摘要：翔光清洗技术资料

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锅炉化学清洗时所用的药剂种类较多，有起清洗作用的清洗剂、有起减缓金属腐蚀作用的缓蚀剂、有起提高清洗效果的添加剂、有起钝化作用的钝化剂等。这些药剂可以组合成各种化学清洗药剂配方。下面分别介绍其种类和作用：

(一) 清洗剂

用于锅炉碱洗的清洗剂有碱性药剂和橡碗拷胶等; 用于锅炉酸洗的清洗剂有盐酸、氢氟酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸 (EDTA)等，其中前两种是无机酸，后两种是有机酸。

选择清洗剂时要考虑清洗剂去除沉积物或附着物的效果、对金属材料的腐蚀情况、清洗剂获得的难易程度、清洗费用及废液的排放和处理等问题。

1.碱性药剂

碱性药剂是指氢氧化钠和磷酸三钠等。将一定量的这类碱性药剂进入锅炉水中，在一定的温度和压力下碱性煮炉，这就称为碱洗除垢。碱煮主要是使水垢疏松，便于清洗，此时对水垢的溶解作用不甚重要。所以，在碱洗除垢以后，常常还要辅以机械除垢。碱洗除垢主要用于新建锅炉启动前的煮炉，也用于垢层中含硫酸盐和硅酸盐较多而用盐酸清洗效果较差的锅炉清洗。经过碱洗除垢的锅炉除垢率可达80%左右。两种碱性药剂的作用如下：

(1)氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液对锅炉金属表面上附着的油污、油垢及硅酸盐垢有一定的溶解作用，与硅酸盐垢反应生成硅酸钠，是易溶于水的物质。

(2)磷酸三钠溶液。磷酸三钠溶液能够使坚硬、致密的硫酸钙和碳酸钙软化成为疏松的磷酸钙沉淀，从而使金属表面上的垢层疏松，易于清除。

2.橡碗拷胶

橡碗拷胶不仅用作炉内水处理的防垢剂，而且可用作除垢的清洗剂。橡碗拷胶一般用于工业锅炉的除垢，具有简便、经济、安全、有效、对锅炉无损伤等优点。有时将橡碗拷胶与碱性药剂一起进行协同除垢。

橡碗拷胶的化学除垢作用主要有以下三点：

(1)改变晶型结构作用。橡碗拷胶与硫酸盐水垢作用，生成丹宁酸盐，使水垢晶型结构由坚硬致密的针形或棒形结构变为较疏松的团形结构。

(2)疏松作用。橡碗拷胶中的丹宁具有较强的渗透性，能逐渐渗透进水垢内部，与水垢中金属离子结合，使水垢由白色变为褐色，疏松易脱落。

(3)剥离作用。橡碗拷胶中的丹宁可渗透到水垢与锅炉金属表面接合处，在金属表面形成丹宁酸铁保护膜，它破坏了水垢与金属表面的结合，使水垢剥离下来。

3.盐酸

盐酸是一种比较好的锅炉酸洗清洗剂，它具有清洗能力强、反应快、价格便宜、货源易得、运输方便等优点，因而目前使用较普遍。

盐酸在酸洗除垢过程中所起的主要作用有以下四点：

(1)溶解作用。盐酸能与碳酸盐发生反应，生成易溶的氯化物，因此盐酸能使碳酸盐类水垢溶解。

(2)剥离作用。盐酸能溶解金属表面上的氧化物，从而破坏水垢与金属之间的结合，使附着在金属氧化物上面的水垢剥离。

(3)疏松作用。参杂在水垢中的碳酸盐和铁的氧化物溶解在盐酸溶液中后，使残留的水垢变得疏松，在流动酸洗的情况下，它们很容易被冲刷下来。

(4)气掀作用。盐酸与水垢中的碳酸盐发生反应，将产生大量的二氧化碳气体，该气体在逸出的过程中，对于难溶解或溶解速度较慢的水垢层具有一定的掀动力，使它们从管壁上脱落下来。

值得注意的是，在用盐酸作锅炉化学清洗的清洗剂时，还必须加入一定数量的缓蚀剂，以抑制伴随进行的金属的腐蚀过程。此外，采用盐酸作清洗剂也有一定的局限性：一是盐酸中的氯离子能促使奥氏体钢发生应力腐蚀;二是盐酸对水垢中的硅酸盐和铜沉积物的清洗效果差，需分别投加氟化物和铜络合剂等添加剂。

4.氢氟酸

氢氟酸是一种弱酸，但是，它既对硅化物具有较强的溶解能力，又能迅速溶解氧化铁，因此，氢氟酸也常用作锅炉清洗剂，特别是在高参数的大型锅炉上应用更为广泛。

用氢氟酸作为锅炉清洗剂的优点是氢氟酸的清洗能力极强，低温、低浓度、短时间接触，就足以将水垢清洗干净，而此时对金属的腐蚀速度也较小，加缓蚀剂后，一般可控制在1g/(m²·h)以下。因此用氢氟酸清洗锅炉时，常在低浓度(约1%) 和低温 (<50℃) 下进行，且只需将清洗剂一次通过清洗设备，无需进行循环清洗。

用氢氟酸作为锅炉清洗剂的缺点是废物处理工作量较大，因为氢氟酸和氟化物对人体有害，污染环境。

5.柠檬酸

柠檬酸是目前大型锅炉化学清洗中常用的一种有机酸。在水溶液中它是一种三价酸，但离解度很低，3%浓度的柠檬酸溶液，pH值≤2时，基本不离解，然而柠檬酸铵(单铵或二铵) 的离解度就比较高;此外，柠檬酸与铁氧化物反应缓慢，且生成溶解度较小的柠檬酸铁沉淀。所以，当用柠檬酸作为清洗剂时，应适当加铵，将溶液的pH值调至3.5～4.0，使它们以柠檬酸单铵的形式存在。这样，一方面柠檬酸单铵能使溶液中游离H⁺增加，另一方面，可与铁离子反应生成易溶的络合物，从而加强清洗效果。

在用柠檬酸作为清洗剂清洗锅炉时，为防止生成柠檬酸铁沉淀，应保证以下工艺条件：

(1) 柠檬酸的浓度为3%左右。

(2) 清洗溶液的温度不低于85℃。

(3) 清洗流速不低于0.3m/s。

(4) 清洗液的pH值为3.0～4.0。

(5) 清洗时间为4～6h。

(6) 清洗液中Fe³⁺含量应低压0.5%。

清洗结束后，为了防止清洗废液中胶态柠檬酸铁络合物附着在金属表面上，形成很难冲洗掉的膜状物质，必须用热水或柠檬酸单铵的稀溶液置换清洗废液，而不能采用直接排放废液的方法。

近年来，在用柠檬酸清洗自然循环锅炉时，为节约清洗用补给水，采用一次加入清洗液而依次完成化学清洗中的溶铁、钝化和溶铜过程，其工艺操作条件如下：将pH值=5.0～5.5的柠檬酸二铵溶液注入锅炉，并加热锅炉至135℃左右，以实现自然热力循环清洗，氧化铁垢可在此高温阶段内溶解。在氧化铁垢彻底溶解后，将溶液冷却至65.6℃，再加入更多的铵，使pH值升至9.5，并加入氧化剂或通入空气，使锅炉钢部件钝化，且将铜溶解。

因此，采用柠檬酸作为锅炉化学清洗剂具有如下优点： 对水垢和铁锈的溶解速度快; 清洗中生成的络合物易溶于水; 对金属的腐蚀速度小;可以清洗奥氏体钢; 清洗废液可直接喷入炉内焚燃; 废液处置既安全又方便等。但也有一定的局限性： 清除沉积物的能力比盐酸小;对钙、镁水垢和硅化物的溶解能力差; 药品价格较贵;需要高温和大流量耐酸泵等。所以，只是在清洗受热面大、管径小、结构复杂的高参数大型锅炉和不宜用盐酸的情况下，才采用柠檬酸作为锅炉化学清洗剂。

6.乙二胺四乙酸

乙二胺四乙酸(EDTA)也是一种有机酸，近年来已成为高参数大型锅炉化学清洗的一种主要清洗剂。用乙二胺四乙酸清洗锅炉常在120℃以上按如下三种方式进行：

(1)用乙二胺四乙酸铵盐进行强制循环，此方法过于复杂，使用不多。

(2)用乙二胺四乙酸钠盐进行自然循环，此法利用锅炉点火后形成的自然循环，不需安装临时设施，因此简化了系统，缩短了锅炉清洗工期，但锅炉清洗和钝化要分两次进行。

(3)协调乙二胺四乙酸的自然循环清洗方式，此法利用乙二胺四乙酸络合除垢原理，从弱酸(pH值=5.2～5.8)开始洗炉，随着垢的不断络合溶解，pH值自动升高，至实现钝化的pH值=8.0～10.0结束洗炉，在无铜垢的情况下，除垢和钝化可一步完成。

采用乙二胺四乙酸作为锅炉化学清洗具有如下优点： 对铜、铁的氧化物和钙、镁水垢等沉积物，都有很强的清洗能力;清洗中产生的沉渣或悬浮物少，不易堵塞管道; 清洗液浓度低，清洗时间又短; 对锅炉金属的腐蚀少，且对奥氏体钢没有危害;清洗后的金属表面光洁，具有耐蚀性，无需再进行钝化处理;不需要专用的耐腐蚀泵，临时设备和管路少，水耗低等。因此，它适合于大型新建锅炉和运行锅炉的整体清洗。值得注意的是，乙二胺四乙酸药品十分昂贵，清洗后废液应回收，目前回收乙二胺四乙酸的方法有碱酸法和直接酸化法两种：前者是加碱调节废液至pH值=12，沉淀去氢氧化铁，再加酸酸化，分离回收沉淀物乙二胺四乙酸;后者是利用乙二胺四乙酸络合物的酸效应，直接从废液中沉淀分离出乙二胺四乙酸，用硫酸直接酸化的工业回收率可达80%左右。

(二) 缓蚀剂

在用各种无机酸和有机酸进行锅炉酸洗过程中，除发生水垢溶解外，还进行着金属的溶解，金属溶解过程中释放出来的氢气，若扩散到钢铁中，又会使钢铁的机械强度降低(称为氢脆)，锅炉金属的酸腐蚀及酸腐蚀造成的氢脆，会使锅炉遭到严重破坏，这是不容许的。所以，在锅炉进行清洗时，常常要在清洗剂中加入缓蚀剂，但加入量极少，只有清洗液的0.1%或0.01%，却大大降低清洗液对金属的腐蚀速度，同时又不降低清洗液清除水垢或沉淀物的能力。通常情况下，对缓蚀剂的基本要求是：

(1)缓蚀剂应能有效地降低被清洗金属在酸液中的腐蚀速度 [<10g/(m²·h)]且应具有防止金属产生点蚀和氢脆的性能。

(2)缓蚀剂应不降低酸对水垢或沉积物的清除能力。

(3)缓蚀剂应不影响金属材料的金相组织和机械性能。

(4)缓蚀剂无毒、易溶、使用方便、价格便宜、货源易得，且清洗后的废液易于处理，不致引起循环污染。

缓蚀剂的种类很多，应用范围很广。无机类的包括：硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、碱性化合物、亚硫酸钠、三氧化五砷、二氯化锡等。有机类的包括：胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类、有机硫化物等。

目前国产的锅炉酸洗缓蚀剂有很多，其中大部分是含有氮及硫的极性基药剂化合物，有些是用化学药品配制而成，有些是就地取材，利用化工或医药工业的残液，通过适当的提取制得。下面简要介绍锅炉酸洗中几种常用的国产缓蚀剂。

1.醛-胺缩聚物类

这类缓蚀剂是由甲醛和苯胺在酸性介质中聚合而成。这类产品有“ЛБ-5”、“工读-3号”等。其主要优点是合成工艺简单，通常在酸洗现场配制，水溶性较好。缺点是所用原料都具有一定的毒性，对人体有危害。产品聚合度随聚合条件、存放时间等因素变化，而聚合度影响缓蚀剂的水溶性和缓蚀效率，因此，性能不稳定。

2.硫脲及其衍生物类

这类缓蚀剂使用较多的是硫脲和二邻甲苯硫脲，使用较为广泛的产品牌号是天津诺丁，它是以二邻甲苯硫脲为主要组分的缓蚀剂，缓蚀效率比硫脲好，但水溶性差，使用时需先用少量温软化水将天津诺丁调成糊状，再倒入酸箱搅拌溶解，否则容易结块，难以起到应有的缓蚀效果。

3.吡啶及其衍生物类

这类缓蚀剂的原料都是从煤焦油或页岩油炼制过程中得到的副产品中分离出来的，其主要成分是吡啶和喹啉的衍生物的混合物，成分极其复杂。这类缓蚀剂中较为普遍应用的牌号有“抚顺诺丁”、“FH-1”、“FH-2”等。它们都具有较好的缓蚀性能，但是因其中含有吡啶和喹啉有奇特臭味，限制了它们的使用。为此，有的用氯化烷基对吡啶进行烷基化，使臭味减轻。

4.化工、医药工业副产品

这类缓蚀剂是利用石油化工和医药工业的副产品，经适当的改性处理制得，其成分比较复杂，多是含硫、氮的高分子化合物，如产品牌号为“SH-415” 和 “GH-1” 的缓蚀剂，就是有解热镇痛药安乃近和氨基比林生产过程中的副产品制成的。

综上所述，现将部分酸洗用国产缓蚀剂的组分和适用范围列于表18-2中，供选用参考。

表18-2 部分国产酸洗缓蚀剂的组分及适用范围

续表

(三) 添加剂

1.还原剂

锅炉化学清洗中常用的还原剂有氯化亚锡SnCl₂、次亚磷酸等H₃PO₂，用它们清除清洗液中存在的一些氧化性离子，如Fe³⁺、Cu²⁺等，这些氧化性离子是在化学清洗的最初阶段形成的，能加速锅炉金属的腐蚀。为此，向清洗液中投加一定数量的0.1%～0.2%SnCl₂还原剂或0.2%～ 1.0%硫脲掩蔽剂，用以消除这些氧化性离子。

2.助溶剂

氟化钠NaF、氟化氢铵NH₄HF₂等加在盐酸清洗液中(氟化物的浓度为0.2%～0.5%)，因生成氢氟酸，可加速硅酸盐水垢的溶解，而且因氟化物与Fe³⁺产生络合作用，降低Fe³⁺的含量，可加快清洗液对氧化铁垢的溶解速度，所以氟化物这种添加剂称为助溶剂。

3.表面活性剂

在化学清洗中，有时为了提高清洗效果，加入一种具有长链极性分子的有机化合物，这种化合物被称为表面活性剂。因为这种化合物分子结构中含有亲水基和疏水基两部分，所以当它们分散到清洗液中时，就趋于集中在清洗液中各异相物质的界面之间，使清洗液的表面张力降低，从而产生增溶去污、润湿渗透和乳化分散等一系列表面活性作用，从而提高了清洗效果。

表面活性剂可分为以下三种类型：

(1)阳离子型表面活性剂，具有长链烃基的胺盐和季胺盐等含氮的化合物。它们具有杀菌能力，常用作杀菌剂，但因价格贵，很少用于锅炉的化学清洗。

(2) 阴离子型表面活性剂，常用的烷基磺酸钠、肥皂等都是这种表面活性剂。

(3) 非离子型表面活性剂，常用的如平平加、农乳-100等都是这种表面活性剂。

(四)钝化剂

锅炉酸洗后活化了的金属表面，用化学药剂处理，使其产生保护膜，以保证锅炉金属表面从清洗到投运这段时间内不发生腐蚀，这种处理称为钝化。常用的钝化剂有磷酸盐、联氨、亚硝酸钠、过氧化氢等。

翔光清洗技术资料

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