焦化廠螺旋板換熱器清洗與腐蝕和泄漏的關(guān)系

發(fā)布時(shí)間：2011-10-25 瀏覽：5480

     螺旋板換熱器是焦化廠煤氣凈化系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行冷卻的主要設(shè)備之一。螺旋板換熱器采用的冷卻水是敞開式循環(huán)水，其結(jié)垢、腐蝕和菌藻生成情況不僅受補(bǔ)充水水質(zhì)和水處理效果的影響，而且由于敞開式冷卻水直接與大氣換熱，大氣的灰塵、氧氣以及由于光照。水中產(chǎn)生的生物粘泥等都會(huì)進(jìn)入到換熱器中去，如不定期清洗換熱器，其冷卻設(shè)備的金屬表面常常會(huì)發(fā)生污垢沉積，沉積物的存在會(huì)使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，大大降低換熱器的冷卻效果。另外，沉積物覆蓋于金屬表面，又為垢下腐蝕創(chuàng)造了必要的條件。因此，不論從提高冷卻效果來考慮，還是從防止腐蝕來考慮，螺旋板換熱器冷卻水系統(tǒng)都應(yīng)定期進(jìn)行清洗。

　　1螺旋板換熱器的化學(xué)清洗

　　1.1化學(xué)清洗的步驟

　　化學(xué)清洗的工藝程序一般為：第一水沖洗一堿洗(脫脂)一第二水沖洗一酸洗一漂洗中和一預(yù)膜。第一水沖洗的目的是為了整個(gè)管路試漏及沖洗泥垢，堿洗是為了脫除換熱器中由于系統(tǒng)泄漏而帶來的油污染，第二水沖洗液中應(yīng)加入剝劑，以除去換熱器管道內(nèi)的生物粘泥和殘留的堿液。如果系統(tǒng)沒有漏油，則堿洗脫脂和第二水沖洗可省略。酸洗是整個(gè)化學(xué)清洗的關(guān)鍵步驟，目的是利用酸洗液與金屬氧化物(FeO、reao Fe304、CaO)等易溶于酸的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，從而使結(jié)垢和腐蝕產(chǎn)物軟化、剝離并進(jìn)入清洗液中，從而達(dá)到清洗的目的。酸洗結(jié)束時(shí)，為了除去設(shè)備中的殘酸，需進(jìn)行漂洗中和。漂洗主要采用弱酸一檸檬酸加緩蝕劑、還原劑，在80 90℃溫度下進(jìn)行，然后用稀氨水溶液進(jìn)行中和處理，使系統(tǒng)呈中性或微堿性，當(dāng)出口水溶液的總鐵質(zhì)量濃度(應(yīng)小于500 mg／L)及pH值趨于穩(wěn)定時(shí)，此過程結(jié)束。預(yù)膜的目的是讓酸洗后處于活化狀態(tài)下的新鮮金屬表面上，在投入正常運(yùn)行前預(yù)先生成一層完整而耐蝕的保護(hù)膜，經(jīng)過預(yù)膜的換熱設(shè)備可以更有效

　　地控制腐蝕和沉積物的增長(zhǎng)。

　　1.2清洗劑的選擇

　　碳鋼設(shè)備清洗劑首選HC1，其價(jià)位較低，一般的污垢都能清除，清洗液質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為5%一15%。為了防止設(shè)備發(fā)生腐蝕和氫脆，需向HC1溶液中加入一些高效的緩蝕劑。鹽酸在清洗以硅酸鹽為主要成分的污垢時(shí)，效果較差，需向鹽酸中加入一定量的氟化物以提高對(duì)硅酸鹽垢的溶解能力。不銹鋼設(shè)備通常采用HNO H3P04、nH2一SO3H。氨基磺酸由于不含鹵素離子，對(duì)金屬的腐蝕性低，加入相應(yīng)的緩蝕劑后可清洗碳鋼、銅及不銹鋼等各種金屬及合金設(shè)備，缺點(diǎn)是價(jià)格偏高，清除氧化鐵的能力差，所以在清洗不銹鋼時(shí)用得較多。

　　1.3化學(xué)清洗的控制、監(jiān)測(cè)及清洗終點(diǎn)的判斷

　　1.3.1清洗的控制

　　化學(xué)清洗過程的控制因素是酸洗液的濃度及酸洗時(shí)間。酸洗濃度低，洗滌時(shí)間短，達(dá)不到清洗的效果；酸洗濃度高，洗滌時(shí)間長(zhǎng)，則很容易造成設(shè)備的腐蝕與泄漏。因此對(duì)于碳鋼，用HC1作清洗劑時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在5%一l5%，對(duì)于薄垢清洗時(shí)間一般為2 3 h；對(duì)于厚垢，清洗時(shí)間一般為4—6 h。對(duì)于不銹鋼設(shè)備用氨基磺酸作清洗劑時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為3%，洗滌時(shí)間為2—3 h。

　　1.3.2清洗的監(jiān)測(cè)

　　在化學(xué)清洗前，在配液槽中懸掛相同于設(shè)備材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片和放置保留原始表面狀態(tài)的監(jiān)視管段。一方面能更好地觀察到被洗設(shè)備污垢的清除情況，另一方面可以監(jiān)測(cè)設(shè)備清洗的腐蝕狀況，監(jiān)視管段的鐵銹等污垢肉眼觀察已經(jīng)除凈，金屬表面呈鐵灰色金屬本色，表明設(shè)備已經(jīng)清洗干凈。通過監(jiān)測(cè)掛片的腐蝕率可以判斷設(shè)備清洗腐蝕超標(biāo)與否。一般對(duì)碳鋼設(shè)備要求腐蝕率不超過6 (m2·h)，對(duì)于不銹鋼設(shè)備要求腐蝕率不超過2 g／(m2·h)。

　　1.3.3清洗終點(diǎn)的判斷

　　清洗過程中，當(dāng)酸洗液的濃度不再變化或連續(xù)兩次酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)之差小于0.2%，溶液中總鐵離子(Fe¨、Fe2 )的質(zhì)量濃度值趨于穩(wěn)定，即表示洗滌終

　　點(diǎn)的到達(dá)。

　　2螺旋板換熱器的清洗與腐蝕

　　從1998年到2005年，包鋼焦化廠螺旋板換熱器系統(tǒng)已清洗7次。從清洗的次數(shù)及清洗中鐵離子變化和垢樣分析結(jié)果來看，污垢及鈣垢嚴(yán)重，同時(shí)伴有不同程度的腐蝕。這與我們El常監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充水濁度、硬度高是相符合的。高硬度、高濁度水質(zhì)極易造成污泥沉積和結(jié)垢，嚴(yán)重影響換熱效果，故每年5、6月間需對(duì)螺旋板換熱器進(jìn)行清洗，但清洗會(huì)不同程度地造成設(shè)備的腐蝕。綜合幾年來清洗的結(jié)果，酸濃度及鐵離子變化，腐蝕率情況如表I、表2所示。

　　總結(jié)幾年來清洗的結(jié)果，腐蝕主要體現(xiàn)在下面兩個(gè)方面。

　　(I)掛片腐蝕率超標(biāo)：造成腐蝕速率超標(biāo)的因素一是清洗時(shí)酸濃度過大；二是酸濃度不大，但酸洗操作不當(dāng)。

　　(2)掛片點(diǎn)蝕嚴(yán)重：點(diǎn)蝕是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一，它使設(shè)備穿孔破壞，而從腐蝕速率來看卻是正常甚至偏低。但點(diǎn)蝕特別有害，因?yàn)樗�是一種局部但是劇烈的腐蝕形態(tài)。螺旋板換熱器清洗液濃度一般控制得較低，所以控制腐蝕和點(diǎn)蝕必須加強(qiáng)和規(guī)范酸洗操作。若Fe質(zhì)量濃度超過500 mg／L時(shí)，可采取置換洗液來降低Fe質(zhì)量濃度過高引起的腐蝕。

　　3螺旋板換熱器泄漏的幾點(diǎn)思考

　　總結(jié)幾年的清洗經(jīng)驗(yàn)及2005年清洗過程中發(fā)生的泄漏，可以從以下幾方面判斷引起泄漏的原因。

　　(1)設(shè)備中存在銹瘤，清洗掉銹瘤引起泄漏。

　　(2)補(bǔ)充水、循環(huán)水水質(zhì)不好或水處理效果不好均可引起設(shè)備腐蝕與泄漏。

　　(3)酸洗不當(dāng)，如酸洗濃度高、清洗液中Fe高、酸洗時(shí)間長(zhǎng)、緩蝕劑添加得不合理等均可引起設(shè)備的腐蝕與泄漏。

　　(4)設(shè)備老化，不論是碳鋼設(shè)備或是不銹鋼設(shè)備，均有一定的使用壽命。包鋼焦化廠l0萬m3煤氣凈化系統(tǒng)97年全面投產(chǎn)，配套的螺旋板換熱器有的已經(jīng)老化。

　　(5)螺旋板換熱器的螺旋形狀，導(dǎo)致螺旋板換熱器內(nèi)部存在較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致短期產(chǎn)生泄漏。對(duì)=循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕一般是由于C1一、溶解氧或垢下腐蝕引起的。但從焦化廠幾年來的情況來看，碳鋼設(shè)備的結(jié)垢及腐蝕較為嚴(yán)重；不銹鋼設(shè)備的結(jié)垢及腐蝕很輕，清洗液澄清且Fe3質(zhì)量濃度多數(shù)為0。

　　4結(jié)束語

　　(1)酸洗預(yù)膜是化工生產(chǎn)中重要的保護(hù)換熱設(shè)備，是提高換熱效率的一種手段，但很多企業(yè)還沒有對(duì)此給予足夠的重視，設(shè)備發(fā)生結(jié)垢、腐蝕、換熱效果差，采取更換設(shè)備的手段，不但造成驚人的浪費(fèi)，而且還會(huì)影響生產(chǎn)。

　　(2)對(duì)于換熱設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕及泄漏，要具體情況具體分析，只有這樣才能很好的控制設(shè)備的腐蝕和泄漏，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)正常，穩(wěn)定，安全，高效地運(yùn)行。