焦化廠螺旋板換熱器清洗與腐蝕和泄漏的關(guān)系

發(fā)布時間：2011-10-31 瀏覽：2690

      螺旋板換熱器是焦化廠煤氣凈化系統(tǒng)對介質(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發(fā)生污垢沉積，沉積物的存在會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，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，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，在投入正常運行前預(yù)先生成一層完整而耐蝕的保護膜，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。

　　1.2清洗劑的選擇

　　碳鋼設(shè)備清洗劑首選HC1，其價位較低，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，效果較差，需向鹽酸中加入一定量的氟化物以提高對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，缺點是價格偏高，清除氧化鐵的能力差，所以在清洗不銹鋼時用得較多。

　　1.3化學(xué)清洗的控制、監(jiān)測及清洗終點的判斷

　　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間。酸洗濃度低，洗滌時間短，達(dá)不到清洗的效果；酸洗濃度高，洗滌時間長，則很容易造成設(shè)備的腐蝕與泄漏。因此對于碳鋼，用HC1作清洗劑時質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在5%一l5%，對于薄垢清洗時間一般為2 3 h；對于厚垢，清洗時間一般為4—6 h。對于不銹鋼設(shè)備用氨基磺酸作清洗劑時，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為3%，洗滌時間為2—3 h。

　　1.3.2清洗的監(jiān)測

　　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。一般對碳鋼設(shè)備要求腐蝕率不超過6 (m2·h)，對于不銹鋼設(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，同時伴有不同程度的腐蝕。這與我們El常監(jiān)測的補充水濁度、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月間需對螺旋板換熱器進(jìn)行清洗，但清洗會不同程度地造成設(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)的因素一是清洗時酸濃度過大；二是酸濃度不大，但酸洗操作不當(dāng)。

　　(2)掛片點蝕嚴(yán)重：點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。但點蝕特別有害，因為它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，所以控制腐蝕和點蝕必須加強和規(guī)范酸洗操作。若Fe質(zhì)量濃度超過500 mg／L時，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思考

　　總結(jié)幾年的清洗經(jīng)驗及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、酸洗時間長、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=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，而且還會影響生產(chǎn)。

　　(2)對于換熱設(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，高效地運行。

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