炉硫酸盐和混合垢具有高效的溶解和除鳞作用。在锅炉化学清洗规程要求的清洗工艺条件下，除鳞清洗率可达95%以上(行业标准规定>60%)，清洗腐蚀率小于0.1g/(M2·h)(行业标准规定<6G/M2·h)，是一种高效、低成本的清洗剂，用于工业锅炉等换热设备的除垢。