循环水冷却器胶球在线清洗技术的开发与工业应用.doc

新型在线清洗器的研究与应用 颜祥富1，周丽纯1，刘东宁2，（1.长岭炼油化工有限责任公司设备研究所，湖南岳阳，414012；2.岳阳兴长石化股份公司，湖南岳阳，414000） 摘要： 循环水冷却器结垢是常见的故障，为了较好地解决这一问题，在胶球在线清洗的基础上，开发了一种移动式胶球新型在线清洗技术。该技术利用循环水系统的压力、通过定向切换及胶球放、收等设备，实现了冷却器的在线清洗。工业应用表明，利用该技术定期对冷却器进行清洗，可确保冷却器长周期高效运行，在石化等行业具有较好的推广应用价值。 关键词 冷却器；胶球；在线清洗Research and application of new rubber balls moving and on-line clinaing technology Yan xiangfu1, zhou lichun1,liu dongning2(1 Yueyang Changling Equipment Research Institute Co Ltd, yueyang hunan 414012 China; 2 yueyang xingchang petrochemical Co.Ltd ,yueyang hunan 414000 China) Abstract: Fouling is a common trouble for cooling exchanger, to solve this problem by researching and using new rubber balls moving and on-line clinaing technology,by full use of the cooling water circulation pressure ,and the ball collecting and discharging equipment,and the cleaning of the cooling exchange is done. as a result of industrial application , it can improve the effect of heat exchange and long time of use for cooling exchanger, and worthy to be extend the application.Key words: cooling exchanger; rubber ball; on-line clinaing在石化、热电的生产过程中，冷却器结垢是一种常见的故障，结垢可使设备传热效率下降，设备生产能力降低；增加介质流动的阻力，使输送设备能耗上升。垢层还可引起设备垢下腐蚀，缩短设备的使用寿命；严重时造成设备堵塞，影响装置的平稳生产，甚至导致停工停产1。目前，针对冷却器的结垢的处理主要采用2种方法，其一是在循环水系统中投放水质稳定剂等药剂，减少或延缓垢物的生产；其二是在装置停工时采用化学或机械清洗，去除冷却器上的垢物2。由于循环水系统较大，容易发生泄漏造成水质恶化，药剂投放量难以控制，而停工清洗又不能解决设备运行过程中由于结垢而引起设备传热效率下降及设备生产能力降低等问题。为此，经多年的研究，笔者开发了一种冷却器新型胶球在线清洗技术，并在某炼厂气分装置上投用，效果良好。1 冷却器移动式新型胶球在线清洗技术的开发11 胶球在线清洗技术的机理胶球清洗技术是国外80年代发展起来的冷却器清洗技术，其机理是利用海绵胶球投放到冷却器管程中，海绵胶球通过管子内微受压缩，胶球受流体的推力在管内流动，借助海绵体的弹力对管壁施加压力，此挤压力能很好削掉污垢，且胶球和管内壁挤压磨擦滑动，具有很好的研削效果，胶球与污垢顺管内流动排出，从而达到清除污垢的目的34。该技术首先在热电行业冷却水系统中使用，但它需要胶球清洗泵及胶球收、放的旁路设备和动力设备，比较复杂。该技术在炼油化工装置上大量使用的管壳式冷却器上使用将受的限制。1.2 移动式胶球在线清洗技术的开发由于炼化装置冷却器很多，分布整个炼化企业各装置中，如果每个冷却器上安装一套胶球在线清洗装置，不仅占地多，而且投资巨大，而冷却器的结垢是一个缓慢积累的过程，所以只要根据现场工艺情况，合理安排清洗周期，就能避免冷却器结垢，从而确保冷却器高效长周期运行。正对上述问题，在试验的基础上，笔者研制出的一种可移动的冷却器新型胶球在线清洗装置，该装置主要由清洗器及用于联通的金属软管组成，在冷却器循环水出、入口管线上各安装一个旁通阀门，清洗时将清洗器上出入、口阀门与循环水出、入口阀门用金属软管连接好就可对冷却器实施在线清洗。清洗器是本技术的研究核心，清洗器不仅要实现胶球除垢、水流定向切换，而且要实现胶球收、放简单可靠，为此，在借鉴热电系统冷却器海绵胶球在线清洗的基础上，开发了一种单仓四通换向清洗器，其结构见图1所示：由壳体，内、外套，换向切换装置、胶球收、放口，减力装置等组成。它的工作原理是：将胶球清洗器置于冷却器的系统的旁路中，用金属软管将清洗器与冷却器循环水出、入口管线相连通，利用循环水的系统动力，推动海绵胶球在管内流动，并借助海绵体的弹力，对管壁施加压力，并通过清洗器换向阀的定位转动改变水流的方向，胶球在水流的作用下对冷却器进行反复清洗，清洗污垢经排污管排到系统外。清洗完毕后，拆除连接，移至下一台需清洗的冷却器进行清洗。123 4 597610108 39 1 操作手柄 2 进水管 3 收球网 4 清洗器外壳 5 分水器 6 总进水管 7胶球投放口 8 换向阀 9 铜轴承 10 排水管 图1 胶球清洗器结构示意图2. 移动式新型胶球在线清洗技术的工业应用2.1 定型的移动式新型胶球在线清洗工艺流程冷却器胶球在线清洗实施工艺流程见图2所示。清洗时要求水流压力大于0.4MPa,流速大于 4# 3# 1# 2# 5# 6# 图2 冷却器胶球在线清洗工艺流程图。1.0m/s。清洗前，打开清洗器投球盖，投放一定数量胶球后盖上投球盖；清洗时，关闭主线1#、2#阀门，打开侧线3#、4#、5#阀门，随后打开6#排污阀。冷却水进入清洗器左仓，胶球在水流作用下通过冷却器，对管程的污垢进行清洗，胶球随水流进入清洗器右仓，污水从排污口排出。清洗一定时间后，清洗器手柄转动90度，水流反向进入清洗器右仓，胶球在水流作用下经过冷却器管束进行清洗，胶球返回左仓。这样反复清洗多次，直到排污口出清水为止。清洗完毕，关闭排污口，冷却器切换到正常状态。2.2 新型胶球在线清洗技术的工业应用 某炼油厂气分装置脱丙烷塔顶冷却器E4103/E、F（型号：FLB900-240-25）经常由于结垢影响其生产，在装置大修期间在该冷却器循环水出、入口预先安装了旁通阀门。冷却器运行三个月后进行第1次清洗，为了检验清洗效果，对冷却器清洗前后的工艺参数进行了测试5，测试结果见表1所示:表1 冷却器E4103/E、F清洗前后测试数据及计算结果测试参数清洗前清洗后流量，t/h145.5153.6循环水进口温度，31.330.8循环水出口温度，40.340.5管内介质进口温度，46.746.8管内介质出口温度，34.533.9对数平均温度差，4.624.51传热面积，m2480480总传热系数， kcal/ m2 h591688清洗时间20分钟，清洗时从排污观测口可明显看到排水由清水黑水黄泥水清水的转换过程；清洗后循环水量略有增加，流道更为通畅，无胶球堵塞；清洗前后总传热系数提高16.4%；清洗器现场切换操作自如，方便使用。通过近2年来对该冷却器的定期清洗及运行考察，发现该冷却器消除因换热效果变差对生产的影响，各项指标达到设计要求。23 移动式冷却器新型胶球在线清洗技术的优点（1）充分利用了循环水系统水压动力，无需增加动力和放收球设备，实现冷却器胶球在线自动清洗。清洗器结构简单，操作方便，便于现场实施，每次清洗时间20-30min左右，清洗费用低，清洗效果好。（2）由于可实现在线自动清洗，操作人员可根据冷却器的结垢情况进行定时除垢，可将现有的脱除硬垢方式转变为软垢清洗，使冷却器在运行的过程中始终保持在清洗初始的换热状态，极大的提高了设备的运行周期。可将冷换设备检修周期从目前1-2 年提高到5-6年，可节省大量设备的检修费用。（3）清洗器可做到一器多用，降低单台设备的投资费用，单台清洗器一次性投资仅为冷却器价格的10%15%。（4）由于冷却器在运行的过程中始终保持在清洗初始的换热状态，极大地提高了设备的传热效率及循环水的利用率。按正常设备全年平均除垢率80%计算，至少可节省循环冷却水15%以上。 （5）节省了大量的检维修费用。3结语延长装置的运行周期、降低装置运行成本，提高装置生产的经济效益，是石化企业追求的目标之一。移动式冷却器新型在线胶球技术的开发应用，可为实现这一目标作出局部的贡献。该技术通过实验及现场应用表明，具有较好的除垢效率，可使冷却器长期处于高效运行状态，同时，由于冷却器减少垢物的堆积，从而减少了对冷却器的腐蚀，极大地延长设备的运行周期。此外，该技术现场实施安全、简单、可靠，不影响正常的生产运行。而且，移动式新型胶球在线清洗器还能做到一机多用，即能保证清洗效果、又能节约大量的投资成本，因此，该技术在石化等行业具有广阔的推广应用前景。参考文献 1梁治齐. 清洗技术 北京 轻工业出版社 1998年11月2 清洗总公司. 物理清洗 化学工业出版社 2000年8月3胡幼平“东方N-18250-2型凝汽器胶球清洗系统改造” 湖南电力2003，（3）4 赵保卫“凝汽器胶球清洗系统的技术改造及实施效果” 山西电力2002，3（6）5. 石油化工规划设计院。冷换设备工艺计算M.北京：石油工业出版社.1981作者简介：颜祥富（1966），男，湖南武冈，高级工程师，硕士，现从事工艺设备故障诊断和节能技术研究工作。主要的修改意见如下：1）文章的摘要需要重新写，一般要求80-120，要求是对全文内容的总结和精简，需要提纲挈领，简明扼要；2）文章提到在20世纪80年代国外就有相关的胶球清洗技术，本文中自主研发的冷却器新型胶球在线清