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火电厂灰水管道清洗技术的现状(图文)

发布时间:2019-10-30 10:35:32
文章作者:清洗巴巴

目前,我国火电厂普遍采用水力输灰方式进行输灰。水力输灰存在的主要问题是在运行过程中管道内易产生坚硬的灰垢,随着时间的推移,垢层逐渐增厚,致使灰水管道流通面积减少,管内灰水流动阻力增加,直接影响机组的安全运行。对于灰水管道,包括输灰管道和灰水回水管道灰垢的清洗技术,国内外进行了许多研究。目前我国采用的清洗技术有化学清洗、高压水射流清洗、PIG(清管器)清洗等。另外,一些新的清洗技术也正处于探索之中。

1、灰水管道结垢原理

1.1输灰管道结垢原理

输灰管道的结垢是干(湿)灰和灰水在输送过程中发生化学反应产生的沉积物,呈灰色,一般按水流方向呈层叠分布。煤粉中的碳酸钙经高温作用转化为氧化钙,部分氧化钙混杂于玻璃体内,或以硫酸钙形式存在,部分以游离氧化钙存在。在输运过程中,游离的氧化钙不断溶解于水中,使灰水中的Ca2+和pH值不断升高,OH-的增加使HCO3-转化为CO32-,当灰水中的Ca2+和CO32-浓度超过一定过饱和度时,碳酸钙便结晶析出,沉积在输灰管道内壁上形成灰垢。可见,输灰管道中灰垢的主要成分为碳酸钙,还有少量碳酸镁等。

1.2回水管道结垢原理

在灰水再循环系统,输灰管道末端结垢一般不严重,但灰水从灰场进入回水管后会发生结垢。高pH值的灰水在灰场中和大气接触,吸收大气中的CO2,使得灰水中的CO32-浓度升高,同时灰场中游离的CaO不断溶解,使得Ca2+浓度不断升高,另外灰场水温升高、表面蒸发等也使得Ca2+和CO32-不断浓缩,当Ca2+和CO32-浓度超过一定值时,CaCO3便会结晶析出,一部分沉积在灰场,一部分沉积在回水管中形成灰垢。其反应如下:灰场中:CO2+H2OH2CO3H2CO32H++CO32-回水管中:Ca2++CO32-CaCO3↑在回水管中,灰垢的主要成分为碳酸钙。但灰水和新鲜灰不断重复接触,使灰中一些可溶性离子溶解,从而产生了少量硫酸盐、硅酸盐等垢。

2、灰水管道清洗技术现状

2.1化学清洗

化学清洗是利用无机酸与灰垢发生化学反应,生成可溶性的盐而将灰垢清除的一种技术。在化学反应中产生的CO2气体可对灰垢产生剥离作用,使部分灰垢脱落而被清洗液带出管外。酸与灰垢的反应如下:CaCO3+H+Ca2++H2O+CO2←为抑制管道的腐蚀,在酸洗液中需添加缓蚀剂。对某些难溶或会产生其他危害的灰垢清洗时,还要添加合适的清洗助剂。化学清洗产生的CO2气体聚集在管道顶部,产生气阻,造成酸洗液与管顶灰垢隔离,影响清洗效果。因此,在清洗时要在管道顶部上加一些排气装置。对于长距离管道,即使定时排气,也可能会有部分气体排不出来,造成管道底部灰垢已清除干净,管道顶部还有大量灰垢未清洗到,从而产生管道顶垢塌落,造成堵管等事故。在进行排气操作时,气体会携带大量酸洗液溢出,对周围环境造成污染。对煤的含硫量较高的火电厂,在清洗灰垢时产生大量的硫化氢和二氧化硫气体,对人体和环境造成危害。

目前化学清洗技术应用比较广泛,技术也比较成熟。但存在着灰水管道的腐蚀、环境污染和废液处理等问题。

2.1.1循环化学清洗

循环化学清洗是利用两条或两条以上平行排列的输灰或回水管道与清洗装置构成循环回路,使酸洗液在灰水管道中循环流动清洗。对于短距离的单条灰水管道,若条件许可,可铺设一条临时管道与其构成循环回路清洗。该工艺节省酸洗液,产生的酸洗废液相对较少。

2.1.2开路化学清洗

若清洗时灰水管道不能构成循环回路,则可采用开路清洗。即将清洗装置与灰水管一端(一般用首端)连接,连续或间歇地向灰水管中注入一定浓度的酸洗液。该工艺所需酸洗液相对较多,产生的酸洗废液也较多。

2.1.3不停输化学清洗

上述两种工艺都属于停输状态下的清洗。不停输化学清洗是在直排式输灰管道正常输灰状态下,连续向输灰管道中注入一定流量的酸液(一般采用30%的盐酸),同时注入一定量的缓蚀剂和清洗助剂,开路清洗。这种清洗助剂的作用是在一定浓度和流速的酸液中,促进酸液和灰垢的反应,同时增加反应所产生的CO2气体在水中的溶解度,减少气阻的产生,保证清洗效果。该工艺不影响输灰管道的正常运行,劳动强度低,并可有效减少因气阻而产生的不良后果。

2.2高压水射流清洗

高压水射流清洗的原理是高压泵打出高压水,经高压软管到达喷咀,经喷咀转换为高流速的射流,正向或切向冲击灰垢的表面,射流在垢层上产生足够的压强使其粉碎,一旦垢层被射透,流体呈楔形插入垢层和管道内表面间,使垢层脱落而露出管道的内表面。在喷射操作中,冲碎的颗粒夹杂在射流中帮助冲击出更多的灰垢颗粒。清洗灰水管道时,先将管道按每300m切开400~500mm的一段管子,作为挠性喷咀插入口和排渣口。首先将挠性喷咀插入灰水管首端管口,开启高压水射流装置,挠性喷咀上的多股射流便会打击灰垢,同时喷咀靠自进力自动推进。当喷咀到达150m处时,将高压软管和喷咀收回,收回的过程也是继续清洗过程,同时也是排除管内灰垢颗粒及其他堵塞物的过程。根据管中结垢和堵塞的严重程度,反复几次即可将管内灰垢全部清除干净。再将挠性喷咀插入该段管道切开的管口中,向灰水管首端方向推进清洗。如此反复,清洗完整条灰水管道。清洗完后,用等长“管接”将切开的管道连接起来,以供使用。该工艺具有不腐蚀金属、不污染环境、清洗质量高等优点,但对长距离管道,因要切开许多供喷咀插入和排渣用的开口,从而增加了工作量,对埋地管道更是如此。

2.3PIG清洗

该工艺的原理是在灰水管道内置入PIG,利用水、空气或管输介质的能量推动其在管内运行,PIG在管内产生刮削、冲刷、振动和破碎等作用,将灰垢打碎,然后由PIG及水、空气或管输介质将灰垢颗粒顶出和冲出管外。利用水和空气推动PIG时,为停输状态下的清洗,利用管输介质推动PIG时,可进行不停输清洗。清洗前,先对管道上不符合PIG运行的部分进行改造,同时在管道始端安装发射器,在管道末端安装接收器,然后沿管道走向在适当位置分点安装信号接收机。清洗时,先将带有信号发生器的探测PIG发射进入管道,并随时监测,记录PIG运行情况。从接收器取回探测PIG,对其表面进行分析,结合其运行情况,合理选定清洗PIG和管道运行参数。然后用选定的一系列直径不同的清洗PIG按从小到大次序依此发射入管道。清洗PIG发射完后,再用清扫PIG等将灰渣碎片全部清理出管外。该工艺装备简单、清洗时不必停输、对管道无腐蚀、无环境污染、操作简便、适宜作为常规操作定期进行。

3、几种清洗技术比较

每个火电厂要根据本厂灰水管道的灰垢成分、结垢严重程度、管道的长度、埋设情况、输运参数等,结合每个清洗技术的优缺点、清洗费用等进行综合考虑,以选择适合本厂的清洗方法。几种清洗技术比较结果。

4、其他清洗技术

除以上几种清洗技术外,爆炸法和气动爆破技术也都有过报道。

4.1爆炸法

根据灰垢的成分和厚度,在灰水管道内布一适当线装药密度(冲击载荷源)的线状装药并充水作传压介质。当线状装药在管道内沿传播方向爆炸时,产生瞬间的冲击波,经过传压介质均匀作用于灰垢和管壁上,灰垢承受不住冲击波作用,会变得疏松和细碎,管壁受冲击发生弹性变形,灰垢与管壁发生分离,再用其他方法将灰垢碎粉排出管外。线状装药是专用特种炸药,安全性能良好,另外密度很小,其爆炸产生的声响很小,不会对周围环境和人员造成危害。

4.2气动爆破技术

该技术是利用特殊装置使压缩空气在瞬间释放所产生的冲击波来清除污垢。目前,一些新的清洗技术还处于试验和探索阶段,有的已取得了可喜成果,但要投入工业应用还需进一步研究和开发。

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