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蒸发式冷凝器清洗,冷凝器结垢原因分析

2020-03-23

通过对高炉蒸发式冷却器的整体结构和垢质情况分析,并进行了垢样溶垢试验,确定了以化学清洗配合高压水射流清洗的施工方案。该设备通过清洗后取得了良好的换热效果,达到了节能降耗的目的。

关键词:蒸发式冷凝器,冷凝器结垢,化学清洗,高压水清洗

蒸发式冷凝器该设备主要利用管外水膜的蒸发强化管外传热,达到冷却管内循环介质的目的。设备经过 2 年多的运行,因外界空气质量太差,软化水进出口温差较小,为 2~3 ℃,不能有效的降低水温,换热效果不佳,增加能耗,而且直接影响了高炉的运行,必须进行不停产化学清洗。

2 清洗前的准备

2.1 清洗垢质分析

该设备放置于厂房顶部,既不占地面面积,且空气流通顺畅,可避免夏季地面热气流的影响。现场靠近炼铁高炉的上料皮带通廊,矿粉和灰尘含量较高,致使换热器管外壁结有一层结合紧密且坚硬的垢层。清洗前对设备管束垢质进行采样分析,成分复杂,包含种类较多。垢质成分分析如下:氧化铁垢:60%;碳酸盐垢:15%;磷酸盐垢:10%;粘泥粉尘:10%;其它:5%。

2.2 蒸发式冷凝器设备结构和垢层分布分析

蒸发式冷凝器设备结构和垢层,管程:高炉冷却软化水;进水温度:42 ℃。壳程:工业循环水。此换热设备为喷淋式,水流至上而下喷淋,因下层管束的阻挡流速至上而下减缓,结垢厚度也至上而下递减(上层垢厚 1 mm,下层垢厚 2 mm),且同一根管子也存在上部垢少,下部垢多的现象

2.3 清洗剂配制和垢样清洗试验

设备结垢的垢质成分复杂,且以氧化铁垢为主,多种盐垢并存,因而用单一清洗剂恐无法将其全部清除,再加上该设备为镀锌管,清洗要求很高,经过多次溶垢试验,最终确定用针对于 Fe3+,Ca2+,Mg2+等离子的有机复合型清洗剂络合清洗工艺,将其清除。

垢样清洗试验:

先在烧杯中加入 500 mL 水,同时加入 0.3%的缓蚀剂、2%的复合型络合清洗剂混均,加入氨水调节 pH 至 3.5~4,再加入垢样,在烧杯底部加热,并缓慢搅动清洗液,维持清洗温度在 70 ℃以上(清洗最佳温度应在 90 ℃以上,但考虑到设备为露天放置,随清洗运行,温度散热过快很难保证较高温度,特在 70 ℃左右进行试验)。每 60 min 取样一次,对清洗液中 pH 值、腐蚀率、Fe3+含量进行分析。当垢样溶解完毕或当 Fe3+含量变化趋于平稳时,停止清洗。

通过溶垢试验,清洗工艺最终确定为:0.3%缓蚀剂+2%复合型络合清洗剂+0.1%渗透剂+0.1%剥离剂,氨水调 pH3.5~4,温度 70 ℃以上,

清洗终点:污垢溶解完毕或当 Fe3+含量变化趋于平稳时,停止清洗。

2.4 清洗基本工艺流程确定

在清洗工艺确定上我们充分考虑到设备结构和垢质分布情况,做了大量细致的论证。在清洗时既要考虑清洗的除垢率,同时更要保证清洗的腐蚀速率,避免清洗造成管束腐蚀泄露。因清洗时要借助原有喷淋管路,若单一按此系统清洗,势必造成上层管束除垢快(流速高、垢层薄),而下层除垢慢(流速小、垢 71

层厚)的结果,最终导致上层除垢完成而下层除垢不理想,造成整体除垢率不高。若在继续清洗时,就会存在上层腐蚀加剧,造成管束腐蚀泄漏的危险。为此,根据此设备结构和垢质分布情况,清洗时设计其清洗工艺为先至下而上清洗,去除下层大部分污垢,再借助原有喷淋系统至上而下清洗,使其整体同时到达相同的除垢率。但至下而上的喷淋清洗,其有效清洗管层仅能到达 6 层,在往上管束也清洗不到,整体除垢率也不会太高。因而在清洗完毕后,再利用高压水射流对设备进行整体清洗,最终达到理想的清洗效果。

3.1 配置临时清洗管路

循环泵、配液槽、加药泵连接好。将冷媒进出口阀门关闭,有阀门关闭不严,对此进行了阀门更换或加装堵板,清洗系统包括:蒸发冷却器,循环泵,循环槽,冷媒水入口,冷媒水出口,配药槽,加药泵、进液管(临时管线、另配),回液管(临时管线、另配),加料管

3.2 系统除污

对四周空气格栅及上部填料进行高压水射流清洗(200 kg 压力),人工清理集水盘内的沉积物,并多次用水冲洗直至集水盘内干净无杂质。

3.3 系统查漏

向循环槽内注水加至合适液位,开泵循环试漏后排放,并计算系统容积。

3.4 系统清洗

将缓蚀剂、复合型络合剂、渗透剂、剥离剂等清洗药品在配液槽内配好,开加药泵注入循环槽内(集水盘),补充水至合适液位,调整溶液 pH 至 3.5~4,加热至 70 ℃左右,开 K1 号截止阀,关 K2 号截止阀开循环水泵循环(见图 4 自下而上清洗)。每 60 min 用 pH 计或 pH 试纸检测溶液 pH,Fe3+含量进行测量,判断反应状况,根据溶垢试验和目测方法确定清洗时间。开 K2 号截止阀,关 K1 号截止阀开循环水泵循环,根据 pH 变化和清洗反应情况,适时加入清洗剂,还原剂等,至 pH、Fe3+含量变化趋于平缓时,停循环泵(清洗时间通常为 48~72 h),中和排污。

3.5 高压水射流清洗

化学清洗结束后,除垢率约为 70%左右,因而再利用高压水射流进行冲洗。根据垢质坚硬度和粘合度的实际情况,确定清洗压力为 700 kg 左右,最终达到清洗的技术要求。

3.6 水冲洗及钝化,恢复运行

系统重新注入清水,开循环泵冲洗后排放。

钝化工艺及步骤

(1)配液槽内注入适量清水,放入试片,将钝化

剂和钝化促进剂投入配液槽搅拌均匀。

(2)开泵循环,循环 12~24 h,钝化废液中和处理后排放溶液。

(3)清水冲洗系统,拆除临时系统,设备恢复。

(4)现场环境卫生打扫,清洗、钝化结束。

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