發電廠板式換熱器化學清洗中氨基磺酸的運用研究

陳 庚，陳 鈺

（延安大學 化學與化工學院，陜西 延安 716000）

板式換熱器在19世紀到20世紀20年代內開始在牛奶工業的殺菌工藝中進行應用，由于板式換熱器在制造上和使用方面存在著自身的特點，也就使得其在工業方面有效應用之后，發展的速度不斷加快.并且早期的板式換熱器多數情況下，是在食品工業中進行應用的，但是工業行業的發展過程中，板式換熱器在應用的時候，應用范圍也在不斷擴大，逐漸涉及機械和冶金以及發電等行業，這就需要對發電廠板式換熱器清洗方面加以關注和重視.

1 板式換熱器的特點

1.1 板式換熱器的優點

板式換熱器的傳熱系數比較高.板式換熱器本身具有的流道是比較小的，并且其中所具有的板片相對而言呈現出波形的特點，其截面在變化的時候，也相對較為復雜，在這一過程中，會造成流體在流動的時候，流動方向以及流動的速度等方面都會出現變化，使得流體的擾動方面也會出現增加的情況，因此，在比較小的流速下會出現紊流的情況，板式換熱器具有較高的傳熱系數.尤其在液體和液體之間的換熱及黏度較大的流體間換熱等方面的應用.

板式換熱器的適應性相對較大.主要能夠在對板片的數量實施增減處理的時候，明確其所具有的具體傳熱面積.一臺換熱器中包含幾個方面的內容，使得其能夠同時實施幾種流體間的加熱或冷卻等.板式換熱器本身的結構相對較為緊湊，其體積是比較小的，并且耗材量也相對較少.每立方米體積間的傳熱面積已經能夠達到250平方米，其中每平方米的傳熱面積僅僅需要金屬15千克左右.傳熱系數高和金屬等的消耗相對比較少，促使其傳熱的有效性處于85%-90%之間，并且板式換熱器具有易于拆洗和修理的特點，其中所具有的污垢系數相對比較小.板式換熱器流動擾動相對比較大，其中的污垢是不容易出現沉積現象的，使用的板片的材質也相對比較好，不會輕易出現腐蝕的情況，這些會促使污垢的系數數值降低.在板式換熱器使用的時候，主要是使用金屬板材，并且在這一板材應用的時候，其原材料價格相對比金屬的管材，存在較為低廉的特點.

1.2 板式換熱器的缺點

板式換熱器的密封性相對較差.板式換熱器較容易出現泄露的情況，需要經常對其墊圈加以更換處理，更換數量比較多的時候，也就會較為麻煩.板式換熱器使用壓力在一定程度上會受到限制，并且主要是處于lMPa之內.使用溫度受墊圈的時候，其本身也會受到材料耐溫性等方面的影響，其流道相對比較小，更加適合氣體和氣體之間的換熱或蒸汽冷凝.板式換熱器的流道比較容易出現堵塞的情況，并且不適合含懸浮物的流體，其流阻相對管殼式是比較大的.

2 化學清洗方案的確定

在對板式換熱器進行清洗處理的時候，需要根據廠家所提供的相關《汽機房板式換熱器技術資料》的內容，規范化對板式換熱器進行清洗處理，對進行拆卸處理之后的換熱板進行水沖洗及擦洗處理，其本身所具有的清洗效果是相對比較差的，并且無法有效對換熱板上乳白色的油垢樣有效去除.在具體分析之后，能夠發現其所具有的垢樣90%以上能夠溶于酸中，這就使得對其進行清洗的時候，使用化學清洗的方式能夠對換熱版上的污垢有效去除處理.

化學清洗劑中酸性清洗劑通常主要使用稀H2SO4溶液以及氨基磺酸等溶液.相關研究表明，在加熱的情況下，使用比較濃的HNO3能夠使垢樣出現松散和溶解的情況.HNO3屬于易制爆藥品，因此對其管制也是比較嚴格的，在對這一溶液運輸和采購的時候，其流程是比較繁瑣和復雜的.另外，清洗板式換熱器的時候，如果是采用硝酸液體進行清洗處理，就會使得板式換熱器化學清洗的經濟成本出現增加的現象.

氨基磺酸的水溶液本身存在著比較顯著的酸性特點，但是在存儲和運輸處理的時候，相對于HCl和H2SO4而言具有更加安全的特點，并且本身的技術條件和加工工藝都是比較成熟的，在近些年以來，其應用的范圍逐漸廣泛.對拆卸后的換熱板在進行清潔處理之前，需要首先選取其中的樣片進行試驗處理，發現其中酸度為7%的氨基磺在加熱到40℃的情況下，去除換熱板上的污垢的時候，其速度更快，效果也會更加明顯，并且在這一過程中，換熱板的腐蝕速率是相對較小的.其中所具有的氨基磺酸與污垢的主要化學反應方程式主要為：

板式換熱器在進行化學清洗處理的時候，本身就屬于比較重要而又具有危險性的工作內容，需要工作人員和組織能夠積極進行配合，并且需要參與到清洗過程中的相關人員能夠對清洗工作的各項安排熟知，所涉及的加藥操作及清洗監控人員等，需要具備清洗的相關技能.清洗工作在進行有效實施的時候，需要對相關人員的培訓工作不斷加強，并且對其宣傳工作也需要加以關注和重視.相關技術負責人需要進行清洗的操作措施編制處理，防止在具體清洗的過程中，發生意外事故.

3 化學清洗工藝及步驟

3.1 化學清洗流程

在對已經經過拆卸處理的板式換熱器進行檢查處理之后，能夠發現其中所具有的換熱板冷端結垢是比較嚴重的，而熱端不存在結垢的情況，這就使得對板式換熱器進行化學清洗的時候，其清洗的范圍主要是對換熱器的冷端進行清洗處理.其中具體的清洗方式主要是使用單回路正流的方式加以沖洗.

清洗板式換熱器的時候，其進口位置進行清洗的時候，壓力需要控制在0.1-0.3MPa之間，并且其流量需要控制在150-300t/h之內，清洗循環泵功率主要顯示為55kW，而最大流量主要為350t/h，揚程需要控制在30m，該泵體材質為耐酸的聚四氟乙烯.

3.2 化學清洗條件準備

板式換熱器在進行化學清洗之前，需要對機組的運行人員以及巡檢人員等進行告知，并且將板式換熱器系統在清洗之前都和其他相關系統進行隔離處理，并且對各自的工作內容加以有效分配和組織.根據現場已經具有的條件和環境，板式換熱器在進行清洗的時候，主要使用構架簡單且易操作的清洗系統具體實施.

為了使板式換熱器的化學清洗工作得以順利進行，需要將清洗系統的構架選在比較寬闊和平坦的位置，使得場地位置在進行廢水收集及運輸的時候，更加有利.清洗系統在進行具體安裝處理之后，也需要能夠對板式換熱器清洗系統內的轉動設備及清洗水箱等位置進行標志設立，提醒正在清洗.其采取的方式主要是進行掛臨時設備銘牌等，對系統外圍進行清洗處理，設置必要的圍欄，掛警示牌，防止無關人員進入.

化學清洗需要的化學藥品及分析儀器等也需要較為齊全，并且在進行化學清洗的時候，需要其中的儀器和設備以及藥品等都要齊全，加藥操作人員所需要的安全防護具等不斷得以完善，其中相關工作崗位上的工作人員需要能夠盡職盡責到場就位，腐蝕樣片及含垢樣片等樣片的放置也需要更加妥當.在其中的準備工作完畢之后，也需要使用清水進行試運行處理，并且系統運行的時候，系統試運行泵出口壓力主要顯示為0.3MPa，其系統具有比較良好的嚴密性的特點，并且其中也沒有漏點的情況存在，清水加熱溫度顯示為40℃，加熱系統在運行的時候，顯示較為良好.

圖1 清洗實物圖

3.3 化學清洗過程

在對板式換熱器加以清洗的時候，首先需要進行水沖洗處理，在這一過程中，所具有的循環冷卻水存在有水質較差的現象，冷端的換熱板間往往積存淤泥與沙粒等物質是比較多的，因此，在進行酸洗之前，需要對這些部分中所具有的雜質進行去除，在對水箱清洗處理之前，需要使用磷酸三鈉等物質，在水箱中進行浸泡，從而對水箱沖洗干凈，有效消毒處理.將清洗水箱中注滿工業水，并且需要對板式換熱器的進口以及出口等部位的閥門實施關閉處理，開啟清洗水泵，對循閥慢慢打開處理，促使其能夠達到全開的程度，等到清洗水泵出口壓力逐漸穩定時，對板式換熱器進行打開處理，促使其保持著全開的程度.等到出口閥門全部打開之后，對閥門進行啟動處理，促使閥門能夠保持全開狀態.等到板式換熱器進口閥門全部打開的時候，需要對循環閥門實施關閉.泵出口壓力也需要有效控制，通常情況下，需要將其控制在0.3MPa左右，循環沖洗的實現主要顯示為30min，在對其進行沖洗結束之后，對其中的水流排掉之后，進行水箱清理處理，并且用除鹽水將清洗水箱注滿，在這一基礎上，能夠為清洗液配制進行基礎準備工作.

圖2 不拆卸清洗循環系統

3.4 清洗液配制

關閉板式換熱器的進口閥和出口閥的時候，也需要對循環泵出口的循環門加以關閉，使得輔助氣流加熱之后，能夠有效進入到氣閥中.在水箱清洗的時候，其中的除鹽水溫度達到45℃之后，對輔氣關閉處理，隨后有效對進氣閥加熱處理，并且開啟循環泵，對循環門慢慢開啟之后，使其保持全開的狀態，在循環泵出口壓力表保持比較穩定的時候，在水中加入丙酮肟等物質，加入的量也需要加以控制，其主要是控制在20KG，同時加入袋裝氨基磺酸等化學物質，使用的量主要為750KG，等到清洗的酸度值以及pH值保持穩定狀態的時候，其中的清洗液的配置也就較為完善.在清洗液配制的過程中以及具體酸洗的時候，也需要將清洗液的溫度保持在40-45℃之間.

3.5 化學清洗中的酸洗

在板式換熱器酸洗處理的時候，需要實施酸洗溶液配制，在進行有效酸洗的時候，需要對板式換熱閥開啟，使進口閥能夠保持著全開，隨后，慢慢關閉再循環閥.在酸液動態循環的過程中，對板式換熱器進行50分鐘的清洗處理，之后，靜態浸泡，靜態浸泡的時間為30min，等到浸泡結束之后，對其進行高速沖洗處理，沖洗的時間主要為15分鐘.在對板式換熱器進行酸洗處理的整個過程對酸洗溶液需要嚴格監督，在酸洗液pH值及酸度值相對穩定不再變化的時候，整個酸洗過程也就結束，在酸洗液pH值及酸度值出現變化的情況下，就需要促使動態清洗的時間增加.

3.6 化學清洗過程中的中和

酸洗結束之后，不需要對清洗溶液實施有效加熱處理了，在具體加熱的時候，其中的輔氣需要在適當的情況下進行有效關閉處理，在清洗水箱中加入32%NaOH溶液之后，需要在動態循環狀態下對清洗液進行攪拌處理，促使溶液能夠得以中和，在清洗溶液pH數值處于7-9之間的時候，需要停止加入NaOH，并且停止循環水泵.在使用槽罐車的時候需要能夠將清洗液運輸至工業廢水池中，在廢水的各項指標相對合格的情況，對廢水進行排除和處理.

3.7 化學清洗過程中的水沖洗

清洗水箱的清洗溶液并且加以有效排放處理的時候，也需要將一定量工業水排放到清洗水箱中，并且各個閥門在具體操作的時候，需要根據規定的步驟進行，在清洗的水流水壓較為穩定的時候，也需要將25KG氨水加入清洗水箱中，并且在這一過程中，也需要對板式換熱器實施簡單的鍍膜保護處理，循環清洗20分鐘之后，對循環泵加以處理，并且對清洗水箱中的溶液實施具體排放處理，開板式換熱器的進口及出口的時候，需要對其有效檢查，同時在這一過程中，也更要明確板式換熱器實施化學清洗的最終清洗情況.

3.8 清洗過程化學監督

在進行具體酸洗的時候，也需要對化學清洗的溫度以及酸度和PH數值等方面有效監督處理，判斷清洗過程的具體實施情況.就整個酸洗過程而言，其溫度需要保持在40-45℃的范圍內，在酸洗實施半個小時之后，酸度值為主要顯示為6.0，pH主要為1.16.在進行半個小時的浸泡以及在進行15分鐘的動態沖洗的時候，酸度值和pH值等方面都較為穩定的，并且酸洗的過程，需要在半個小時之內就能夠加以完成.

4 化學清洗效果檢查及評價

板式換熱器實施有效清洗處理的時候，需要拆除需進水管和出水管等部位物品，檢查板式換熱器中的化學清洗情況，對比板式換熱器在清洗前后的結果，明確清洗的具體效果，在進行具體清洗處理之后，清板式換熱器接口及換熱面等部位需要保持著無結垢和沉積物的狀態，并且其表面也需要能夠更加光亮.為了對酸洗的進程以及換熱版腐蝕速率等方面得以必要監督，在酸洗處理之前，分別從有垢換熱板和新換熱板等方面截取相同樣本，并且將這些樣本作為本次實施酸洗的主要樣片.在具體實驗的時候，能夠發現新換熱版樣片平均腐蝕速率顯示為0.87g/cm3.h，其中有垢樣板除垢率顯示為98.5%.在其系統具體恢復之后，閉式水進出口溫差增加的溫度差已經達到5℃，其能夠促使閉式水水溫得以必要降低.如果在同類材質凝汽器管道清洗標準內容基礎上，這一清洗結果也就是優良有效的.

5 結束語

氨基磺酸的穩定性相對比較高，并且也具有比較顯著的安全性特點，能夠有效地解決板式換熱器的化學清洗過程中存在的問題，使板式換熱器的換熱效率不斷提升，對板式換熱器的成本也具有節約的特點，能夠為其他發電廠板式換熱器化學清洗提供重要參考.