化学清洗技术在焦化厂螺旋板换热器上的应用

1、概述

螺旋板换热器因具有体积小,安装和操作方便,换热效果好等优点被广泛应用于焦化厂生产的换热系统。济南钢铁集团总公司焦化厂(简称济钢焦化厂)现有各种规格的螺旋板换热器25台,在焦化的生产换热中发挥了重要作用。但螺旋板换热器也存在一定的缺点,即结垢、腐蚀、穿孔内漏时,无法处理,大多是一次性使用。一台160m 2的螺旋板换热器重9.7t,价值为8～9万元,所以换热器因结垢堵塞而更换造成的浪费十分巨大。1995年7月,济钢焦化厂回收车间洗涤系统2台SS- 16型螺旋板换热器发生严重堵塞,换热效果明显下降,对生产造成很大威胁。因这两台换热器担负着从蒸氨系统送来的温度35～40℃的蒸氨废水,在此与18℃的低温水进行热交换,使蒸氨废水的温度必须降到25℃左右才能保持洗氨塔内正常的喷淋洗氨。如果蒸氨废水的温度高于28℃的煤气温度,洗涤效果差,煤气中的NH3、HCN、H2S、CO 2等杂质就清洗不下来,那么煤气净化效果就不好,而市民使用不合格的煤气易发生安全问题,甚至造成供煤气管道、设备的腐蚀,发生煤气泄漏,危及市民的生命安全。另外,从生产角度来讲,这道工序不合格,将对下道洗涤煤气中的苯生产带来麻烦,整个洗涤生产流程将发生严重的不稳定。由于2台换热器的严重堵塞,循环水量由65m 3/h降为36m 3/h;阻力由0.05～0.1M Pa增加到0.5～0.6M Pa,蒸氨废水出口温度由原来的25℃升至32℃以上,造成洗氨生产的紊乱。为了确保生产,决定更换2台新螺旋板换热器。原2台螺旋板换热器安装设置在洗涤泵房屋顶上,堵塞的换热器内有大量垢物杂质,重量比新换热器重量增加很多,且泵房前有许多管道支架等障碍物,吊车无法靠近,因而吊装十分困难。后将靠边的一台换下,但由于2台换热器是串联使用,堵塞问题仍没得到根本解决。对报废的换热器进行观察分析,发现出入口处有厚5～10mm的黑色焦油物挂结在通道壁上,使宽20mm的通道空间余量很小了,为了尽快稳定生产,经过充分的论证,济钢焦化厂决定采用化学清洗新技术。主要清洗螺旋板换热器通道内的水垢及煤焦油、软沥青等积物。

2清洗程序

(1)根据堵塞情况及垢物性质,按比例配制一定浓度的化学清洗溶液,并不断调整各组份的添加量。

(2)配制清洗剂。选定由碳酸钠、苛性钠、渗透剂、表面活性剂、乳化剂等十几种化学品组成并配制成浓度为10%的清洗液。

(3)清洗液入口温度为55℃,出口温度为30℃,可根据垢物介质的构成情况调整入口清洗液的温度。

(4)采用浸泡与循环相结合的清洗方法。一般情况需浸泡15～20h,然后进行强制性循环6h。

(5)清洗的排除物为粘稠的黑色液体并伴有絮状焦油物,流到地面上则结为膏状,重量约为50～80kg。

(6)清洗到一定程度后,打开螺旋板换热器的出、入口观察焦油物清洗程度,然后加入“洗油王”并适当调节配方,用泵打入换热器废氨水通道内,同时在循环水通道入口处通入蒸气进行加热,促使焦油物最大限度的溶于“洗油王”溶液内而排出,依次循环多遍。

(7)清洗完毕后,进行酸洗以清除水垢。酸洗液入口温度为50℃,由6%的盐酸溶液加入适量的缓蚀剂等,酸洗过程中有气体排出及泡沫产生,酸洗终止时酸溶液浓度为3.5% ,并排出黑色液体。

(8)酸洗后进行碱洗中和,加入苛性钠、碳酸钠、磷酸三钠组成的混合液体浸泡及循环6h,直至黑色液体排尽终止。

(9)最后用清水冲洗,直到pH值为7,冲洗结束。

3清洗效果

(1)清洗后的螺旋板换热器投入使用后,蒸氨废水出口温度由32℃降至28℃以下,满足了洗氨塔工艺生产的要求。

(2)循环水量由清洗前的36m 3/h增加到46m 3/h以上,提高了28%。

(3)设备阻力由清洗前的0.50～0.60M Pa降至0.25～0.30M Pa,降低了50%。

(4)洗后的循环水量与设计指标相比,清洗率达70.8%以上,基本上保证了正常生产。由于清洗效果比较明显,我们又在济钢焦化厂蒸氨废水余热采暖站使用的SS100- 16型螺旋板换热器上应用,使采暖循环水温度达72℃。应用化学清洗技术进行富氨水管道的除垢,效果更好。该管道直径为Φ133mm ,后变径为Φ159mm的管道,管道全长400m ,结垢平均厚度为15～20mm ,清洗液采用盐酸溶液中添加1%左右的硝酸溶液,同时加入缓蚀剂、渗透剂、乳化剂等溶液进行清洗,管道壁上清洗率为100%。表中列出SS100- 16型螺旋板换热器清洗前后的情况对比。从表内对比数字可以看出,经过配方的不断调整和清洗经验的积累,清洗效果越来越好。