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金属换热器与四氟换热器清洗工艺大比较

上传时间:2016-05-31 11:16:25阅读次数:编辑:欧足联官网原创
陕西瑞特热工主营欧足联官网,欧足联官网,钢衬氟反应釜,聚四氟乙烯电加热器,四氟换热器,电镀槽,欧足联官网,全自动电镀生产线等设备及工装。

本文主要从清洗工艺上对金属换热器和四氟换热器做以比较。

换热器结垢对换热效率直接的影响如下:

结垢使换热器热交换效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生产成本上升

热交换设备中结生的污垢,随着化学成分的不同,其导热系数也有较大的差异。污垢的导热系数一般在为0.4-0.6kcal/(m·h·℃)之间即0.464-0.696W /(m·K),仅为钢铁导热系数的1/40-1/80。是铜导热系数的1/300。也就是说,1mm厚水垢的传热能力和40-80mm厚钢板、300mm厚铜板差不多。因此维护换热器清洗非常重要。

换热器清洗方法

根据清洗方法的不同,主要清洗方法为物理清洗和化学清洗。无论金属换热器还是四氟换热器都可以进行污垢清洗,区别只是在于清洗方式、换热器清洗剂等的选择。

利用力学、声学、光学,电学、热学的原理,依靠外来能量的作用,如机械摩擦,超声波、负压、高压冲击,紫外线,蒸汽等去除物体表面污垢的方法叫物理清洗

依靠化学反应的作用,利用化学药品或其它溶剂清除物体表面污垢的方法叫化学清洗。如用各种无机或有机酸去除物体表面的锈迹、水垢,用氧化剂去除物体表面的色斑,用杀菌剂、消毒剂杀灭微生物并去除霉斑等。

物理清洗和化学清洗都存在着各自的优缺点,又具有很好的互补性。在实际应用过程中,通常都是把两者结合起来使用,以获得更好的清洗效果。

 

下面大家先以金属换热器为例了解换热器清洗的具体工艺步骤:

一、清洗前准备工作

1)了解换热器的结构规格。材质、容积、性能、介质、工艺条件、使用情况和清洗范围等,查看设备有无变形、堵塞、泄漏等异常情况。

2)掌握设备的结垢腐蚀程度。采集垢样并进行垢样化学成份的全分析和溶垢试验。

3)查看公用工程条件状况,具体水、电、蒸汽、氮气等规格及数量能否满足清洗需要,接点位置及距离泵站距离。

4)废液的处理要求及排放地点。

5)清洗现场有无交叉作业,地面状况、照明情况,清洗泵站和清洗原料的具体位置摆放。

6)根据具体清洗现场状况确定清洗过程中是否需要特殊工具仪器

7)根据分析和实验结果。选择合适的化学清洗工艺条件。

8)进行清洗系统的设计。根据具体情况,把被清洗部分与其它部位隔开;寻找合适的清洗荆进出口和排污口设计临时的连接管线和监测管线。

9)根据所确定的清洗工艺和系统设计,进行备料。包括清洗设备和材料、化学药品、分析监测仪器和操作工具及安全防护用品等。

二、清洗准备

因为换热器大多是以水或蒸汽作为载热体的换热系统,故在清洗时分为水(蒸汽)侧及介质侧,普遍常见的是管式换热器,主要清洗其管程或壳程。以下以某厂换热器清洗为例说明清洗过程。

1、换热器垢样成分

对换热器垢样样品进行实验,得知其垢样成分为CaCO3及MgCO346%;硅酸盐5%;Fe3O4:18%;Fe2O315%;生物黏泥10%;其它6%。

2、管式换热器清洗药剂选择

根据化验结果进行换热器壳程清洗,药剂选择根据实际设备及结合文中药剂选用原则选择药剂,设备为碳钢,使用4年以来未曾清洗过,且换热器相连外部碳钢材料表明腐蚀严重,故从安全考虑,主酸洗剂选择氨基磺酸,其他助剂详见以下清洗过程中清洗工艺。具体换热器清洗药剂选择请点击了解。

三、清洗过程

1、洗系统的建立

本系统采用充满循环方式清洗,加料清洗时,清洗液从泵站出来进入换热器壳程后出来返回至泵站,水冲洗时切换进出口反冲洗,详见图1所示。


2、清洗前的准备工作

    (1)公用工程条件

水:消防水或自来水5m³/h;电: 380V 10kW;220V 100W;蒸汽:0.5MPa。

(2)清洗前准备及确认工作

清洗范围换热器壳程(水-蒸汽侧);设备材质:换热器壳程碳钢,管程不锈钢;工艺条件:壳程走冷却水及加热蒸汽,设备壳程水总容积1m³;设备结垢:以无机盐垢、生物泥、铁锈为主;设备问题:设备使用4年无堵塞泄漏现象,无重大障碍检修记录;清洗现场:现场药剂及操作设备存放布置方便,无交叉作业,可方便清洗;安全要求:严格遵守厂方安全管理制度,严格清洗操作规范;废水处理:甲方具备污水处理系统,故协商由甲方处理清洗废液。

    (3)化学清洗步骤及监控检测分析

根据检测结果及结合现场实际结垢程度,尽可能保证安全且能够达到清洗干净的目的,采用以氨基磺酸为主,另适当添加表面活性剂、黏泥剥离剂、发泡剂等药剂,配置清洗液。

清洗操作程序为:水冲洗—酸洗—水冲洗—漂洗—钝化—水冲洗—检查清洗结果。

(1)水冲洗

目的:酸洗前的水冲洗是为了掀去系统中的泥沙和疏松的水垢等杂物。并且进行试压检漏。操作:先以高位注满,同时调节系统压力,达到水压试漏的目的后,从低位排放。冲洗速度不低于1.5m/s。直到冲出水清澈基本无杂质,并且全系统无泄漏,冲洗结束。

检测:目测清洁度即可或检测(出水浊度差小于5mg/L时结束)。

(2)酸洗

操作:配好清洗液并蒸汽混合加热至55℃,酸洗液以一定流速循环流动,流速一般控制在0.05-0.5m/s,最高不超过1m/s,酸洗温度不大于60℃。每间隔30min,分析测定酸质量分数和Fe离子浓度,并挂腐蚀试片测量金属的腐蚀速度。酸洗系统见图1。当酸质量分数在1.5%以上。两次酸质量分数分析结果的差值小于0.2%或pH基本无变化。铁离子浓度最终稳定基本无变化,且无二氧化碳气泡产生时,酸洗即可结束。

清洗工艺:复配酸液3%-4%;缓蚀剂0.2%-0.3%;黏泥剥离剂4%-6%;温度50-55℃。

分析项目:腐蚀挂片:清洗前后检测;

酸质量分数测定:1-2次/h(接近终点时至少1h检测2次);

数据记录如表1所示(取每小时数据供参考)。


  

(3)水冲洗   

目的:酸洗后的水冲洗是用清水迅速将废液顶出。

操作:切换进出管口(高进低出),顶压速度≥1.5m/s,高位注入。低位排放,要求冲洗至透明,无悬浮杂质,pH4-5,ρ(Fe2++Fe3+)<30mg/L,由于酸洗过程中已将水垢、锈层除去。金属界面又处于十分活泼的状态,因此,冲洗时间越短越好。

检测目测清洁度(清澈透明即可)检测pH>4,ρ(Fe2++Fe3+)<30mg/L,即可结束。

(4)漂洗

目的:清洗后金属界面处于十分活泼的状态,很容易生锈,漂洗就是去除系统内新生浮绣,为下一步钝化打好基础。

操作:高进低出,漂洗液反洗,当酸浓度基本不变,冲洗结束。

清洗工艺:漂洗液(柠檬酸)质量分数:0.3%;pH3-4;温度:80-85℃;时间4h;缓蚀剂质量分数:0.2%。

分析项目:检测酸浓度不变漂洗结束。

(5)钝化

钝化是对处于活性状态的金璃表面进行保护,使其生成一层钝化膜,避免重新氧化产生二次浮锈。用亚硝酸钠或磷酸兰钠均可作为钝化剂,最好的钝化剂是亚硝酸钠,但是亚硝酸钠的大量排放会造成环境污染。考虑这一因素,采用效果稍差的磷酸三钠作钝化剂是较为合适的。

目的:防止酸洗后处于活性状态的金璃表面再次产生腐蚀。

操作:漂洗液温度调整到钝化温度后,直接加入钝化液钝化,达到钝化时间后结束。

清洗工艺:钝化液质量分数:2%-3%;温度80-85℃;pH9-11;时间8h;流速0.1-0.3m/s或钝化液均匀后浸泡。

(6)水冲洗

钝化结束后,排出钝化液,用清水冲洗至系统中pH8-9。

清洗结束时,除垢面积应达到原垢覆盖面积80%以上,表面清洁,并形成良好的钝化膜,无小孔腐蚀。其腐蚀速度的平均值均在6g/(·h)以下,满足HG/T2387—2007工业设备化学清洗质量标准要求。

4、清洗验收及设备复位

1)联系厂方验收人员,现场验收清洗工作

2)连接法兰,设备恢复到正常运行状态。

5、废液处理及排放(双方协商确定处理方)由甲方进行处理,严格实行国标化学清洗废液处理GB8978—1996《污水综合排放标准》。

6、清洗质量标准

参考行业标准HB/T2387—2007工业设备化学清洗质量标准,要求:

1) 除垢率及洗净率:除垢率及洗净率>90%[2];

2) 腐蚀率:碳钢腐蚀率<6g/(·h)[2];不锈钢腐蚀率<2g/(m2·h);

3) 钝化率:98%。

7、清洗评价

清洗完毕,清洗腐蚀监测以及清洗前后正常运行冷却效果对比,给客户出更详细的效果图。

四、注意事项

1)进行酸洗前,要认真检查换热器是否有泄漏,如有则事先修补,以免清洗时损漏药品,若发现管子堵死,一定要疏通后方可加药。否则被堵死的管予洗不净,重冼又增加成本,费时费力。

2)换热器顶部应设排气管,以使将清洗过程中产生的气体排掉。防止产生气阻现象。

3)将酸洗液注入换热器时如发现换热器内反应强烈,有大量泡沫冲出,应停止加入酸液必要时可向换热器内通入冷水,缓和作用速度,以阻止酸液外流。

4)酸洗时,若酸洗液中Fe3+离子含量达到500mg/L。实际操作中含量达到300mg/L时就应加入适量的亚硫酸钠、氯化亚锡或次亚磷酸等强还原剂。尽可能确保安全,添加量可按化学反应式计算或按预先进行的小型试验确定。

5)清洗泵入口或清洗液回流口装设滤网,滤网孔径应小于5mm。

6)清洗系统内含有铜、不锈钢部件的阀门、计量仪表管等。在酸洗前拆除、封堵或更换。

7)为了确保清洗效果,在设计清洗系统时,最好能考虑进行反循环清洗。

8)清洗系统中应有温度、压力测量仪表及化学分析采样点、府蚀监测点等。

 

五、总结

本文主要结合金属换热器工业清洗的基本程序,着重以金属换热器清洗为例。通过以上内容大家可以看出:

一般金属换热器采用物理清洗几乎没有效果,不易清洗,且拆洗过程费时费力,本文针对金属换热器着重研究了化学清洗的工艺,此工艺简单,处理效果相对较好,但费用相对物理清洗更高。因此金属换热器的结垢缺点导致后期维护费用较高。

为什么本文没有提到四氟换热器的化学清洗工艺呢?

因为相比金属换热器,由于四氟换热器选用的四氟材质主要为进口美国杜邦(TEFLON)——全球目前可大幅推广实际应用广泛的防腐蚀换热器材质。四氟材质自身的管壁表面光滑、适度挠性、优异的不粘性、使用时微有震动、优异的抗氧化性能,故几乎不结垢。即使产生较少污垢,清洗只需采用较简单的物理方法即可,不仅操作简便、更节省后期设备维护费用。是目前多数中大型化工等企业的不二之选。

 

 

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