摘 要 针对氛碱工业冷却水系统钢制换热器的破酸盐垢,介绍了以盐酸为清洗介质的循环酸洗工艺,包括使用药剂质量及标准、清洗工艺过程及注意事项。实戏证明,该工艺比较成熟。 关键词 碳钢 碳酸盐垢 清洗 工艺 氯碱企业的换热设备较多,冷却介质都为工业用水闭路循环使用。换热设备一旦结垢,会影响设备的传热效果;引起金属传热面超温失效;诱发腐蚀;甚至造成冷却系统堵塞,威胁安全生产,故换热设备的及时清洗势在必行。我厂的换热设备绝大多数为碳钢,垢种为碳酸盐垢,故重点介绍以盐酸为清洗介质的循环酸洗工艺。
1 药剂质量及标准
1.1 清洗溶剂盐酸 要求所选用的溶剂对污垢有良好的溶解作用,不含对设备结构材料、对设备重新投人使用和清洗过程有害的物质,对设备材料的腐蚀可用缓蚀剂有效地抑制。根据上述要求,采用盐酸对碳酸盐垢进行清洗最为适宜,不仅酸洗效率高,而且不易产生氢脆和孔蚀。盐酸质量标准应满足GB320 - 93的要求:总酸度≥31%,铁含量≤0.01%,砷含量≤0.0001%,灼烧残渣≤0.15%,氧化物≤0.01%。
1.2 缓蚀剂乌洛托品(六次甲基四铵(CH2)6N4) 在筛选缓蚀剂时,应着重于在清洗温度范围内,该缓蚀剂保持稳定;在所有的介质及规定的清洗条件下,该缓蚀剂能保证被清洗的材料无晶间腐蚀倾向,无选择性腐蚀,无脱成分腐蚀,无孔蚀。在上述前提下,力求均匀腐蚀速度尽量低,对于强腐蚀介质如盐酸,应低于5g/(m2.h)。乌洛托品是传统酸洗缓蚀剂,要求质量标准:纯度≥98%,铁与C1-等质量含量≤0.005%。
1.3 钝化剂磷酸三钠 磷酸三钠是传统的钢铁钝化剂,它常与NaOH配合使用,使钢铁表面形成一定量的磷酸盐钝化膜磷酸三钠的质量标准:纯度≥98% ,含NaCl≤0.4%。
2 循环酸洗工艺过程
2.1 循环酸洗过程 2.1.1 准备工作欲清洗设备先与系统隔离,并与—酸洗循环管路连接,检查酸洗循环泵是否处于正常工作状态。
2.1.2 清洗液的配制首先在酸贮槽中注人工业水,开启循环泵将水打人所洗换热器中,当水可以正常循环时停止加水,根据注人的总水量,计算需要加人的缓蚀剂及盐酸量。缓蚀剂乌洛托品为0.3%-0.35%,再将盐酸连续加人酸贮槽,使盐酸浓度控制在4%一8%,最高不超过10%。此时泵必须继续循环,使酸、缓蚀剂及水混合均匀,不致造成局部酸太浓,使缓蚀剂失效。
2.1.3 循环酸洗在循环酸洗过程中,每15min取盐酸溶液进行化验,以掌握酸浓度下降幅度,以便及时补酸,当酸浓度低于2%时补充盐酸至规定范围,以保证酸洗质量。在水垢的清洗中,C02析出时的鼓泡和崩解、剥离垢的作用会加速清洗,如果反应过 分激烈则暂时停泵,待反应缓和后再送酸。在含氧化铁高的垢清洗过程中,清洗液中Fe3+升高将破坏缓蚀剂的缓蚀作用,使金属表面产生点蚀。通常向酸洗液中加人0.05%一0.1%的联氨,使Fe3+还原为Fe2+ ,Fe3+的质量分数控制在0.03%以下。
2.1.4 停止酸洗当两次化验之间盐酸浓度相差小于0.1%,基本上无C02气体产生;Fe2+质量分数上升达到一稳定值即可停止酸洗。
2.1.5 水冲洗用空压压出酸洗液,并用清水置换,使声值上升至6-7。
2.2钝化工艺过程 酸洗结束后,钝化过程应立即开始,酸洗液配制相同,此时泵循环使用,在清水中加人NaOH溶液,使溶液PH值≥12,然后加人1%一2%的磷酸三钠。常温下循环钝化4一6h。钝化结束后,用空压机压出钝化液,与酸洗液中和,声值达标时排人下水。
3 注意事项 3.1 循环酸槽与换热设备冷却系统的连接过程中,注意循环酸洗液应低进高出,以防循环液走短路,造成水垢清洗留有死角。
3.2 回循环槽的酸管最好用短节法兰连接在循环槽上,若为夹布胶管等软管插人循环槽中,末端一定要坠重物。因为酸洗过程中大量的Co2气体会使下酸管产生剧烈震荡,易从循环槽中跑出,导致喷酸伤人事故。 3.3 酸洗液的浓度不宜太低或太高。酸浓度太低,除垢效果不好;若酸浓度太高,会增加设备、管道腐蚀,且当水垢厚度≥3mm以上时,水垢会崩解、剥离、脱落而来不及溶解,脱落的垢片会堵塞设备或管道,使循环酸洗中止。
3.4 循环速度以0.2一0.5m /s为宜。提高清洗液的流速,对提高除垢率的作用不大,却使安装工作量加大,循环泵要求提高,采用此流速已能起到对酸液的更替搅动作用和对垢的冲刷、冲击作用。
3.5 循环酸泵应用耐腐蚀泵,扬程应大于换热设备的高度;循环酸槽的体积应能满足循环使用。
4 结束语 两年来的实践证明,该工艺比较成熟。它不仅提高了换热效果,节约能源,而且延长设备的使用寿命,保证设备的安全运行。