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焦化換熱器酸洗的優(yōu)化與應(yīng)用

文檔作者：王影李少源孫寶東文檔來(lái)源：燃料供應(yīng)廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月08日
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8 南鋼科技與管理 2013年第1期
焦化換熱器酸洗的優(yōu)化與應(yīng)用
王 影 李少源 孫寶東
(燃料供應(yīng)廠)
摘 要：焦化廠使用的換熱器很大一部分與水進(jìn)行直接接觸，器內(nèi)流道結(jié)垢和附著的粘泥成為影響換熱效率的
一個(gè)主要問(wèn)題。本文利用改進(jìn)的酸洗方式進(jìn)行換熱器清洗，解決換熱器效率低的問(wèn)題，延長(zhǎng)換熱器使用壽命。
關(guān)鍵詞：清洗換熱器水垢粘泥效率
Optimization and Application of Pickling for Heat Exchanger at Coking Plant
W ang Ying Li Shaoyuan Sun Baodong
(Fuel Supply Plant)
Abstract：Heat exchanger contacts with water directly，the passage scaling and attached slime in heat exchanger affect
the heat transmission．The pickling way has been improved to solve the prodem of low efficiency and prolong the service
life of heat exchanger．
Key words：cleaning；heat exchanger；scale；slime；efficiency
前言
在焦化煤氣凈化過(guò)程中，使用大量的換熱器，而
換熱器采用循環(huán)冷卻水(溫度在30～35℃)、低溫循
環(huán)冷卻水(溫度在16～18℃)作為冷卻介質(zhì)，在冷卻
水的閉路循環(huán)冷卻過(guò)程中，由于冷卻水的循環(huán)利用，
會(huì)產(chǎn)生一定量的粘泥，而且由于換熱器換熱后水溫
高，會(huì)產(chǎn)生大量的水垢，同時(shí)由于鋼板的氧化，鋼板
產(chǎn)生大量的鐵銹，而這些粘泥、水垢以及鐵銹會(huì)積留
在換熱器的內(nèi)壁流道內(nèi)，降低換熱器的換熱效果，影
響生產(chǎn)。椐文獻(xiàn)報(bào)道，為解決這些問(wèn)題，部分企業(yè)采
用了鹽酸、檸檬酸等酸洗的方式對(duì)換熱器進(jìn)行清洗，
但效果都不是很明顯，本文對(duì)這種傳統(tǒng)的酸洗方式
進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用于焦化換熱器的清洗。
1 影響換熱器效率的主要因素分析
換熱器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，效率會(huì)嚴(yán)重下降，影響
換熱器效率的三個(gè)主要因素為結(jié)垢、腐蝕以及產(chǎn)成
粘泥。
1．1 結(jié)垢生成
結(jié)垢是循環(huán)冷卻水在經(jīng)過(guò)換熱器的傳熱表面使
水溫升高時(shí)，水中鹽份溶解平衡遭到破壞，產(chǎn)生下列
反應(yīng)即水垢的生成：Ca(HCO )：=CaCO，+CO +
H：0，產(chǎn)生的CaCO 水垢沉積在換熱器的傳熱表面，
形成一層硬垢，使換熱設(shè)備的導(dǎo)熱性能下降，嚴(yán)重影
響換熱效率；其次設(shè)備主要材質(zhì)是碳鋼，其腐化產(chǎn)物
主要是氫氧化物以及鐵氧化物的水化物，呈膠體狀，
穩(wěn)定地懸浮于水中，但當(dāng)通過(guò)熱交換器時(shí)易在受熱
面膠體相互凝集沉淀，沉淀物主要是Fe，0 ，因?yàn)?
Fe 0 的不連續(xù)性以及不致密性而對(duì)金屬無(wú)保護(hù)效
用，因?yàn)樗拇判?、粘附力?qiáng)且比重大，形成污垢。
1．2 腐蝕反應(yīng)
換熱器的鋼板與水中的氧氣起反應(yīng)而發(fā)生腐
2013年第1期 南鋼科技與管理 9
蝕，其反應(yīng)如下：Fe+0：+H 0=Fe(OH)，。水在濃
縮過(guò)程中，各種鹽類(lèi)的濃度相應(yīng)增加，當(dāng)cl一以及
s0 一離子濃度較高時(shí)，會(huì)使金屬表面的保護(hù)膜的防
腐性能降低，尤其是cl一離子半徑小、穿透性強(qiáng)，容易
滲透保護(hù)膜增加其腐蝕反應(yīng)速度，加速鋼板的腐蝕。
1．3 粘泥產(chǎn)生
焦化循環(huán)冷卻水中的微生物可分為球菌、真菌
及藻類(lèi)，長(zhǎng)期循環(huán)的水系統(tǒng)中，其鹽分、PH值、溶解
氧等比例適合微生物生殖，若未能得到有效控制，微
生物不斷滋生，并分泌出大量粘液，將水中不溶性雜
質(zhì)粘結(jié)在一起，產(chǎn)生粘泥附著于設(shè)備以及管道的內(nèi)
表面，阻礙水的流動(dòng)以及系統(tǒng)熱交換，且在粘泥沉積
的地方往往會(huì)造成沉積物下腐蝕。
基于上述影響換熱器效率的原因，很多的焦化
廠采用酸洗的方法對(duì)換熱器進(jìn)行清洗，雖然取得一
定效果，但離原始的設(shè)計(jì)要求相差甚遠(yuǎn)，不能滿足工
藝要求，因此我廠對(duì)換熱器酸洗方式進(jìn)行改進(jìn)和完
善，取得了很好的效果。
2 工藝的優(yōu)化
2．1 預(yù)處理
換熱器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后在流道內(nèi)粘泥會(huì)比較均勻
的沉積在器壁上，往往在水垢和鐵銹的表面附著著
一層粘泥，當(dāng)換熱器采用酸洗時(shí)，正因?yàn)檎衬嗟拇?
在，粘泥隔斷了水垢、鐵銹與酸溶液的接觸，起到了
保護(hù)膜的作用，使酸與水垢、鐵銹無(wú)法充分接觸反
應(yīng)，導(dǎo)致?lián)Q熱器酸洗效果差。因此，酸洗前應(yīng)對(duì)換熱
器流道內(nèi)的粘泥進(jìn)行預(yù)處理，清除表面的粘泥。
1)從換熱器閥門(mén)處斷開(kāi)換熱器冷卻水進(jìn)水管
道，改變換熱器冷卻水的進(jìn)出水管的流向，由進(jìn)水管
變?yōu)槌鏊?，出水管變?yōu)檫M(jìn)水管，對(duì)換熱器進(jìn)行反沖
洗，初步對(duì)內(nèi)壁上的粘泥進(jìn)行沖洗。
2)停止反沖洗，采用臨時(shí)性軟管從換熱器原有
的出水管上的排氣口處接入一路氮?dú)猓瑧?yīng)用氮?dú)?壓
力在0．8 MPa)從換熱器的冷卻水排氣口進(jìn)入，再?gòu)?
冷卻水進(jìn)水口排出，使用氮?dú)鈱?duì)流道內(nèi)壁上的粘泥
進(jìn)行清掃。
3)在氮?dú)忾_(kāi)啟過(guò)程，再稍微打開(kāi)換熱器的冷卻
水出水管閥門(mén)，使少量的水進(jìn)入換熱器，與氮?dú)庑纬?
氣液混合氣，利用高壓氮?dú)鈳?dòng)冷卻水對(duì)內(nèi)壁上的
粘泥進(jìn)行沖刷清洗，把積留在表面的粘泥帶走，把部
分沉積不牢的水垢沖刷帶出，從而達(dá)到清除粘泥的
目的。圖1為換熱器原有的工藝圖，圖2為預(yù)處理
工藝流程圖，圖3為氮?dú)夂退旌虾蟮臍庖呵逑凑?
泥的流向示意圖。
冷卻水管排氣口
換熱器冷卻水進(jìn)水
換熱器反沖水出
圖1 換熱器原裝圖
圖2 換熱器預(yù)處理工藝接管圖
出術(shù)口
水進(jìn)口
2．2 酸洗工藝
換熱器經(jīng)過(guò)預(yù)處理粘泥后，進(jìn)入酸洗階段，酸洗
10 南鋼科技與管理 2013年第1期
水氣流流向
換熱器鋼板
圖3 氮?dú)夂退畾鉀_洗示意圖
采用濃度為4％ ～5％ 的鹽酸溶液進(jìn)行清洗，同時(shí)加
入緩蝕劑Lan一826，其濃度控制為0．2％ ～0．5％ ，酸
洗系統(tǒng)采用臨時(shí)性軟管線連接。為了保證酸洗效
果，以免循環(huán)液走短路造成清洗死角，工藝采用低進(jìn)
高出的進(jìn)液方式，加酸桶采用敞口桶，以保證生成的
CO 能及時(shí)逸出。在換熱器的另外一管路通過(guò)放散
管由高到低的方式接人一路臨時(shí)蒸汽管，通過(guò)在這
路管路可以根據(jù)清洗的情況適當(dāng)對(duì)清洗液進(jìn)行加
熱，在加酸桶進(jìn)行溫度測(cè)定，控制回液溫度在
40～50℃ ，加快其反應(yīng)速度，提高清洗效果，冷凝下
來(lái)的蒸汽冷凝水通過(guò)換熱器低處的出口管排出，清
洗管道連接循環(huán)工藝圖如圖4所示，通過(guò)間接的加
熱清洗液有著以下優(yōu)點(diǎn)：
1)當(dāng)清洗液循環(huán)后，換熱器另一側(cè)管路通過(guò)蒸
汽對(duì)清洗液進(jìn)行間接加熱，不會(huì)增加清洗液的總?cè)?
液量，避免過(guò)多的蒸汽冷凝水進(jìn)入清洗液中，造成清
洗液容量多。
2)相比直接蒸汽進(jìn)入清洗液的加熱方式，這種
間接加熱方式產(chǎn)生的蒸汽量少，清洗液不會(huì)逸出大
量酸氣，而蒸汽直接進(jìn)入清洗液會(huì)造成蒸汽夾帶大
量酸液逸出的現(xiàn)象，污染周?chē)沫h(huán)境。
3)間接加熱比較均勻，溫度容易控制。
目灌蕾
圖4 酸洗循環(huán)工藝流程圖
2．3 酸洗后的處理
換熱器經(jīng)過(guò)酸洗結(jié)束后，對(duì)清洗液進(jìn)行處理，離
心泵繼續(xù)運(yùn)行，溶液繼續(xù)循環(huán)，定期通過(guò)在加酸桶投
入固體NaOH進(jìn)行中和，并在回液中測(cè)定循環(huán)液的
PH值，直到溶液PH值達(dá)到7后停止加NaOH，把清
洗液收集送人鼓冷區(qū)域的氨水放空槽，回氨水系統(tǒng)，
最后隨氨水到蒸氨處理，在加酸桶繼續(xù)加干凈的循
環(huán)水，使換熱器內(nèi)的清洗液得到全部更換清除。
3 應(yīng)用效果分析
清洗后，臨時(shí)性接的管道全部拆除，恢復(fù)原有的
管道連接，通過(guò)實(shí)際的投入使用，換熱器的換熱效果
得到明顯的改善，接近原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，取得了很好
的效果(見(jiàn)表1)。
1)從換熱器的循環(huán)冷卻水進(jìn)出口管道處觀察，
表面的水垢和鐵銹已經(jīng)被清除，呈現(xiàn)出鐵的本來(lái)
色澤。
2)從換熱器介質(zhì)的溫差來(lái)看，介質(zhì)的進(jìn)口溫度
與出口溫明顯增加，溫度差得到明顯的拉大，這說(shuō)明
在同樣的介質(zhì)溫度和流量下，介質(zhì)交換的熱量得到
很大的提高，換熱效率得到提高。
3)介質(zhì)出換熱器后的溫度得到控制，接近了設(shè)
計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值。
4)從換熱器進(jìn)行酸清洗前后的冷卻水流量來(lái)
看，流量得到提高，清洗后冷卻水流量相比提
高40％ 。
表1 一段貧油冷卻器清洗前后數(shù)據(jù)對(duì)比表
一段貧油冷卻清洗前后各項(xiàng)數(shù)據(jù)(每臺(tái))
參數(shù)
設(shè)計(jì)值 清洗前 清洗后

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