（机械工程专业论文）常减压装置中换热器污垢在线清洗技术.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t e 9 6 5 学科分类号 4 6 0 9 9 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 2 0 0 8 3 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名尚彦芝学号 2 0 1 0 0 1 0 0 8 3 获学位专业名称机械工程获学位专业代码 0 8 5 2 0 1 课题来源横向、纵向课题研究方向过程装备的设计与技术 论文题目 常减压装置中换热器污垢在线清洗技术 关键词换热器污垢；在线清洗；壳程流场 论文答辩日期 2 0 1 2 5 3 0 论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师蔡晓君教授北京石油化工学院 化工设备设计 评阅人1李国昌高工北京燕山石化公司机械设备 评阅人2刘湘晨副教授北京石油化工学院 机械设计 评阅人3 评阅人4 徽员会拼 何亚东研究员、博导北京化工大学聚合物加工 答辩委员1 王华庆 教授、博导 北京化工大学故障诊断 答辩委员2李国昌高工 北京燕山石化公司机械设备 答辩委员3薛平研究员、博导北京化工大学 聚合物加工 答辩委员4 何立东研究员、博导北京化工大学减振和密封 答辩委员5张东胜副教授北京化工大学工程测试与测量 答辩委员6 颜廷俊教授北京化工大学石油机械 汪：一 四 论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 中图分类号在中国图书资料分类法查询 学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中查询。 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 常减压装置中换热器污垢在线清洗技术 摘要 传热过程中形成的污垢严重影响了设备的正常运行，致使设备能耗 产生极大浪费，因此符合经济、环保、节能理念的换热器在线清洗技术 已成为目前研究的热点。本课题以石化行业常、减压蒸馏装置中换热器 的复合污垢为研究对象，研究污垢形成机理和清洗机制，设计换热器在 线清洗流程及装置，同时通过流体力学分析软件建立换热器内部流场与 外在清洗装置的动力匹配关系。主要工作如下： ( 1 ) 研究污垢的形成过程及其影响因素，提出有效的换热设备防 垢措施；分析污垢的化学清洗机制及影响因素，确定在线化学清洗的关 键点：清洗剂浓度、换热面温度和清洗剂流速。 ( 2 ) 完整设计换热器在线清洗流程及整套清洗装置。换热器在线 清洗加热装置包括电加热炉、u 型管换热器、清洗液过滤储槽、热油泵、 清洗剂输送泵等部件组成。在确定零部件结构尺寸后，运用s o l idw o r k s 软件完成整套清洗装置的三维模型的建模和组装。 ( 3 ) 利用f l u e n t 分析换热器壳程流场，依据最小阈值理论( 雷诺 数r e 达到2 5 0 0 0 时，流体机械作用对污垢才有明显清除作用) 以及埃 索压降公式，计算与外在清洗装置的动力匹配关系。 本研究成果不仅能为换热器在线清洗除垢技术提供实验数据，而且 从理论上为换热器在线清洗装置提供动力设计，进而推动在线清洗技术 工业化实施。 北京化工大学硕士学位论文 关键字：换热器污垢，在线清洗，壳程流场 i i a b s t r a c t o n l i n ec l e a n i n go fh e a te x c h a n g e r f o u l i n gi na t m o s p h e r i ca n dv a c u u mu n i t a b s t r a c t t h ef o u l i n gf o r m e di nt h ep r o c e s so fh e a tt r a n s f e rh a sa f f e c t e dt h e n o r m a lo p e r a t i o no ft h ee q u i p m e n ts e f i o u s l y ，a n dc a u s e sh u g ew a s t eo f e n e r g y t h ec o m p r e h e n s i v e n e e d sw h i c hc o m ef r o m e c o n o m y , e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n de n e r g ys a v i n gp o s en e wc h a l l e n g eo nt h e c l e a n i n go ft h ee q u i p m e n tf o u l i n g i nt h i sr e s e a r c h ，c o m p o u n df o u l i n gw h i c h f o r m e di nt h eh e a te x c h a n g e ri nt h ea t m o s p h e r i ca n dv a c u u mu n i ti st h e o b j e c to fs t u d y b a s e do nt h ef o r m a t i o np r o c e s so ft h ec o m p o u n df o u l i n gi n t h es h e l ls i d eo ft h eh e a te x c h a n g e ra n dt h em e c h a n i s mo fd i s s o l v i n gt h e f o u l i n g ，t h eh o m e m a d ec l e a n i n ga g e n t sw e r es t u d i e d t h eo n - l i n ec l e a n i n g d e v i c ew a sd e s i g n e d i no r d e rt og e tar e a s o n a b l ep o w e rf o rt h ec l e a n i n g d e v i c e ，t h ed y n a m i c sc a l c u l a t i o no f t h ei n t e r n a lf l o wf i e l da b o u tt h ec l e a n i n g l i q u i dw i l lb ed o n e t h em a i nw o r k s a r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ef o r m a t i o na n di n f l u e n c i n gf a c t o r so ff o u l i n gw e r e s t u d i e d b a s e do nt h o s e ，t h ee f f e c t i v em e a s u r e st op r e v e n ta n dc o n t r o lt h ef o r m a t i o n i i i 北京化工大学硕士学位论文 o ff o u l i n gw e r ep r e s e n t t h ec h e m i c a lc l e a n i n gm e c h a n i s ma n di n f l u e n c i n g f a c t o r sw e r ea l s os t u d i e d m a k es u r et h a tc o n c e n t r a t i o no fc h e m i c a l s ， t e m p e r a t u r ea n dv e l o c i t ya r et h ek e yo fo n - l i n ec l e a n i n gc y c l e ( 2 ) d e s i g np r o c e s sa n de q u i p m e n tf o ro n l i n ec l e a n i n g t h ee q u i p m e n t i n c l u d e se l e c t r i ch e a t i n g ，u t u b eh e a te x c h a n g e r ，s t o r et a n k ，p u m pa n ds oo n g i v e no nt h es t r u c t u r es i z eo f e a c hp a r t ，t h r e e d i m e n s i o n a lm o d e lw a sb u i l t b ys o l i dw o r k s ( 3 ) a n a l y s i st h ef l o wf i e l do fs h e l ls i d eb yf l u e n t b a s e do nt h e m i n i m u mt h r e s h o l dt h e o r y ( w h e nr e y n o l d sn u m b e ri s l a r g e rt h a n2 50 0 0 ， m e c h a n i c a le f f e c t so ff l u i do nt h ed i r tc o u l ds h o wo b v i o u s l y ) a n de s s o f o r m u l a ，m a t c h i n gp o w e ri sd i s c u s s e d t h ec o m p l e t i o no ft h i ss t u d yn o to n l yp r o v i d e st h ee x p e r i m e n t a ld a t a f o rc l e a r a n c e ，b u ta l s op r o v i d e sad i g i t a lg u i d ei n t h e o r yo n t h ep o w e rd e s i g n o fo n _ l i n e c l e a n i n gd e v i c e t h e r e s e a r c hh a sa n i m p o r t a n tg u i d i n g s i g n i f i c a n c eo nt h ed e v e l o p m e n to fc l e a n i n gp e t r o c h e m i c a lp l a n t k e yw o r d s ：h e a t e x c h a n g e rf o u l i n g ，o n l i n ec l e a n i n g ，f l o wf i e l do fs h e l l s i d e i v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 概述1 1 2 在线清洗技术l 1 2 1 常用在线清洗技术2 1 2 2 国内外在线清洗技术应用发展现状3 1 3 清洗技术存在的主要问题4 1 4 本论文工作5 第二章换热器污垢形成及清洗机制7 2 1 换热器污垢概论7 2 1 1 污垢分类7 2 2 污垢的形成过程8 2 3 污垢影响因素分析1 0 2 3 1 换热器运行参数的影响1 0 2 3 2 换热器结构参数的影响一1 0 2 - 3 3 流动介质性质的影响。1 1 2 3 4 防垢对策j - ：1 1 2 4 清洗机制1 2 2 4 1 化学试剂的作用机理一1 2 2 4 2 化学清洗的机制一1 4 2 4 3 影响清洗动力学的因素1 6 2 5 小结17 第三章在线清洗流程及清洗系统装置设计1 9 3 1 自动清洗流程设计1 9 3 1 1 清洗流程现场实验。1 9 3 1 2 清洗流程的改进一2 0 3 2 自动清洗装置结构设计2 2 3 2 1 设计要求一2 2 v 北京化工大学硕士学位论文 3 2 2 溶剂过滤储槽结构设计2 3 3 2 3 换热器结构设计2 3 3 2 4 阀门3 0 3 2 5 泵3 0 3 2 6 密封自动加热器31 3 3 校核3 2 3 3 1 零部件强度校核3 2 3 3 2 热量校核4 0 3 4 清洗装置三维造型4 0 3 4 1s o l i dw o r k s 简介4 0 3 4 2 部分零部件及装配体三维模型展示一4 1 3 5 在线清洗装置实物说明4 3 3 6 小结4 5 第四章壳程流场模拟4 7 4 1 在线化学清洗遇到的问题4 7 4 2 壳程阻力损失4 8 4 2 1 壳程流路分析4 8 4 2 2 壳程阻力损失理论计算。4 9 4 3 壳程流场数值模拟5 0 4 3 1 建立模型5 2 4 3 2 模拟结果。5 4 4 3 3 折流板优化策略。5 6 4 4 小结5 7 第五章经济可行性分析5 9 5 1 经济效益5 9 5 2 社会效益。5 9 5 3 市场预测6 0 第六章结论6 1 参考文献6 3 v i 目录 附录6 7 致 谢6 9 研究成果和发表的学术论文_ 71 作者和导师简介7 3 v i i 原书为 不缺内容 白页 c o n t e n t s 一一 c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 。1 1 1s u m m a r y l 1 2o n 1 i n ec l e a n i n g 1 1 2 1a p p l i c a t i o no f o n l i n ec l e a n i n g 2 1 2 2d e v e l o p m e n to f o n l i n ec l e a n i n g - 3 1 3p r o b l e m so fo n l i n ec l e a n i n g 4 1 4o b j e c t sf o rt h i sw o r k 5 c h a p t e r2 f o r m a t i o na n dc l e a n i n gm e c h a n i s mo fh e a te x c h a n g e r f o u l i n g 7 2 1i n t r o d u c t i o no f h e a te x c h a n g e rf o u l i n g 7 2 1 1c l a s s i f i c a t i o no f f o u l i n g ， 2 2f o r m a t i o no f f o u l i n g 8 2 3f a c t o r s0 nf o r m a t i o n 1 0 2 3 1o p e r a t i o nc o n d i t i o n s 1 0 2 3 2s t m c 眦p a r a m e t e r s 。10 2 3 3f l u i dp r o p e r t i e s 1 1 2 3 4m e t h o d so f a n t is c a l i n g 1 1 2 4c 1 e a n i n gm e c h a n i s m 1 2 2 4 1m e c h a n i s mo f c h e m i c a lr e a g e n t s 1 2 2 4 2m e c h a n i s mo f c h e m i c a lc l e a n i n g 1 4 2 4 3f a c t o r so nc l e a n i n gd y n a m i c s ”16 2 5s u m m a r y 1 7 c h a p t e r 3p r o c e s sa n dd e v i c ed e s i g no f o n - l i n ec l e a n i n g 1 9 3 1d e s i g no f o n l i n ec l e a n i n gp r o c e s s 1 9 3 1 1f i l e di n v e s t i g a t i o n 1 9 3 1 2a m e l i o r a t i o n 2 0 i x 北京化工大学硕士学位论文 3 2s t r u c t u r ed e s i g no f o n - l i n ec l e a n i n gd e v i c e 2 2 3 2 1r e q u i r e m e n t s 2 2 3 2 2s t o r a g et a n k 2 3 3 2 3h e a te x c h a n g e r 2 3 3 2 4 v e 3 0 3 2 5p u m p ：；( ) 3 2 6a u t o m a t i ch e a t e r 31 ：；3c h e c k ：；：1 3 3 is t r e n g t hc a l i b r a t i o n 3 2 3 3 2h e a tc h e c k 4 0 3 43 d m o d e l i n go f o n - l i n ec l e a n i n gd e v i c e 4 0 3 4 1i n t r o d u c t i o no fs o l i dw o r k s 4 0 3 4 2s h o wo f m o d e l i n g 4 1 3 5o b j e c t s 4 3 3 6s u m m a r y 4 5 c h a p t e r4f i e l ds i m u l a t i o no fs h e l ls i d e 4 7 4 1t h e p r o b l e mo f o n l i n ec h e m i c a lc l e a n i n g 4 7 4 2r e s i s t a n c e1 0 s so fs h e l ls i d e 。4 8 4 2 1f l o wp a t h 4 8 4 2 2t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o no f r e s i s t a n c el o s s 4 9 4 3f i e l ds i m u l a t i o no f s h e l ls i d e 5 0 4 3 1s i m u l a t i o nm o d e l 5 2 4 3 2s i m u l a t e dr e s u l t 5 4 4 3 3o p t i m a ls t r u c t u r eo f b a f f l e 5 6 4 4s u m m a r y 5 7 c h a p t e r 5e c o n o m i cf e a s i b i l i t ya n a l y s i s 。5 9 1 ；1e c o n o m i cb e n e f i t 5 9 1 ；2s o c i a lb e n e f i t ! ；9 1 ；3m a r k e tf o r e c a s t 6 0 c h a p t e r 6c o n c l u s i o n 6 1 x c o n t e n t s r e f e f e n c e 6 3 a p p e n d i x 6 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 9 r e s e r c hr e s u l t sa n dp u b l i s hp a p e r s 71 b r i e fi n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o ra n d s u p e r v i s o r 7 3 x i 原书为 不缺内容 白页 符号说明 符号说明 彳壳程圆筒内直径横截面积，m m 预紧状态下需要的最小螺柱面积，m m 2 实际使用的螺柱总面积，m m 2 需要的螺柱总截面积，m m 2 操作状态下需要的最小螺柱面积，m m 2 圆筒壳壁金属横截面积，m m 2 管板布管区面积，m m 2 螺柱有效承载面积，m m 2 垫片有效密封宽度，m m 垫片基本密封宽度，m m 管板延长部分形成的凸缘长度，m m 厚度附加量，m m 钢材厚度负偏差，m m 腐蚀余量，m m 圆筒或球壳的内径，m m 螺柱中心圆直径，m m 垫片压紧力作用中心圆直径，m m 管板布管区当量直径，m i l l 管板材料的金属弹性模量，m p a 圆筒材料弹性模量，m p a 换热管金属材料弹性模量，m p a 设计温度下换热管材料金属弹性模量，m p a 以 以 厶 4 4 4 口 6 t c g q q 以 眈 口 q 巨 巨 e 北京化工大学硕士学位论文 法兰垫片压紧力， 流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体静压轴向力之差， 系数 系数 管板边缘旋转刚度参数 管束模数 壳程圆筒旋转刚度参数 管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 旋转刚度无量纲参数 管板周边布管区无量纲参数 换热管有效长度，m m 螺柱中心至作用位置的径向距离，m m 螺柱中心至尼作用位置的径向距离，m m 螺柱中心至f t 作用位置的径向距离，m m 换热管与管板胀接长度或焊脚高度，m m 换热管受压失稳当量长度，m m 基本法兰力矩，n m m 法兰操作力矩，n m m 法兰设计力矩，n m m 壳体法兰力矩系数 管板边缘力矩系数 管板边缘力矩变化系数 管板总弯矩系数 第一弯矩系数 x 尼b q q k ，巧砖巧 七 三 易 岛 0 ， o 帆 蛑 虬虬m珧 m 符号说明 第二弯矩系数 换热管根数 隔板槽一侧排灌根数 螺柱数量 管板设计压力，m p a 壳程设计压力，m p a 壳程设计压力，m p a 换热管与管板连接的拉脱力，m p a 许用拉脱力，m p a 换热管中心距，m m 隔板槽两侧临管中心距，m m 管板边缘剪切系数 螺柱设计载荷， 预紧状态下需要的最小螺柱载荷， 操作状态下需要的最小螺柱载荷， 系数 壳程圆筒轴向应力，m p a 壳体法兰应力，m p a 壳体法兰应力，m p a 管半径向应力，m p a 管板布管区周边径向应力，m p a 管半径向应力系数 管板布管区周边径向应力系数 设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力，m p a 聆 办 b 只 g s 最 v 矿 呒 y 吒 町 q q qq，q p 北京化工大学硕士学位论文 【仃l 常温下螺材料的许用应力，m p a 【仃五设计温度下螺柱材料的许用应力，m p a 万圆筒或球壳的计算厚度，m m 皖圆筒或球壳的设计厚度，m m 瓯 圆筒或球壳的名义厚度，m m 疋延长部分做法兰厚度，m m 砖壳体法兰厚度，m m 管箱法兰厚度，m m 瓯 管箱圆筒厚度，m m 壤 壳程圆筒厚度，m m 露平盖设计厚度，聊m 菇 操作状态下平盖设计厚度，m m 西 预紧状态下平盖设计厚度，m m 召 管板刚度削弱系数 孝法兰力矩折减系数 管板强度削弱系数 管板布管区周边剪切应力，m p a o 管板布管区周边剪切应力系数 矽焊接接头系数 沙 系数 q热量，j p 功率，k w 夕密度，磁m 3 1 x v i 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 作为自然界的一种普遍现象污垢，因其关系到换热设备的经济安全而受到 人们的关注。对于污垢的观测和研究的历史几乎与人类用火的历史同龄，但因其危 害虽大，却是渐变过程且表现隐蔽；涉及领域虽广，却是处于各学科的边缘。因而， 一直到2 0 世纪7 0 年代出现能源危机后，才逐渐形成了换热设备污垢这一新兴领域。 随着研究队伍不断壮大，研究成果也显著增多，但是却分散在各个相关领域。19 9 5 年，英国伯明翰大学教授b o t ttr 1 撰写的( ( f o u l i n go f h e a te x c h a n g e r s ) ) 比较全面 的介绍了换热设备污垢的基本内容。此前，s o m e r s e a l e s m l 对换热设备污垢做了一个 比较严谨的说明：换热面上妨碍传热以及增加流体流过换热面时的阻力的沉积物。 换热器是石化行业使用最广泛的设备之一，占设备数量的4 0 以上。换热器结 垢会严重恶化装置的工作性能，装置的清洗对于延长设备的寿命，保持生产效率和 安全运转是一项很重要的措施。过去，当设备结垢后而不能正常运转时才会进行清 洗，而现在，化工装置的清洗是为了降低能耗，保持设备达到预期的功能。据国外 资料统计，因污垢引起的维修费用大约占总费用的1 5 ，所造成的损失占国民生产 总值的o 3 ，传热设备污垢使美国相关部门每年损失1 3 6 亿美元，使整个西方炼 油工业每年经济损失高达4 4 1 3 亿美元。相关数据显示，换热设备污垢导致换热器 传热效率下降，严重可至下降5 0 h 。由换热器的污垢问题造成的浪费和损失是非 常巨大，使得该问题备受各界关注。为了保证化工生产的正常效率，完全有必要对 有污垢的管道和装置进行清洗，清洗技术对石油化工行业具有重要的意义，不仅能 够实现设备高效运转，还能延长设备寿命，为企业带来更大利益。 为此人们采取了一系列除垢措施，诸如停工检修采用蒸汽和水力冲洗或机械方 法除垢，以及近年来普遍采用的高压水射流清洗技术、化学清洗技术等1 。清洗技 术大体分为机械清洗和化学清洗。但是，上述的办法都存在着工耗大、洗净能力差、 劳动强度高以及对环境污染严重等问题。 1 2 在线清洗技术 在线清洗技术( c i p ，c l e a n i n gi np l a c e ) 发展始于2 0 世纪5 0 年代乳品的生产，旨 在提高产品质量，延长产品寿命。在线清洗技术存在两种定义：定点清洗和在线清 洗。定点清洗( c l e a n i n gi np o s i t i o n ) 是清洗设备已安装在生产装置内，日常生产时， 北京化工大学硕士学位论文 可通过工况决定开启或关闭清洗设备，以控制污垢的生成，该技术已经应用于罐、 釜等装置的清洗中。在线清洗( o n 1 i n ec l e a n i n g ) 是定点清洗的延伸应用，可以将一 条生产线全部纳入清洗范围。该清洗工艺p 1 不需安装临时系统，而且不需单独安排 工期，在设备正常运行的情况下，通过向设备内加入清洗剂，在一定环境下，通过 清洗剂作用在垢层和基体之间，产生界面效应，使垢脱落。清洗剂中强分散剂组分 将其分散成极细的颗粒，通过系统排污装置，将其排出设备。这不仅能将垢逐步清 除，还可以防止结垢物质在受热面上沉积。这种清洗剂具有极强的渗透性，除垢的 同时，在基体金属表面形成保护层，能有效地把基体金属与环境介质隔离，从而保 护基体金属不受侵蚀。 在线化学清洗是结合了化学清洗与在线清洗两种技术，所用药剂以及作用原理 与化学清洗大致相同。在线化学清洗与化学清洗最大的不同，就在于装置不用停止 运行。目前，在线化学清洗技术已经在食品、制药、化工和生物技术工艺中得到越 来越广泛的应用一1 。食品行业中，牛奶生产过程中的在线清洗、啤酒生产过程中的 在线清洗皆采用在线化学清洗技术，如巴氏杀菌器、发酵设备及其设备管道的在线 清洗【7 驯。上海森松制药设备工程有限公司研制的c i p 在线清洗工作站，不仅可有多 种形态组合可供选择，还能利用电导率进行不同浓度清洗剂的自动配制和清洗效果 自动检测。国内在线清洗技术还处于发展不全面的水平，强化在线清洗意识，普及 在线清洗知识，加强在线清洗技术的理论研究，开发质优价廉的在线清洗设备，改 良在线清洗工艺，优化在线清洗成本，提高在线清洗技术的自动化程度，是目前国 内工程技术及装备行业的一个重点【1 0 】。 1 2 1 常用在线清洗技术 ( 1 ) 电水脉冲技术 电水脉冲技术已在一些欧洲国家应用和发展，该项技术清除污垢是靠高压电能 量引起的壁面金属变形破坏污垢结构。高电压在液体中放电，冲击能量形成液压流， 这种能量可以使金属产生塑性变形。 ( 2 ) 胶球在线技术 上世纪8 0 年代，国外热电行业凝汽系统开始引入胶球清洗技术，并得到良好发 展。受微压的海绵胶球在流体推动下借助弹力研削壁面污垢，达到清洗效果。经过 不断改革，现应用的换热器管程胶球在线清洗技术在原始技术基础上结合了流体定 向切换和胶球收放，开发了胶球在线清洗整套清洗装置。该装置的成功应用使得清 洗操作变得简单，减少了拆装设备等额外的成本，延长了换热器高效运行的时间【l l 】。 ( 3 ) 管内插入物技术 管内插入物技术与胶球清洗技术原理相类似，在流体作用下，插入物会产生沿 2 第一章绪论 各个方向上的振动，增大管内流体扰动以清除污垢。此技术也可用来抑制污垢的形 成，是很好的防垢措施。通常，在流速为0 3 一l m ，s 的低流速工况下利用此方法，8 0 的污垢可清除干净，提高流速清洗效果更佳，这种清洗技术明显适用于流体介质粘 度高、杂质多、容易形成污垢的情况。需要注意的是，插入物的振动一定程度上会 损伤壁面。 图1 - 1 管内插入物在线清洗技术 f 嬉l - l o n f i n ec k i n gb y t u b e i n “ ( 4 ) 超级清洗技术 超级清洗技术英文名称为s u p e rc l e a i l i n gs y s t e m ，简称s c s 技术。该项技术主 要利用原有设备建立热循环，循环介质以催化柴油为主辅以清洗药剂，对热交换器 进彳盘线清洗。清洗废液可直接与原油混合，回炼利用；常压蒸馏装置热交换器污 垢大多是重质油垢，这种污垢粘性虽大但易溶于柴油，经过回炼加工仍可再用，保 证无废水、废液产生，节能效果显著。 1 1 2 2 国内外在线清洗技术应用发展现状 周期性清除表面污垢是保持换热器在运行阶段高效率的必要手段，这就导致定 期的停工停产，增加了不必要的劳动强度，致使维修成本明显提高。国外对换热器 清洗技术极为重视，组织专业的清洗公司。针对不同的运行环境，采取最适合的清 洗方法，并研究了专门的清洗设备和工具，如化学清洗车、管束拔出装置等。2 0 0 0 年以前，我国石化行业遇到换热器堵塞往往会在停工检修时，采用蒸汽或水力冲洗 等机械除垢方法来进行处理，高压水射流清洗技术被普遍采用。科技不断进步，现 在高压水射流清洗不再是企业解决换热器堵塞问题的唯一方法，各种在线清洗技术 和防垢技术已越来越多的投入应用【l 习。 中国蓝星集团是中国现代清洗业的鼻祖，是一家技术门类齐全、装置在国内处 领先水平的清洗工程公司。“六五”以来，石化、电力、冶金等行业中的国家重点大 型成套装置的清洗工程均由蓝星集团承担，蓝星集团的工业清洗剂年销售量长期稳 居全国第一。上海蓝星清洗公司致力于化工设备的在线清洗，如大型装置开车前清 洗、设备维护维修在线清洗、化工厂各种设备( 如反应釜、吸收塔、再生塔、合成 塔、工艺管线等) 清洗、防腐等。 豇 北京化工大学硕士学位论文 江苏天鹏石化特种工程有限公司引进前面所述的s c s 技术，并获得了可观的经 济效益。2 0 0 4 年中国石油大庆石化分公司炼油厂采用在线化学清洗获得成功。2 0 0 7 年，中国石油化工股份有限公司洛阳石化分公司炼油厂运用s c s 技术清洗了常减压 蒸馏装置，效果显著。沈阳石蜡化工有限公司对黏泥淤积较多的换热器进行了清洗， 采用物理清洗和化学清洗相结合的在线清洗技术：将空气鼓入换管程，搅动水流， 利用水中气泡对管壁进行冲击，使沉积物破碎松散脱离壁面；建立一个相对封闭的 循环系统，加入清洗化学品，并不断调整及监测。据粗略估算，在月盈利在5 0 0 万 元的企业中，如果停车检修一周，会造成1 0 0 多万元的利润损失，而在线清洗仅花 费了1 万多元，经济效益十分显著。 在线清洗技术在石化行业的成功应用，结束了必须停工处理常减压蒸馏换热器 结垢的历史，为保证常减压装置长周期运行，降低检修成本提供了较好的方法。与 传统的机械清洗相比，不仅可以有效解决装置冷却器结垢堵塞，更重要的是可以大 幅节约清洗时间。因此，在线清洗技术在石化行业的应用具有重要的现实意义，经 济环保，安全可靠，具有广泛的应用前景u 孓川。 1 3 清洗技术存在的主要问题 近十多年来，传统污垢清除技术得到不同程度发展，一些新兴技术和其他领域 的技术也为除垢添加了新的手段和设备，如碎冰清管技术( i c e p i g g i n g ) 、空气爆破 清洗技术、兆赫超声清洗技术、激光清洗技术【15 】等。但是，这些新技术还没有在换 热设备污垢清洗中推广应用。在除垢技术的发展应用和设备完善方面，已经取得了 很大进展，但是在清洗机理和清洗策略方面的研究还甚少。因而，大多是盲目清洗， 没有将除垢策略当作换热设备运行维护手段【1 6 】。目前换热设备清洗方法存在以下这 些问题： ( 1 ) 换热设备在拆卸或吊装过程中，需要大型吊车和拖板车配合，对设备的管 束和折流板损伤很大，