蒸发式冷凝器的化学清洗和钝化_张敏

实用技术

文章编号:1671-8909(2009)11-0017-05

清洗世界

CleaningWorld

第25卷第11期2009年11月

蒸发式冷凝器的化学清洗和钝化

张 敏 吴晋英 魏文锋 黄长山 徐会武 程玉山 薛 冕

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(1.河南省科学院能源研究所,河南郑州450008;2.郑州市第四十七中学,河南郑州450000)摘 要:根据蒸发式冷凝器各组件结垢状况,采用喷淋清洗、水清洗和循环清洗相结合的化学清洗工艺,使清洗更高效、更快捷,达到了清洗的预期效果。化学清洗后,及时地钝化预膜处理,有效地防止了冷凝盘管发生二次腐蚀,保障了设备正常、安全运行。关键词:蒸发式冷凝器;冷凝盘管;填料;喷淋清洗;水清洗;循环清洗;钝化中图分类号:TQ051161 文献标识码:B

Chemicalcleaningandpassivationforevaporativecondenser

ZHANGMin,WUJinying,WEIWenfeng,HUANG

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Changshan,XUHuiwu,CHENGYushan,XUEMian

(1.EnergyResearchInstitute,HenanAcademyofScience,Zhengzhou,Hecnan450008,China;

2.Zhengzhou47thMiddleSchoo,lZhengzhou,Hecnan450000,China)

Abstract:Accordingtofoulingstatusofthevariouscomponentsinevaporativecondenser,useofspraycleaning,watercleaningandwashingcycleofacombinationofchemicalcleaningprocess,sothatcleaningismoreefficien,tfasterandclean,toreachthedesiredeffectofcleaning.Afterchemicalcleaning,thetimelypassivationandpre-filmprocessing,effectivelypreventingtheoccurrenceofsecondarycondensingcoilcorrosion,protectingthesafetyoftheequipmenttonormaloperation.Keywords:evaporativecondenser;condensingcoi;lfil;lspraycleaning;watercleaning;cleaningcy-cle;passivation

某速冻食品公司主营冷饮和速冻食品的加工与生产,食品速冻的完成是利用氨液化气体低温冻结技术。蒸发式冷凝器是把氨压缩机排出的高温过热汽态氨冷凝为低温液态氨,完成氨的相变,满足食品速冻技术需要的一种换热设备。

该公司蒸发式冷凝器由于长时间循环运行,填料和冷凝盘管上结垢多且厚,导致制冷剂冷凝温度高,制冷能力下降,影响氨压缩机的正常运行,速冻

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食品的生产质量也难以保障。为消除安全隐患,满足速冻食品生产需求,蒸发式冷凝器的清洁、高效尤为重要,对它进行定期的化学清洗,非常必要。

1 蒸发式冷凝器的组成和工作原理

111 组成

蒸发式冷凝器是一种融合了空冷式、水冷式和冷却塔的紧凑式换热器

[1]

。它主要由塔体、轴流风

收稿日期:2009-08-06

作者简介:张敏(1965-)女,河南通许人,大专,实验师,从事化学清洗及水处理工作。

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清洗世界第11期

机、循环水泵、循环水箱、冷凝盘管,填料等组成。蒸发式冷凝器有安装填料、不安装填料两种类型。该公司蒸发式冷凝器的组成和工作原理请见图1。112 工作原理

蒸发式冷凝器冷凝盘管内为氨制冷剂,氨制冷剂靠盘管外喷淋水的蒸发带走热量而被冷凝。它的工作流程是:压缩机排出的高温过热汽态氨制冷剂从上部进入冷凝盘管内,循环水箱中的冷却水由循环水泵送至填料上部的喷淋装置中,由喷嘴将水均匀地喷淋到填料上,水经填料,降温后,再喷淋到冷凝盘管表面上,这时盘管内的高温过热汽态制冷剂与盘管外的水和空气进行热交换,即管内的制冷剂冷凝放热,由汽态逐渐被冷凝为液态;管外冷却水蒸发吸热,部分喷淋水变成水蒸汽;水蒸汽经收水器时,水分被回收,而湿空气被排到设备外;同时,在轴流风机的强制吸风作用下,冷凝盘管间隙内形成负压,强化了喷淋水的蒸发,提高了机组的换热效果;未蒸发的水在下落过程中被空气冷却,并均匀下落到循环水箱中,循环使用。进水阀自动补充循环水箱内的冷却水,并保持一定水位,保证水循环的正常

运行。

从蒸发式冷凝器的工作原理可以看出:循环冷却水喷淋到填料上,形成水滴或水膜,此时空气由下向上与其逆向流动,冷却水在与空气对流接触进行热交换过程中,会失去一部分游离的CO2气体;由于CO2的逸出,使水中的碳酸氢钙容易转化为碳酸钙垢沉积在填料上

[2]

;冷凝盘管内是高温过热汽态氨,盘管

外壁温度很高,冷却水喷淋在盘管上,强烈蒸发浓缩,生成水垢,沉积在盘管外壁上;另外,由于水中溶解氧的存在,冷凝盘管外壁和管道内表面会氧化腐蚀,生成铁锈。

考察该冷凝器结垢状况,可以看到填料和冷凝盘管外壁上结垢严重,循环水管道内壁也有水垢和锈垢存在。经采集垢样分析化验证实,其主要成分是碳酸钙和少量铁的氧化物,即铁锈。

3 化学清洗工艺过程

311 清洗前的准备

1)切断电源:关闭循环泵,停止冷却水循环;关闭轴流风机电源。

2)关闭阀门:关闭进水阀门、排污阀门。3)人员防护:施工人员穿戴防护服及防护面具,穿戴塑胶鞋和手套。清洗施工中应注意人身安全,做好劳动保护。

312 化学清洗工艺及实施

由于蒸发式冷凝器的结构很特殊,填料、冷凝盘管均呈悬空状态,完全暴露在空气中,无法进行浸泡式化学清洗;并且各组件结垢状况也不相同,所以采用喷淋清洗、水清洗和循环清洗相结合的清洗方式。31211 循环水箱清洁

首先清扫循环水箱底部脱落下来的水垢残渣及杂物,把垢渣和杂物放入编织袋中,并搬离循环水

图1 蒸发式冷凝器的组成和工作原理

箱。用自来水冲冼水箱,打开排污阀门,排出垢渣及脏水。清洗干净后,关闭排污阀门。31212 循环水箱的保护

,2 待洗冷凝器结垢情况

,

第25卷张敏等1蒸发式冷凝器的化学清洗和钝化

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锌有一定的腐蚀性,所以清洗前,用大而结实的塑料布铺盖水箱底部及边缘,保护水箱免受腐蚀。在循环水箱下边缘的下水口处,塑料布上应留出孔洞,以方便冷却水循环系统运行时管路畅通。31213 喷淋装置疏通

拆下喷淋装置上的布水管及喷嘴,清理出其中的垢渣,然后复原,保证喷淋水路畅通无阻。31214 喷淋清洗

1)上喷淋。打开进水阀门,向冷却水系统补充所需水量;然后把塑料管、清洗水槽与耐酸循环泵相连,进水口放于装有专用清洗剂的清洗水槽内,出水口固定在蒸发式冷凝器塔顶;开启清洗循环泵,由施工人员掌控出水口塑料管,把清洗剂从冷凝器塔顶向填料上均匀喷淋。清洗剂可以自上而下浇淋在填料和冷凝盘管上。

2)下喷淋。采用同样方法,把一台自备的小型耐酸循环泵与清洗水槽、进出水管相连,在水管出口安装一个自制的喷头;开启循环泵,从冷凝器进风口位置,向冷凝盘管喷淋清洗剂。自制的喷头可使清洗剂形成一定的冲击力,直接作用在盘管上,加速锈垢的溶解和脱落。

喷淋清洗时,配制的清洗液浓度控制在013~015mol/L之间。31215 水清洗

蒸发式冷凝器使用过程中,冷凝盘管内制冷介质温度很高,盘管层多且间隙较小,盘管外壁很易结垢且垢层较厚。经过多次喷淋清洗,盘管外壁的锈垢大部分与清洗剂反应后会变薄、变疏松,但仍有部分锈垢较坚实,不易脱落。故使用高压清洗机,吸取自来水,对冷凝盘管逐段进行水冲洗,以彻底清洗盘管外壁的锈垢。31216 循环清洗

在喷淋清洗与水清洗施工过程中,需要定时分析循环水箱中清洗液浓度。当循环水箱中清洗液的1清洗,即开启蒸发式冷凝器的冷却水系统循环泵,使冷却水系统循环运行。循环清洗可以均匀、充分地清洗填料、盘管、喷淋装置和系统管道中的锈垢,使残余的水垢和锈垢溶解、脱落,并沉积在循环水箱的底部。循环清洗时,可通过向循环水箱中定量加入清洗剂,控制循环水箱中清洗液浓度在0107~0116mol/L之间。

循环清洗过程中,定时测定循环水箱中清洗液浓度、pH,并要适时排污,以便达到更好的清洗效果。如果清洗液水质混浊、杂质较多,应在循环水箱中清洗液pH降至4~5时,排空系统中的污水,清除循环水箱中沉积的垢渣和杂物,并用水冲洗干净,然后再重新补水,漂洗后继续清洗。整个化学清洗实施过程中,根据蒸发式冷凝器中填料、冷凝盘管和管道的结垢情况,多次交替进行喷淋清洗)水清洗)循环清洗)排空)补水)漂洗等清洗程序,清洗效果明显。

化学清洗完成的判断:目测填料表面干净、无垢渣;冷凝盘管外壁无锈、无垢,呈金属本色;清洗液浓度维持在017~0110mol/L之间,2h内基本无变化。

当蒸发式冷凝器清洗干净,化学清洗工程结束后,打开排污阀,排空污水,向循环水箱内补满清水,进行循环漂洗。当循环水水质清澈、无垢渣,pH降至5左右时,可进行钝化预膜处理。

4 钝化预膜

411 钝化预膜过程

由于蒸发式冷凝器的冷凝盘管是由无缝钢管制成,它被固定在塔体架上,完全暴露在空气中,经化学清洗后的盘管金属表面呈活化状态,很容易氧化腐蚀。如果化学清洗工程需要暂时停工时,也要对设备进行钝化处理,防止冷凝盘管外壁氧化腐蚀、发生/红水0现象。当整个化学清洗结束后,设备还要进行最后的钝化预膜处理。钝化预膜剂的使用量按,

调pH值至11~12左右,循环钝化6h。412 钝化预膜效果

经过钝化预膜处理,在冷凝盘管外壁及管道金

属表面均形成了一层完整的钝化膜,无二次锈蚀现象发生。蒸发式冷凝器的化学清洗和钝化预膜处理工艺的实施与监测见表1。

表1 蒸发式冷凝器的化学清洗和钝化预膜处理工艺的实施过程与监测

日期与施工工艺2008-06-23化学清洗

时间11:5013:1014:0014:5115:0315:3516:0017:0917:4019:00

2008-06-23钝化2008-06-24化学清洗

19:408:3010:3014:0015:5517:0517:5518:30

2008-06-24钝化2008-06-25化学清洗

19:309:3010:3011:0014:3015:30

2008-06-25钝化

18:00

喷淋清洗水清洗喷淋清洗水清洗

定量补药)循环清洗喷淋清洗水清洗循环清洗

定量补药)循环清洗排空)补水)漂洗

加入钝化预膜剂,循环钝化2h循环)排空)补水)漂洗喷淋清洗水清洗

定量补药)循环清洗定量补药)循环清洗循环清洗

排空)补水)漂洗

加入钝化预膜剂,循环钝化2h循环)排空)补水)漂洗喷淋清洗循环清洗

循环清洗)排空)补水循环漂洗

加入钝化预膜剂,循环钝化6h

01120108

1 115

水质清净,无垢渣;

11~12水呈淡乳白色,无杂质

水淡黄,少许垢渣

[***********]04

1151 1 1 4 11

排空污水,清除垢渣排空污水,清除垢渣水混浊淡黄,少量垢渣

[1**********]3

1 1 4 11

排空污水,清除垢渣水混浊、大量垢渣沉积水混浊稠黄、大量垢渣排空污水,清除垢渣

0110

1

水混浊、大量垢渣脱落

01060107

2 115

施工进程

清洗液浓度/

(mol#L-1)

pH

清洗液状况水质混浊

注:(1)清洗剂:主要由盐酸、羟基乙酸、缓蚀剂、渗透剂、消泡剂等组成,经测试对碳酸盐类水垢除垢率达9817%,对锈垢除垢率达9716%;对碳钢的缓蚀率达95%以上。

(2)钝化预膜剂:主要由聚丙烯酸钠、磷酸三钠、碳酸钠等组成,对碳钢腐蚀率为0138g/(m2#h)。清洗剂和钝化预膜剂均符合行标HG/T2387)20075工业设备化学清洗质量标准6规定要求。

5 清洗质量的验收

(1)化学清洗与钝化预膜质量:整个清洗钝化工艺完成后,经厂方人员检验填料无损伤、表面无残垢;循环水水质清澈,无垢渣沉积;管道内表面及冷凝盘管外壁均无垢、无锈,达到了清洗的预期效果;钝化预膜处理后循环水管道内表面和冷凝盘管外壁均附有一层暗灰色钝化薄膜、无二次锈蚀发生。

(2)挂片腐蚀实验:在蒸发式冷凝器的循环水箱中悬挂标准铁片,称量铁片在化学清洗前后的质量损失,计算清洗过程中清洗剂对铁的腐蚀率。经测试所使用浓度的清洗剂对铁的腐蚀率为0187g/(m#h),符合行标HG/T2387)20075工业设备化学清洗质量标准6规定要求。

2

更快捷,达到了清洗的预期效果,保障了设备正常安全的运行。

(2)蒸发式冷凝器的冷凝盘管是无缝钢管材质,且暴露在空气中,不利于钝化预膜处理,所以钝化预膜时应适当提高钝化预膜剂浓度,调高钝化液pH,延长循环钝化预膜时间,才能保障达到好的预膜效果。

(3)由于蒸发式冷凝器中冷凝盘管位置的特殊性,如果清洗工程需要短暂停工时,一定要及时对蒸发式冷凝器水系统进行钝化处理,防止冷凝盘管外壁氧化锈蚀,发生/红水/现象。化学清洗后及时钝化处理,是保证蒸发式冷凝器设备安全运行的重要环节之一。

参

考

文

献

6 结论

(1)根据蒸发式冷凝器各组件结垢状况不同以及结构的特殊性,有针对性地采用喷淋清洗、水清洗和循环清洗相结合的化学清洗工艺,使清洗更高效、

[1]朱冬生,涂爱民,李元希,等1蒸发式冷却器/闭式冷却塔的应用前景及其设计计算[C]1中国制冷学会2007学术年会论文集,20071

[2]齐冬子1敞开式循环冷却水系统的化学处理[M]1第2版1北京:化学工业出版社,2006:4-51

(上接第16页)

将电泵入口、启动炉水泵入口及再循环管、疏水管路等积存的酸液排放干净,这样可大大减少机组启动前的冲洗水量,避免启动后凝泵、电泵滤网堵塞问题。

参

考

文

献

素,事先做好计划和各种预想,以确保清洗工作安全、高质量地完成。

5 结论

超超临界直流锅炉蒸汽参数指标高,对汽水品质的要求很严格。化学清洗的效果充分体现在机组启动后汽水品质能否迅速合格上。清洗过程中应充分利用固定系统及设备,同时应保证临时系统的安装质量。特别是基建锅炉的清洗,由于其化学清洗现场条件复杂,涉及各参建单位、多专业的协同配合,化学清洗主管应充分考虑人员、系统及设备的因

[1]陈洁1DL/T794)2001火力发电厂锅炉化学清洗导则

[S]1北京:中国电力出版社,2002:561

[2]杨灵1绿色双氧水钝化工艺[J]1清洗世界,2005,21

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[3]中国腐蚀与防护学会1缓蚀剂[M]1北京:化学工业出版社,19891

[4]电力行业电厂化学标委会1DL/T889)2004电力基本建设热力设备化学清洗监督导则[S]1北京:中国电力出版社,20051