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焦化廠螺旋板換熱器清洗與腐蝕和泄漏的關系

點擊:1571 日期:[ 2014-04-26 22:21:22 ]
                          焦化廠螺旋板換熱器清洗與腐蝕和泄漏的關系                                 戴萬紅  王翠英  葉文紅                          (包鋼(集團)公司焦化廠,內蒙古包頭014010)     摘要:文章對化學清洗的步驟、清洗劑選擇、清洗控制、監測及清洗終點判斷等進行了較為詳細的介紹,并通過螺旋板換熱器幾年來的化學清洗,對化學清洗的經驗進行了歸納總結,指出了清洗、腐蝕和泄漏之間的關系,值得借 鑒和思考。     關鍵詞:螺旋板換熱器;化學清洗;腐蝕;泄漏     中圖分類號:TQ522.5 文獻標識碼:B 文章編號:IC09—5438(2006)04—0008一o2     螺旋板換熱器是焦化廠煤氣凈化系統對介質進行冷卻的主要設備之一。螺旋板換熱器采用的冷卻水是敞開式循環水,其結垢、腐蝕和菌藻生成情況不僅受補充水水質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。水中產生的生物粘泥等都會進入到換熱器中去,如不定期清洗換熱器,其冷卻設備的金屬表面常常會發生污垢沉積,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都應定期進行清洗。     1 螺旋板換熱器的化學清洗     1.1 化學清洗的步驟     化學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泄漏而帶來的油污染,第二水沖洗液中應加入剝劑,以除去換熱器管道內的生物粘泥和殘留的堿液。如果系統沒有漏油,則堿洗脫脂和第二水沖洗可省略。酸洗是整個化學清洗的關鍵步驟,目的是利用酸洗液與金屬氧化物(FeO、reao Fe304、CaO)等易溶于酸的物質進行反應,從而使結垢和腐蝕產物軟化、剝離并進入清洗液中,從而達到清洗的目的。酸洗結束時,為了除去設備中的殘酸,需進行漂洗中和。漂洗主要采用弱酸一檸檬酸加緩蝕劑、還原劑,在80 90℃溫度下進行,然后用稀氨水溶液進行中和處理,使系統呈中性或微堿性,當出口水溶液的總鐵質量濃度(應小于500 mg/L)及pH值趨于穩定時,此過程結束。預膜的目的是讓酸洗后處于活化狀態下的新鮮金屬表面上,在投入正常運行前預先生成一層完整而耐蝕的保護膜,經過預膜的換熱設備可以更有效 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,清洗液質量分數一般為5% 一15%。為了防止設備發生腐蝕和氫脆,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,加入相應的緩蝕劑后可清洗碳鋼、銅及不銹鋼等各種金屬及合金設備,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 化學清洗的控制、監測及清洗終點的判斷     1.3.1 清洗的控制     化學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,達不到清洗的效果;酸洗濃度高,洗滌時間長,則很容易造成設備的腐蝕與泄漏。因此對于碳鋼,用HC1作清洗劑時質量分數一般在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。對于不銹鋼設備用氨基磺酸作清洗劑時,質量分數一般為3% ,洗滌時間為2—3 h。     1.3.2 清洗的監測    在化學清洗前,在配液槽中懸掛相同于設備材質的標準腐蝕試片和放置保留原始表面狀態的監視管段。一方面能更好地觀察到被洗設備污垢的清除情況,另一方面可以監測設備清洗的腐蝕狀況,監視管段的鐵銹等污垢肉眼觀察已經除凈,金屬表面呈鐵灰色金屬本色,表明設備已經清洗干凈。通過監測掛片的腐蝕率可以判斷設備清洗腐蝕超標與否。一般對碳鋼設備要求腐蝕率不超過6 (m2·h),對于不銹鋼設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,當酸洗液的濃度不再變化或連續兩次酸質量分數之差小于0.2% ,溶液中總鐵離子(Fe¨ 、Fe2 )的質量濃度值趨于穩定,即表示洗滌終 點的到達。     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已清洗7次。從清洗的次數及清洗中鐵離子變化和垢樣分析結果來看,污垢及鈣垢嚴重,同時伴有不同程度的腐蝕。這與我們El常監測的補充水濁度、硬度高是相符合的。高硬度、高濁度水質極易造成污泥沉積和結垢,嚴重影響換熱效果,故每年5、6月間需對螺旋板換熱器進行清洗,但清洗會不同程度地造成設備的腐蝕。綜合幾年來清洗的結果,酸濃度及鐵離子變化,腐蝕率情況如表I、表2所示。           總結幾年來清洗的結果,腐蝕主要體現在下面兩個方面。     (I)掛片腐蝕率超標:造成腐蝕速率超標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。     (2)掛片點蝕嚴重:點蝕是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態之一,它使設備穿孔破壞,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。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范酸洗操作。若Fe 質量濃度超過500 mg/L時,可采取置換洗液來降低Fe 質量濃度過高引起的腐蝕。     3 螺旋板換熱器泄漏的幾點思考     總結幾年的清洗經驗及2005年清洗過程中發生的泄漏,可以從以下幾方面判斷引起泄漏的原因。     (1)設備中存在銹瘤,清洗掉銹瘤引起泄漏。     (2)補充水、循環水水質不好或水處理效果不好均可引起設備腐蝕與泄漏。    (3)酸洗不當,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備的腐蝕與泄漏。    (4)設備老化,不論是碳鋼設備或是不銹鋼設備,均有一定的使用壽命。包鋼焦化廠l0萬m3煤氣凈化系統97年全面投產,配套的螺旋板換熱器有的已經老化。     (5)螺旋板換熱器的螺旋形狀,導致螺旋板換熱器內部存在較大的結構應力,很容易產生應力腐蝕,導致短期產生泄漏。對= 循環水系統的腐蝕一般是由于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,碳鋼設備的結垢及腐蝕較為嚴重;不銹鋼設備的結垢及腐蝕很輕,清洗液澄清且Fe3 質量濃度多數為0。     4 結束語     (1)酸洗預膜是化工生產中重要的保護換熱設備,是提高換熱效率的一種手段,但很多企業還沒有對此給予足夠的重視,設備發生結垢、腐蝕、換熱效果差,采取更換設備的手段,不但造成驚人的浪費,而且還會影響生產。    (2)對于換熱設備產生的腐蝕及泄漏,要具體情況具體分析,只有這樣才能很好的控制設備的腐蝕和泄漏,延長設備的使用壽命,降低生產成本,保證生產正常,穩定,安全,高效地運行。    參 考 文 獻    [1] 周本省.工業水處理技術[M].北京:化學工業出版社.1997.    [2] 龐明遠.化學清洗質量的提高[J].工業水處理,1996,(4):35—37.
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