2010第四届焦化年会论文集 (54)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 259 螺旋板换热器 内 水垢的清 除 方法 李应超 （ 河南平煤天宏焦化公司 ，河南，平顶山， 467021） 【 摘 要 】 在我公司技术人员的指导下，对平顶山京宝焦化公司一螺 旋板换热器内 结垢情况进行实例分析，确定结垢的原因和清洗方法， 采用酸洗法对螺旋板 换热器 内的垢进行清除 ，经过 16 小时的连续清洗，螺旋板换热器内的 污 垢全部清除， 投入使用后， 换热效果令人满意。 【 关键词】 螺旋板换热器 水垢 碳酸钙 盐酸 缓蚀剂 京宝焦化公司现有年产 25万吨冶金焦炭的改良型 2 36六六型焦炉两座，日产煤气 104煤气初冷采用 直 接 冷却的初冷流程 。煤气进入初冷器 下部 与上部喷 淋 下来的循环氨水逆流接触，使焦炉煤气得到了降温和净化。 初冷器底部流出的热氨水和冷凝液经水封槽进入循环氨水澄清池，在澄清池内与煤焦油进行分离，澄清后的热氨水用泵送入 2台并联的螺旋板 换热器 （换热面积 200）与循环水换热，冷却后的氨水送至 初冷器循环使用。 2008年 5月份发现 初冷后的煤气 温度偏高， 一般 初冷后的煤气温度 均在 35以上（同期正常温度 26 32） ，严重影响到煤气后序净化和生产，经检查发现两台螺旋板换热器内 结垢 严重，垢厚 公司 决定立即除垢。 垢的形成 一般天然水中都溶解有重碳酸盐，这种盐是附着在水 冷却 设备上的 主要成分。在直接采用低温 水 冷却系统中，重碳酸盐的浓度很低， 一般设备不 结垢； 但在敞开式循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着蒸发浓缩而增加，当浓度达到过饱和状态时， 或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生 下列反应： +g( + 循环 水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离 逸出，促使上述反应向右进行， 这些钙、镁 离子的碳酸盐垢物会沉积在换热器表面 ， 形成致密的碳酸盐水垢。 垢的性质 水垢的组成成分比较复杂，通常都是以一种 化学成分 为主，同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。 不论何种水垢它的导热系数一般不会超过 m K）而钢材的导热系数 为 2.2 w/（ m K），可见水垢的形成，必然会影响换热器的传热效率，必 需将其清除掉。 别 水垢的成分 和确定去除的方法 常见 水垢一般 为 碳酸盐水垢、 硅 酸盐水垢和磷酸盐水垢，碳酸盐水垢外观为白色和灰白色，主要成分为碳酸钙，加盐酸可 分解 并生成大量气泡，酸溶液中几乎没有残渣； 硅 酸盐水垢其成分复杂主要是硅酸化合物，外观呈灰色， 透明，坚硬如石，在热盐酸中缓慢溶解，酸溶液中有颗粒样的残渣，一般可用硫酸清洗去除；磷酸盐水垢外观黄白色，能溶于硝酸中，一般 企业 不多见 ，多产生于以磷酸盐处理的水中。 针 对发上在此螺旋板换热器内的水垢， 我们在 换 热器内 取出 少量的水垢，放入 浓度为 6 8%的 盐酸中，酸液上方有大量的 二氧化碳 气泡产生， 10 水垢 全部溶解在酸液中。通过实 验我们断定水垢为碳酸 盐水垢 ，可用盐酸清洗 。盐酸容易与碳酸盐水垢发生化学反应，生成易 溶 的氯化物、气体二氧化碳和水，使水垢 得 以清除， 其反应如下： 2 010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 260 H)2 2酸除垢 期准备 换热器在酸洗之前，准备工作十分重要，这是关系到酸洗除垢成败的关键。归纳起来，主要做好一下几点工作： 先打开换热器结垢程的进出口管，检查换热器的结垢情况，取出垢样进行分析，根据水垢成分， 选取 相应的清洗介质。 出 具有代表性的垢样，放入配置好 6 8%的盐酸酸洗液中进行进行 溶 垢实验，以便确定酸洗时间、 盐酸 浓度和 酸洗 温度等条件。 据换热器的换 热面积和结垢的厚度以及换热器的容积，计算出盐酸、 缓 蚀 剂 和钝化液 的用量；另外，由换热器的容积合理确定酸液的循环量和循环槽的容积 大小 。 洗泵选用不锈钢耐酸泵，流量和扬程 要满足需要 （流速 1 s） ，泵的入口设 置 滤网，滤网的孔径为 3连接泵的 进出口软管要做到 随时互换 方便 （进口改为出口，出口改为进口）。 蚀 剂 的 投加和 作用 在酸洗过程中，盐酸与水垢作用的同时，也和金属本身发生作用，使钢铁溶解生成氯化亚铁 ，引起金属腐蚀。 2 为了减少酸洗对设备的腐蚀，在 加酸 之前，必须在 清洗液 中加入 缓蚀剂， 缓蚀剂在酸洗过程中与金属表面生 成 一层连续的、起隔离作用的吸附层，从而使金属和酸的反应受到 抑 制。配制的酸洗缓蚀液 ， 要 根据 清洗的设备容积 和 清洗液 量，计算出缓蚀剂的用量， 一次性 加入 清洗液 循环使用。 洗 除垢 根据换热器的容积，首先向循环水槽中注入一定量的清水， 在水中加入 08%的缓蚀剂（ 合理配入足量的缓蚀剂后，开泵循环运行， 在循环过过程中缓慢加入盐酸，注意观察回水管中的 二氧化碳 气泡产生情况 ，当气泡产生量过大，说明碳酸钙和盐酸反应剧烈，停止加酸。经过一段时间清洗后，产生的气泡 会 逐渐减少，这时 ， 可对循环液补充加酸，并根据气泡产生情况反复进行 加酸 。 毎 清洗 3 5h 后， 需 改变螺旋板换热器的清洗路线，把螺旋板换热器的入口改为出口，出口改为 入 口后继续加酸清洗。经过 16 个小时的清洗，我们再次向循环槽内加酸，但循环槽内的酸液上方 基本上没有二 氧化碳气泡产生，确定为除垢 终点 （有条件的 话 可化验循环酸液的浓度变化 情况，当酸液的浓度变化 很小， 说明除垢结束， 两次化验的浓度差 ） 另外，为了缩短洗垢时间，注意观 测 循环酸液的温度，如果温度低于 40 ，在螺旋板换热器的氨水程通入蒸汽加 热，要求循环酸液温度 控制 在 40 60 ， 最高不超过 65 。当酸洗 终点 确定后， 再 用清水把酸水置换出去，置换时间越快越好，最好不超过 30置换排水过程中，要每隔两分钟 用试纸检查排水的 ，当 为 4 置换 结束。 化 保护 钝化是酸洗过程中不可缺 少的一道工序，因酸洗除垢后，钢铁表面非常活泼容易和 H+反应形成二次腐蚀，因此需要钝化防腐处理 。他的目的在于一方面彻底消除螺旋板换热器中的酸液和残渣；另一方面使活化的金属离子恢复到原来状态，同时使金属表面形成防腐保护膜。 碳钢设备钝化通常采用磷酸盐钝化，在金属表面形成磷酸铁涂层 起到钝化防腐保护的作用 。 我们 在 此次除垢过程中， 采用的是磷酸三钠 和碳酸钠钝化处理 ，具体 的 钝化液 配置 和钝化 方法 如下： 磷酸三钠 1 2% 碳酸钠 1% 11 12（用氢氧化钠调 ） 钝化 温 度 70 80 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 261 钝化 时间 6 10h 钝化液 流速 s（在换热器内的流速） 意事项 先制定 详细周密的实施计划 ，按计划做好一切准备，备齐所需药品和化验 器材 。 排好 相 关人员的 分工，工器具配备 及各种必要的安全防护和急救措施。 循环酸槽注盐酸时，不宜过快，由于碳酸盐水垢和盐酸反应非常激烈，会产生大量的气泡，容易造成漫槽。 拆除的管道和分离部位要符合 清洗要求，洗涤后的废 酸液要进行中和处理后外排。 为了 防止 设备再次结垢，一定要 对循环水进行 水质 稳定 处理， 加入缓蚀阻垢剂，并定期杀菌，使循环水系统中的设备 在良好的状态下运行，减少检修次数，稳定生产， 这就需要单位 主管 领导树立 “ 安全第一，预防为主 ” 的思想，真正认识到水处理工作的重要性。 在生产中 就要 严格按 循环水的要求标准进行控制调节， 同时要 配备专 职水处理操作工和化验人员，并建立健全水处理岗位和化验岗位责任制 。 水处理操作工应忠于职守，认真操作；化验人员应定期抽检水质情况，及时向水处理操作工通报，使其及时得以调整，确保水质的合 格 ，才能避免循环水冷却设备结垢 。 酸洗过程中一定要注意加酸量和 酸洗除垢 终点，避免酸量加入过大 反应剧烈， 造成 大量的二氧化碳气泡 产生 ， 发生漫槽事故 ； 另外 ，酸洗终点的控制和 提高 除垢速度，是为了 减少 和降低 对设备的 酸 腐蚀。 操作 中加药要 规范， 化验要 准确， 生产 中应 及时观 测 循环冷却 水的温度、硬度、碱度和 ，一定按标准要求操作，避免水垢形成影响生产。 次清垢 不但为企业 节约 了费