鹵水換熱器的清理及酸洗

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(連云港堿業有限公司，江蘇連云港 222042)

1 換熱器現狀及清理的背景

我公司鹽水車間使用部分地下鹵水配以生產水用來化鹽，地下鹵水溫度在18～25 ℃之間，直接化鹽溫度較低，達不到要求。故增加三臺換熱器(換熱器型號：BFMH1100-1.0-399-6.0/25-4，管程走鹵水，殼程走循環水)，與重堿車間氨冷器出來的熱水進行間接換熱。一方面加熱鹵水，另一方面也降低了循環水溫度，降低循環水系統熱負荷，取得了較好的效果。但經過長期運行，換熱器結垢非常嚴重。打開換熱器封頭對兩臺換熱器管程進行高壓清洗，保證所有管程暢通且無結垢，但因管束為固定式的，無法抽出，因此殼程無法清理。換熱效果依然不佳，打開循環水側短節發現，循環水側結疤嚴重。鹽水車間決定對換熱器殼程進行化學在線酸洗，去除水垢提高換熱效率滿足生產需要。

2 酸洗過程

2.1 酸洗條件準備

化學酸洗用主要設備：酸洗泵站1套，Q=30 m3/h；

酸洗水源：生產水；

電源要求：～380 V、 22 kW；

排污：通過噸桶將酸洗廢液倒入酸堿中和池。

對將要酸洗的設備系統進行詳細檢查，并進行水壓試驗合格后，管線及連接部位有無泄漏、堵塞等異常情況。

酸洗原料、分析儀器、勞保用品、泵站工具。

2.2 酸洗標準

腐蝕率≤6 g/m2·h，酸洗腐蝕總量≤72 g/m2；除垢率≥95%。

2.3 酸洗流程示意圖

采用2臺換熱器串聯的方式進行酸洗，酸洗時保持低進高出，沖洗時切換到高進低出狀態，以達到干凈效果。

泵站→1#換熱器→2#換熱器→泵站

2.4 酸洗步驟

2.4.1 化學酸洗工藝過程及分析監測

臨時系統→系統水沖洗及檢漏→酸洗→水沖洗

2.4.2 建立酸洗臨時系統

將要酸洗的設備及相關管線建立臨時酸洗系統，使該臨時酸洗系統與酸洗泵站構成一個循環回路。當進出水濁度基本一致時，即可結束該步工序。

監測項目：澄清度：目測1次/5 min

2.4.3 系統水沖洗及檢漏

系統水沖洗及檢漏的目的是除去系統中的積灰、泥沙、脫落的金屬氧化物等污垢，同時在模擬酸洗狀態下，檢查酸洗系統中是否有泄漏及酸洗循環系統是否暢通。

水沖洗：根據設計要求建立臨時系統，然后進行水沖洗。酸洗前應將不參加酸洗的設備及管線進行水封，并關好相關的閥門；各排污點及排氣閥定時排放。水沖洗至目測出水與進水的澄清度相近時結束。

確認酸洗系統再無泄漏點后，進行系統水沖洗工序，水力沖洗還可發現設計或安裝過程中存在的一些問題。檢查系統中是否有氣阻、死角、短路及堵死等情況，若發現有問題，立即處理，待問題解決后才能進行下一步工作。

2.4.4 酸洗過程

應用某公司專有的酸洗技術，通過加入緩蝕劑和還原劑等，解決了金屬在酸洗時氫離子腐蝕和三價鐵離子加速腐蝕的問題。

水沖洗結束后，調整系統處于正循環狀態，掛入酸洗掛片，先加入緩蝕劑，待混合均勻后，再依次加入各種酸洗藥劑。

1)操作順序：采用兩臺換熱器串聯進行酸洗。

①在酸洗配液槽中投入酸洗藥劑，進行循環配制酸洗液，同時分析化驗酸濃度。

②以上述方法逐步將酸洗藥劑加入酸洗系統中。

③酸洗藥劑加完，并有酸洗回液后(系統水量不足的補水)，進行循環酸洗工序。

④同時掛入與酸洗設備材質相同或相似的標準腐蝕試片和監視管段，以便對酸洗效果適時監控。

2)注意事項：在化學酸洗的酸洗過程中，要定時檢查酸洗系統的漏點、濃度、腐蝕率、溶垢效果等各項參數。在酸洗過程中應嚴格控制操作的壓力、流速和排放量。

表1 酸洗時控制監測的項目及工藝指標

3)酸洗的終點判定：在1 h內，當連續兩次取樣檢測的酸濃度及鐵離子濃度基本不變時(絕對差值小于0.2%)，同時監視管段清潔度達到預期效果時，可結束酸洗。

4)應急措施：在酸洗過程中，若測得的Fe3+離子濃度大于500 ppm，應及時添加Fe3+離子還原劑(如：Na2SO3等)或置換部分酸洗液，使Fe3+離子濃度小于500 ppm。

5)水沖洗：酸洗結束后，用清水將酸洗液頂出，然后充入新鮮水進行沖洗，目的是除去殘留的酸洗液及洗落的固體顆粒。當出水pH值接近中性(pH=6～9)并澄清時即可結束。

監測項目：pH 值 1次/10 min

3 驗收及相關數據

對可見部分進行直觀檢查，確定酸洗效果，對拆裝部分進行還原復位。

3.1 酸洗掛片

表2 化學酸洗掛片數據

注：掛片表面積為0.0028 m2。

酸洗掛片腐蝕速率遠低于國家標準，保證了此次化學酸洗的安全。

3.2 鈣離子變化曲線

表3 化學酸洗過程中水質分析數據

由鈣離子數據可以看出，7月14日早上9點和8點采樣數據相差很小，酸洗結束，共反應掉351.85 kg的垢。

圖2 鈣離子變化曲線圖

3.3 廢酸處理

按照，廢酸中和后(pH=6～7)排放至粉煤灰渣場。

3.4 效果驗證

表4 1#換熱器酸洗前后及其正常使用的0#換熱器對比數據

注：循環水進口處壓力低說明進水通暢；0#換熱器是新型波紋管換熱器，投用時間為一年，尚未結疤。

酸洗后于7月14日上午10:00對1#鹵水換熱器走水試驗，試驗前循環水全部走0#鹵水換熱器(新換熱器)，進換熱器處循環水壓力0.142 MPa，流量200 m3/h；

試驗時關閉0#鹵水換熱器循環水，全部進1#鹵水換熱器，壓力0.152 MPa,流量176 m3/h；說明1#鹵水換熱器循環水側基本暢通。

通過14日試驗數據看，鹵水換熱器酸洗比較成功，達到預期效果；試驗后0#、1#鹵水換熱器運行。循環水進出口溫差20 ℃，鹵水流量180 m3/h，溫升為15 ℃，滿足生產要求。

2#換熱器效果優于1#換熱器，車間現運行0#、1#換熱器，對2#換熱器管程進行水洗、浸泡、排空后處于備用狀態。

4 項目經濟效益分析

1#、2#換熱器因結疤嚴重失去使用價值，更新兩臺要60萬左右(不含安裝配管等費用)，對1#、2#換熱器管程清理花費6萬元，酸洗花費8萬元，共計14.0萬元，節約費用為46萬元。

對于換熱器，本身沒有腐蝕損失，清理后依然呈現出金屬本身光澤，但使用三年后管殼程存在結疤情況，因此在以后生產中，定期對其管程進行酸洗，對其殼程進行清理，確保其好用。