焦化厂螺旋板换热器清洗与腐蚀和泄漏的关系

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2008-11-25 8:34:15 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器

螺旋板换热器是焦化厂煤气净化系统对介质进行冷却的主要设备之一。螺旋板换热器采用的冷却水是敞开式循环水,其结垢、腐蚀和菌藻生成情况不仅受补充水水质和水处理效果的影响,而且由于敞开式冷却水直接与大气换热,大气的灰尘、氧气以及由于光照。水中产生的生物粘泥等都会进入到换热器中去,如不定期清洗换热器,其冷却设备的金属表面常常会发生污垢沉积,沉积物的存在会使换热器中冷却水通道的截面积和冷却水的通量变小,大大降低换热器的冷却效果。另外,沉积物覆盖于金属表面,又为垢下腐蚀创造了必要的条件。因此,不论从提高冷却效果来考虑,还是从防止腐蚀来考虑,螺旋板换热器冷却水系统都应定期进行清洗。

    1 螺旋板换热器的化学清洗

    1.1 化学清洗的步骤

    化学清洗的工艺程序一般为:第一水冲洗一碱洗(脱脂)一第二水冲洗一酸洗一漂洗中和一预膜。第一水冲洗的目的是为了整个管路试漏及冲洗泥垢,碱洗是为了脱除换热器中由于系统泄漏而带来的油污染,第二水冲洗液中应加入剥剂,以除去换热器管道内的生物粘泥和残留的碱液。如果系统没有漏油,则碱洗脱脂和第二水冲洗可省略。酸洗是整个化学清洗的关键步骤,目的是利用酸洗液与金属氧化物(FeO、reao Fe304、CaO)等易溶于酸的物质进行反应,从而使结垢和腐蚀产物软化、剥离并进入清洗液中,从而达到清洗的目的。酸洗结束时,为了除去设备中的残酸,需进行漂洗中和。漂洗主要采用弱酸一柠檬酸加缓蚀剂、还原剂,在80 90℃温度下进行,然后用稀氨水溶液进行中和处理,使系统呈中性或微碱性,当出口水溶液的总铁质量浓度(应小于500 mg/L)及pH值趋于稳定时,此过程结束。预膜的目的是让酸洗后处于活化状态下的新鲜金属表面上,在投入正常运行前预先生成一层完整而耐蚀的保护膜,经过预膜的换热设备可以更有效

地控制腐蚀和沉积物的增长。

    1.2 清洗剂的选择

    碳钢设备清洗剂首选HC1,其价位较低,一般的污垢都能清除,清洗液质量分数一般为5% 一15%。为了防止设备发生腐蚀和氢脆,需向HC1溶液中加入一些高效的缓蚀剂。盐酸在清洗以硅酸盐为主要成分的污垢时,效果较差,需向盐酸中加入一定量的氟化物以提高对硅酸盐垢的溶解能力。不锈钢设备通常采用HNO H3P04、nH2一SO3H。氨基磺酸由于不含卤素离子,对金属的腐蚀性低,加入相应的缓蚀剂后可清洗碳钢、铜及不锈钢等各种金属及合金设备,缺点是价格偏高,清除氧化铁的能力差,所以在清洗不锈钢时用得较多。

    1.3 化学清洗的控制、监测及清洗终点的判断

    1.3.1 清洗的控制

    化学清洗过程的控制因素是酸洗液的浓度及酸洗时间。酸洗浓度低,洗涤时间短,达不到清洗的效果;酸洗浓度高,洗涤时间长,则很容易造成设备的腐蚀与泄漏。因此对于碳钢,用HC1作清洗剂时质量分数一般在5% 一l5%,对于薄垢清洗时间一般为2 3 h;对于厚垢,清洗时间一般为4—6 h。对于不锈钢设备用氨基磺酸作清洗剂时,质量分数一般为3% ,洗涤时间为2—3 h。

    1.3.2 清洗的监测

   在化学清洗前,在配液槽中悬挂相同于设备材质的标准腐蚀试片和放置保留原始表面状态的监视管段。一方面能更好地观察到被洗设备污垢的清除情况,另一方面可以监测设备清洗的腐蚀状况,监视管段的铁锈等污垢肉眼观察已经除净,金属表面呈铁灰色金属本色,表明设备已经清洗干净。通过监测挂片的腐蚀率可以判断设备清洗腐蚀超标与否。一般对碳钢设备要求腐蚀率不超过6 (m2·h),对于不锈钢设备要求腐蚀率不超过2 g/(m2·h)。

    1.3.3 清洗终点的判断

    清洗过程中,当酸洗液的浓度不再变化或连续两次酸质量分数之差小于0.2% ,溶液中总铁离子(Fe¨ 、Fe2 )的质量浓度值趋于稳定,即表示洗涤终

点的到达。

    2 螺旋板换热器的清洗与腐蚀

    从1998年到2005年,包钢焦化厂螺旋板换热器系统已清洗7次。从清洗的次数及清洗中铁离子变化和垢样分析结果来看,污垢及钙垢严重,同时伴有不同程度的腐蚀。这与我们El常监测的补充水浊度、硬度高是相符合的。高硬度、高浊度水质极易造成污泥沉积和结垢,严重影响换热效果,故每年5、6月间需对螺旋板换热器进行清洗,但清洗会不同程度地造成设备的腐蚀。综合几年来清洗的结果,酸浓度及铁离子变化,腐蚀率情况如表I、表2所示。

      

   总结几年来清洗的结果,腐蚀主要体现在下面两个方面。

    (I)挂片腐蚀率超标:造成腐蚀速率超标的因素一是清洗时酸浓度过大;二是酸浓度不大,但酸洗操作不当。

    (2)挂片点蚀严重:点蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一,它使设备穿孔破坏,而从腐蚀速率来看却是正常甚至偏低。但点蚀特别有害,因为它是一种局部但是剧烈的腐蚀形态。螺旋板换热器清洗液浓度一般控制得较低,所以控制腐蚀和点蚀必须加强和规范酸洗操作。若Fe 质量浓度超过500 mg/L时,可采取置换洗液来降低Fe 质量浓度过高引起的腐蚀。

    3 螺旋板换热器泄漏的几点思考

    总结几年的清洗经验及2005年清洗过程中发生的泄漏,可以从以下几方面判断引起泄漏的原因。

    (1)设备中存在锈瘤,清洗掉锈瘤引起泄漏。

    (2)补充水、循环水水质不好或水处理效果不好均可引起设备腐蚀与泄漏。

   (3)酸洗不当,如酸洗浓度高、清洗液中Fe高、酸洗时间长、缓蚀剂添加得不合理等均可引起设备的腐蚀与泄漏。

   (4)设备老化,不论是碳钢设备或是不锈钢设备,均有一定的使用寿命。包钢焦化厂l0万m3煤气净化系统97年全面投产,配套的螺旋板换热器有的已经老化。

    (5)螺旋板换热器的螺旋形状,导致螺旋板换热器内部存在较大的结构应力,很容易产生应力腐蚀,导致短期产生泄漏。对= 循环水系统的腐蚀一般是由于C1一、溶解氧或垢下腐蚀引起的。但从焦化厂几年来的情况来看,碳钢设备的结垢及腐蚀较为严重;不锈钢设备的结垢及腐蚀很轻,清洗液澄清且Fe3 质量浓度多数为0。

    4 结束语

    (1)酸洗预膜是化工生产中重要的保护换热设备,是提高换热效率的一种手段,但很多企业还没有对此给予足够的重视,设备发生结垢、腐蚀、换热效果差,采取更换设备的手段,不但造成惊人的浪费,而且还会影响生产。

   (2)对于换热设备产生的腐蚀及泄漏,要具体情况具体分析,只有这样才能很好的控制设备的腐蚀和泄漏,延长设备的使用寿命,降低生产成本,保证生产正常,稳定,安全,高效地运行。

 



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