板殼式換熱器除垢清洗

                                 板殼式換熱器除垢清洗

                               楊　靈1　孫豐海2　賈艷秋1

    (1·藍(lán)星環(huán)境工程有限公司,北京101318; 2·山東華魯恒升化工股份有限公司,山東253024)

    摘　要：板殼式換熱器是一種新型高效節(jié)能換熱器,兼有管殼式換熱器和板式換熱器的特點(diǎn)。本文介紹了山東華魯恒升公司板殼式換熱器的除垢清洗,對(duì)清洗準(zhǔn)備、藥劑選擇及清洗過程注意事項(xiàng)等進(jìn)行了介紹。

    關(guān)鍵詞：新型換熱器;板殼式換熱器;除垢;清洗

    中圖分類號(hào)：TQ051·5　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

    文章編號(hào)：1671-8909(2009)05-0034-04

    華魯恒升大氮肥裝置合成氨壓縮機(jī)終端水冷器(換熱面積為1 602m2),是采用國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造的板殼式換熱器(見圖1)。

              

    該設(shè)備是由低合金鋼圓筒形殼體和方形不銹鋼板束塊構(gòu)成;其中板束是由步進(jìn)式模壓成型0·7mm厚的LT型波紋板片組焊成板管[2](見圖2)。

              

    1·板殼式換熱器的特點(diǎn)

    板殼式換熱器具有傳熱效率高的特點(diǎn),其物料在板管內(nèi)流動(dòng),以波紋板為換熱界面,板束四周外有支撐板加固。冷卻介質(zhì)和被冷卻介質(zhì)分別在板束內(nèi)和其外殼間形成的板程、殼程間以錯(cuò)流、逆流等形式換熱;由于波紋板片僅為0·7mm厚,所以傳熱效率很高,換熱效率是同體積管殼式換熱器的2~3倍。

    由于此設(shè)備是國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的,無案例可查,因此在設(shè)備檢修時(shí),通過板殼式換熱器兩端法蘭口觀察,對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步的了解,內(nèi)部橫向部面示意如圖3所示。

            

    從法蘭口觀察,發(fā)現(xiàn)設(shè)備堵塞結(jié)垢情況嚴(yán)重,其中板殼式換熱器循環(huán)水入口板束上堆積了大量的塑料碎片、碎布、石子等雜物,部分板管間隙被黏泥和水垢堵死;而且換熱器內(nèi)有滋生微生物,且伴有惡臭味。由于板管間隙只有2~3mm,所以板殼式換熱器循環(huán)水流通截面積大大減少,導(dǎo)致通過板程的循環(huán)水量降低且嚴(yán)重分布不均,換熱效能下降,影響到安全生產(chǎn)。

    剝?nèi)〔糠炙缸鋈芄笢y(cè)驗(yàn),得知水垢基本上是碳酸鹽類垢。根據(jù)板殼式換熱器的特點(diǎn),綜合考慮板殼式換熱器在實(shí)際操作上的壓力降較小,必須保證板程壓力始終不高于殼程壓力0·5MPa;清洗操作要穩(wěn),防止因驟冷、驟熱、沖擊等使板片變形損壞,選擇科學(xué)有效的清洗工藝非常關(guān)鍵。

    2·板殼式換熱器的除垢清洗[2]

    2·1　化學(xué)清洗工藝

    建立臨時(shí)密閉清洗系統(tǒng),板殼式換熱器上安裝排空、導(dǎo)淋;采用全充滿、大流量強(qiáng)制循環(huán)工藝。主要清洗步驟如下:

    水沖洗—殺菌滅藻/黏泥剝離—水沖洗—酸洗除垢—中和鈍化。

    2·2　化學(xué)清洗前的準(zhǔn)備

    1)人工清理

    拆除板殼式換熱器兩端法蘭,人工清理板束上堆積了的塑料碎片、碎布、石子等雜物,檢查換熱器完好情況。

    2)清洗系統(tǒng)的建立

    在各系統(tǒng)化學(xué)清洗前,將被清洗系統(tǒng)中不允許參與化學(xué)清洗的部件,如流量計(jì)(孔板)、調(diào)節(jié)閥、壓力表、溫度計(jì)等測(cè)試、測(cè)量?jī)x表、過濾網(wǎng)、過濾器芯及單向閥芯等在經(jīng)過設(shè)備方的同意后拆除。按循環(huán)水的生產(chǎn)工藝流向配置進(jìn)回路,并且在進(jìn)回路上安裝壓力表,控制壓力降。為了檢查化學(xué)清洗效果和監(jiān)測(cè)腐蝕速度,在循環(huán)系統(tǒng)中分別安裝監(jiān)測(cè)管段和腐蝕掛片。監(jiān)視管段上污垢應(yīng)與被清洗設(shè)備污垢相同。試片材質(zhì)應(yīng)與被清洗設(shè)備材質(zhì)相同,試片在清洗前放入,清洗后取出,并計(jì)算出清洗過程的平均腐蝕速度。

    3)板殼式換熱器充氮?dú)獗Ｗo(hù)

    將換熱器殼程連接管線隔離,向殼程充氮?dú)?·1~0·2MPa密閉保護(hù),防止清洗過程中殼程與板程形成壓力差,使得板片變形。

    4)公用工程條件

    (1)水:根據(jù)清洗質(zhì)量及設(shè)備材質(zhì)的要求選用,脫鹽水、流量大于80m3/h為宜。

    (2)電:三相(380V),單相(220V)。

    (3)蒸汽:壓力0·3~0·5MPa,流量6~8t/h。

    (4)氮?dú)?純度大于99%,干燥、無油、壓力為0·1~0·4MPa。

    2·3　清洗程序及操作說明

    2·3·1　水沖洗及系統(tǒng)試漏

    水沖洗及試漏的目的是除去系統(tǒng)中的疏松、脫落的污垢,并在模擬清洗狀態(tài)下對(duì)臨時(shí)接管處泄漏情況進(jìn)行檢查。水壓檢漏試驗(yàn)時(shí),將全系統(tǒng)注滿水,調(diào)節(jié)出口回水閥門,嚴(yán)格控制泵壓到0·2~0·3MPa,檢查系統(tǒng)中焊縫、法蘭、閥門、管段連接處泄漏情況并及時(shí)處理,使系統(tǒng)成密閉系統(tǒng),以保證清洗過程的正常進(jìn)行。

    2·3·2　殺菌滅藻/粘泥剝離

    水沖洗試漏合格后,讓系統(tǒng)循環(huán)正常,逐漸升溫到40~45℃;加入LX-W58殺菌滅藻劑、LX-W56粘泥剝離劑各200~300mg/L,時(shí)間為24~48h。定時(shí)排空導(dǎo)淋,間隔1h/次;分析化驗(yàn)藥劑濃度,間隔1h/次,當(dāng)清洗液濃度變化不大時(shí),再循環(huán)2h即可結(jié)束。

    2·3·3　水沖洗

    殺菌滅藻/粘泥剝離步驟完成后進(jìn)行水沖洗,溫度控制在40~45℃,流速控制1~1·2m/s;定時(shí)排低點(diǎn)導(dǎo)淋, 15min/次。當(dāng)沖洗水澄清時(shí),結(jié)束水沖洗。

    2·3·4　酸洗除垢

    酸洗的目的是利用酸洗液與污垢類物質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng),生成可溶物,使設(shè)備表面清潔。酸洗液配制完成泵入系統(tǒng)后檢查系統(tǒng)是否全充滿,進(jìn)行正常清洗,并定期切換正反向;在循環(huán)過程中每隔一定時(shí)間進(jìn)行排污和放空,以避免產(chǎn)生氣阻和導(dǎo)淋堵塞,影響清洗效果;定時(shí)取樣分析,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)酸洗液濃度、鐵離子含量基本達(dá)到穩(wěn)定,監(jiān)測(cè)管段污垢已經(jīng)完全除盡,呈金屬本色時(shí),即為終點(diǎn),可結(jié)束酸洗。

    工藝條件:溫度40~45℃;流速0·2~0·3m/s;時(shí)間4~6h;主要藥劑: LX-056A除垢劑、緩蝕劑Lan-826、還原劑等。

    2·3·5　酸洗后水沖洗

    酸洗結(jié)束后,排凈酸液,用40~45℃熱水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開路沖洗,去除殘留在系統(tǒng)中的酸液和洗落的顆粒,沖洗流速控制在1~1·2m/s,不斷輪換開啟系統(tǒng)中導(dǎo)淋以便使沉積在低點(diǎn)的雜物,殘液排凈。當(dāng)出水pH近中性,進(jìn)出水水質(zhì)基本穩(wěn)定后即可結(jié)束沖洗。

    2·3·6　漂洗

    采用稀的檸檬酸與殘留在系統(tǒng)中的鐵離子絡(luò)合,且除去水沖洗過程中可能生成的浮銹,以減低系統(tǒng)內(nèi)的鐵離子含量,保證鈍化效果。當(dāng)漂洗液濃度和總鐵離子濃度基本平衡時(shí),即可結(jié)束漂洗。工藝條件:溫度85±5℃;流速0·2~0·3m/s;時(shí)間1·5~2h;主要藥劑:檸檬酸、緩蝕劑、氨水等。

    2·3·7　中和鈍化

    為了防止酸洗后處于活性狀態(tài)的金屬表面重新氧化而產(chǎn)生二次浮銹。要求此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)鐵離子濃度不高于300ppm,鈍化液要充滿系統(tǒng),鈍化過程應(yīng)注意定時(shí)排空和排污。

    工藝條件:溫度50~60℃;

    流速: 0·2~0·8m/s;

    時(shí)間: 4~6h;

    pH 9·0~10·0;

    主要藥劑:Na3PO4、氨水、NaNO2等。

    2·3·8　人工清理檢查

    鈍化結(jié)束、排盡鈍化液。開端蓋對(duì)沉積在設(shè)備底部的沉積物進(jìn)行人工清理。清理完畢后,在微正壓(0·1~0·2MPa)狀態(tài)氮?dú)夥獯姹Ｗo(hù),直至開車使用設(shè)備。

    2·4　清洗后廢液處理

    化學(xué)清洗廢液的排放符合國(guó)家GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。酸堿液中和至pH6~9,然后排入廠方污水處理池或用槽車運(yùn)至專業(yè)污水處理廠處理,各階段沖洗水排入廠方污水處理池。

    2·5　清洗質(zhì)量驗(yàn)收

    通過清洗施工,清洗效果符合HG/T2387—2007《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,被清洗表面呈金屬本色,無二次浮銹;除垢率≥95%以上;碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試片的腐蝕率≤6g/(m2·h),不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)試片的腐蝕率≤1g/(m2·h)。對(duì)換熱器做24h水壓試驗(yàn),合格。

    3·結(jié)束語

    此為首次板殼式換熱器清洗,要認(rèn)真察看此類設(shè)備相關(guān)資料,了解設(shè)備生產(chǎn)工藝,進(jìn)一步察看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況;對(duì)設(shè)備垢樣認(rèn)真分析,拿出安全可靠的清洗方法非常關(guān)鍵。

    我們?cè)诎鍤な綋Q熱器的清洗也有不足之處,因?yàn)榍逑幢玫牧髁亢驼Ｉa(chǎn)時(shí)DN800mm管線循環(huán)水的流量相差太大,部分脫落的垢和雜質(zhì)無法帶出,然后沉積在換熱器封頭處,將DN20mm導(dǎo)淋口堵塞,使得清洗結(jié)束死角排液困難。

    施工結(jié)束后我們向設(shè)備管理方提出兩點(diǎn)建議:

    1)改善循環(huán)水質(zhì),板殼式換熱器循環(huán)水入口加裝過濾網(wǎng);

    2)換熱器封頭DN20mm導(dǎo)淋改造成DN80mm,這樣可將濾網(wǎng)過濾下來的塑料碎片、碎布、石子等雜物沖出,防止板殼式換熱器板程損傷、堵塞,影響換熱效能。

    參考文獻(xiàn)

    [1]任建新·化學(xué)清洗[M]·蘭州:甘肅科學(xué)技術(shù)出版社,1993: 205-206.

    [2]周夏,張克鋒,孫新華·板殼式換熱器在大型氮肥裝上的應(yīng)用[J]·化肥設(shè)計(jì), 2007, 45(2): 46-47.