蒸發式冷凝器的化學清洗和純化處理

2019-03-09 20:39:26

蒸發式冷凝器

蒸發式冷凝器是先進的冷凝鍍鋅設備,是通過制冷劑(氨蒸氣),水和空氣三者之間的交互作用,以水的氣化吸熱(部分噴淋水變成水蒸氣)吸走制冷劑(氨蒸氣)蒸氣中的熱量,從而使制冷劑蒸氣凝結成液態的一種熱交換設備。工業化學清洗時不允許破壞熱鍍鋅層,緩蝕效率為99.95%以上,是技術含量較高的清洗工程。

一、  冷卻水系統結垢的危害和清洗的必要性

(1)            換熱效率下降

冷卻水系統結垢后導熱系數很低,一般為  0.1~2.0kaah m-1、h-1、k-1,而鋼的導熱系數為40~50kahm-1、h-1、k-1,即結垢的導熱系數比換熱材質的要低上百倍甚至千倍,嚴重時難以達到制冷效果。

(2)            損害設備使用壽命

設備長期帶垢運行、極易產生垢下腐蝕,損害設備機體,其腐蝕速度比無垢時大許多倍。其中危害最大的是晶間腐蝕,選擇性腐蝕,應力腐蝕,孔蝕等??墒瓜到y破裂或穿孔,將會造成嚴重損失。

二、  冷卻水系統結垢的垢質分析

冷卻水在使用過程中,大多都沒有經過處理或沒有處理好。如水中存有大量的鈣、鎂離子,氧、二氧化碳及氯離子,微生特等。是一種不合格的冷卻水。由于冷卻水蒸發速度快,溫度高,水的濃縮倍率高,又是循環使用。隨冷卻水的不斷蒸發,使水中的各種鹽份濃度逐漸增大,當濃度大于溶解度時則會析出在換熱面沉積下來。某些溶于水中的鹽類則因通過冷凝器傳熱面時受熱分解而析出。

如:Ca(HCO3)2  →CaCO3+H2O+CO2↑。換熱器表面垢質主要是:CaCO3 、MgCO3、Mg(OH)2、ZnO、Fe2O3、Fe3O4

三、  冷卻水系統的化學清洗工藝:

(1)   冷卻水系統清洗前的設備準備:

A、    由于原冷卻水噴淋系統噴嘴分布不均勻,易留清洗死角,需進行局部       改動。改動后不影響以后的冷卻效果。

B、     為更好地保障清洗質量,需另外建立一套可移動清洗噴淋系統,為防止殘渣和雜質堵塞噴淋孔,在配液槽(原來的水箱)和回液管分別加裝一個濾網。

C、     固定噴淋使用原來的循環水系統水分配器。在清洗前檢查噴嘴是否通水。

D、   移動噴淋系統可從原來設備固有的水分布器其中之一,做一個可移動外軟連接,裝上噴嘴,就可制得。以解決原有固定噴嘴噴淋除垢時的死角或清洗除垢不均勻情況;可移動噴淋嘴能隨時移動,對固定噴淋嘴噴淋時留下的死角或清洗不均勻的部位進行噴淋除垢,確保清洗質量??梢苿訃娏芟到y外接管道應該是軟連接,管道要長一些,可對換熱盤管的側面、底部進行360度的旋轉噴射噴淋清洗,使側面、底部都能受到均勻的噴射噴淋,確保換熱盤管各個部位得到有效的清洗。

E、     注意:移動噴淋嘴及固定噴淋系統的清洗液水壓力,清洗劑的水流量。

(2)、清洗劑的選擇:

因為該蒸發式冷凝器是整體鍍鋅。清洗劑選擇無色、無臭、無毒的氨基磺酸(NH2SO3H)。對金屬的腐蝕性很小,適合各種金屬材料清洗。國內只能購買到和氨基磺酸混合使用保護熱鍍鋅清洗碳酸鹽垢的緩蝕劑。

氨基磺酸和碳酸鹽垢反應機理:

CaCO3+2H2SO3H→Ca(NH2SO3)2+H2O+CO2↑

MgCO3+2H2SO3H→Mg(NH2SO4)2+H2O+CO2↑

在清洗時可復配一定量的分散劑(聚丙烯酸)增加滲透力。提高清洗效果。注意:每1公斤垢質需消耗2Kg氨基磺酸。

(3)、緩蝕劑的選擇:

當工藝條件和緩蝕劑確定之后,還有一個正確使用緩蝕劑的問題。否則即使是性能適宜的緩蝕劑,如果得不到正確的使用,同樣收不到良好的效果。

正確使用緩蝕劑的另一個重要的問題是緩蝕劑濃度。緩蝕劑的任何性能都只有在緩蝕劑達到某一濃度以后才表現出來。因此,要保證緩蝕效果,就不僅只看多少噸酸液加了多少公斤緩蝕劑,更重要的是要看緩蝕劑的分配是否均勻。一定要避免某一局部緩蝕劑濃度偏高,另一些局部濃度又偏低的不均勻現象發生。緩蝕劑濃度往往是無法用化學方法測定的。其濃度的控制主要是從加入方式上加以保證。

在國內只有一家北京奧森特化學工程技術有限公司,代理銷售奧地利比姆公司生產的熱鍍鋅清洗專用緩蝕劑,克垢之星-2號ZN緩蝕劑??捎糜谇逑礋徨冧\設備,加入量為每噸水4~5Kg、濃度為4~5‰。清洗溫度常溫。在整個酸洗操作中,酸的濃度最高不得超過7%。腐蝕速率為:0.08g/(m2.h)。通過數十臺蒸發式冷凝器的清洗實踐證明,克垢之星-2號ZN緩蝕劑是目前最理想的清洗熱鍍鋅材質的專用緩蝕劑。

(4)、殺菌滅藻劑的選擇:

生物粘泥:又稱軟泥或軟垢,是冷卻水中的微生物大量繁殖造成的。細菌通常以單細胞或多細胞的菌落生存,如條件適宜,1小時就可繁殖12億個。循環冷卻水是一個特殊的生態環境,當水溫達到25—40℃和PH=6.5~8.5、恰好是多種微生物生長的適宜條件,加上循環濃縮使營養源和氧均增加,因此有利于微生物的繁殖而造成生物軟泥。

金屬鋅是一種非?;顫姷慕饘?,在酸、堿性溶液中非常容易受到腐蝕,反應非???,所以不能使用代有氯根的殺菌滅藻劑。

北京奧森特化學工程技術有限公司代理銷售的奧地利比姆公司生產專用殺菌滅藻劑:滅克菌-BTS 每噸水容積加250克,殺菌時間為1~2小時。滅克菌—BTS適用于冷卻水及游泳池水的殺菌除藻,對于清除藻類(綠藻、棕綠藻和黑藻)、以及由黏液形成的細菌和腐蝕木材的真菌非常有效。是第四代聚合銨鹽的復合體,具有很寬的pH值適用范圍,在實際當中應用于休克劑量加藥時也不會產生泡沫,無毒。

特性:pH值………………………約7.0

密 度………………………1.03g/cm3

處理前,用機械方法盡可能地將已存在的藻類大部分清除,以節省藥劑。這里建議加藥量為250g /m3冷卻水(循環水),

(5)純化預膜的選擇:

使用北京奧森特化學工程技術有限公司,代理銷售的奧地利比姆公司生產的專用熱鍍鋅清洗后純化預膜劑特靈中性-1號,每噸水藥劑濃度為2%。PH值應達到8-9。時間為2~7小時。特靈中性—1號是一種易溶于水的粉末狀的高濃縮中和鈍化后處理劑。由于所含有的特殊成分,使其所顯示的堿性不同于蘇打和氫氧化鈉等堿性物質,盡管其具有高度的酸中和性,在使用后可直接排入河流。 此外,特靈中性—1號不含有害成分,并且可阻止鐵鹽和鈣鹽的再度沉積。它的最大優點是其水溶液的PH值始終恒定為10左右,同時還具有極強的中和酸的能力,還不會引起被清洗系統的堿腐蝕。以下數據可說明這個問題:

10%的溶液:  PH值=10.3

1%的溶液:  ?。校戎担剑保埃?/p>

而比較1%的蘇打溶液:PH值=11.6

使用方法:用清水沖洗被清洗后的設備,沖洗掉剩余污物,之后將1~2%的特靈中性—1號溶液注滿被清洗的系統。要進行這樣的清洗作業,最好先在循環水槽中配制1-2%的特靈中性—1號原始溶液,然后進行注入稀釋,在溶液的配制過程中,應一邊不停地攪拌一邊將特靈中性—1號均勻地加入水中直到完全溶解,用熱水配制更好。特靈中性—1號溶液的中和及鈍化后處理作用時間為2~7個小時,處理期間應不斷地將溶液循環泵入被清洗系統,使溶液混合均勻。溶液的PH值至少為8時就可以了,否則應繼續加入原液。為了更好地使金屬表面達到最佳鈍化(防銹),可將溶液加熱使用,這樣也可縮短后處理時間為兩個小時。這樣可使被清洗后的設備不再重新生垢和產生空氣銹,達到短期保護設備的目的。

(6)、清洗工藝過程:

應根據循環水量來計算殺菌滅藻劑、分散劑(聚丙烯酸)、和熱鍍鋅專用緩蝕劑的用量。根據水垢的厚度性質整體垢量,確定氨基磺酸的投入量。因為蒸發式冷凝器為整體熱鍍鋅設備,金屬鋅是一種非?;顫姷慕饘?,在酸、堿性溶液中非常容易受到腐蝕,反應非???。在幾分鐘內酸、堿就可跟鋅發生化學反應。所以對化學清洗的要求非常高,操作須異常嚴謹,確保在零腐蝕的情況下完成整個清洗除垢過程。

清洗工藝:殺菌滅藻→物理方法清除去藻類以及疏松的垢質→注入新水→循環噴淋情況下投入緩蝕劑→循環噴淋情況下加入氨基磺酸→排除酸性污水及廢渣→注入新水→循環噴淋情況下加入鈍化預膜劑→清除鈍化廢液→注入新的冷卻水正常運行。

四、 化學清洗操作過程:

1、       殺菌滅藻:首先將水注入設備底槽水箱。按每噸水250g加入滅克菌-BTS,進行循環清洗2小時,目的是殺死并剝離附著在冷凝器表面的微生物黏泥。2小時后用高壓水槍等物理方法清洗掉系統中的泥沙、脫落的藻類以及疏松的垢物,同時檢查噴淋式循環清洗系統有無泄漏。固定噴嘴是否出水正常,可移動噴淋系統是否泄漏,是否能正常工作。清洗后排除污水及廢渣。

加入熱鍍鋅專用緩蝕劑:底槽內注入新水(循環水的最低量)。進行噴淋式循環運轉,加入克垢之星2號ZN熱鍍鋅專用緩蝕劑,每噸水加入4~5公斤(4~5‰)。讓其充分溶解在清洗水中,為酸洗除垢做準備。這樣既能保證添加緩蝕劑的質量,又省工安全。

2、       酸洗除垢:當系統內的熱鍍鋅專用緩蝕劑完全溶解后,加入氨基磺酸,進行噴淋式循環酸洗??缮倭?、分批分量加入氨基磺酸。氨基磺酸最大的溶解度在10%-15%之間,所以每次補加酸時不要太多,有反應現象就可以(有氣體排出)??刂芇H=1,酸濃度為3%~5%。直到水垢完全溶解在水中。并在清洗過程中,用可移動噴淋頭對死角進行噴淋。清洗操作人員應時刻觀察盤管表面的清洗情況,隨時用可移動旋轉噴嘴進行清洗位置的調整,防止清洗死角產生。當系統內濃度平衡,控制PH=1不變時。設備表面目測無水垢即可結束,在清洗過程中如有排水現象應按照一定比例補加緩蝕劑和水量。

3、       酸洗后用水沖洗排除廢酸液。當噴淋酸洗除垢結束后,應盡快排出廢酸,盡可能縮短時間。并用清水噴淋清洗系統。當沖洗水接近中性時,PH=5~6.5時,清水噴淋沖洗結束。

4、       鈍化預膜:冷凝器經過清洗后,金屬表面處于活性狀態,應進行鈍化預膜處理,將新水注入到設備底槽水箱內水達到一定量時,開起循環泵。讓冷卻水進行循環工作。把特靈中性一號按每噸水20公斤量加入到底槽水箱內,進行循環噴淋預膜鈍化。此工作因進行2~7小時,保持PH=8~9,循環噴淋后鈍化預膜結束。用人工清理冷凝器底盤內的沉渣,污物,清洗工作即可結束??蛇M行設備驗收。

5、       安全控制事項:

在操作可移動噴淋清洗時,應提前做好安全防護工作,包括耐酸膠鞋、手套及耐酸衣服、褲、眼鏡、面具。自來水管要接到操作工作面,以備急需,地面要有2~3名工作人員配合操作,以防操作可移動噴嘴人員發生意外。

五、  蒸發式冷凝器化學清洗的監測及達到的指標。

1、    腐蝕速率檢測和腐蝕速率測定:

具體步驟如下:先選定進行試驗的樣品,樣品的化學成分和金相組織必須同酸洗的熱鍍鋅材料一致。加工成適當的大小,一般為20×50毫米。把制備好的樣品用丙酮或無水酒精除去油污,并用吹風機吹干,用熱風干燥后的樣品要放入干燥器內冷卻到室溫后用分析天平精確稱重(這一重量就是腐蝕前重)。將稱完重量的樣品放入清洗水箱中懸掛在水流中,經過一定時間以后(該時間即為腐蝕試驗時間),取出樣品并洗凈,再經過丙酮或無水酒精清除水分并用與試驗前相同的方法干燥、冷卻,待完全恢復到室溫后在精確稱其重量(這一重量就是腐蝕后重)。根據腐蝕前后重量的變化就可計算出腐蝕速率。計算公式如下:

X1 = 12 螖WS脳t'> 0    

式中:X1——腐蝕速率[克/米2·時];

試(1)中:X1—腐蝕率,g/(m2·h);        理應達到0.1`0.8g/(km2·h)

DW—腐蝕后樣品的重量;g;

S—試片面積,m;

t—測試時間,h.

X2  = 12 X 0-X1X0'>

試(2)中;  X2—緩蝕率,%      理應達到99.99%

X0—空白試片的腐蝕率g/(m2·h)

X1—等測片的腐蝕率, g/(m2·h)

(2)   對氨基磺酸的PH值測定:

使用PH值試紙每10分鐘檢測一次PH值、觀察清洗液PH值是否達到1。如果有條件可對清洗液中氨基磺酸濃度進行測試,濃度應在3%~5%之間,直到酸清洗結束。

(3)   鈍化預膜的測試:

當鈍化預膜劑特靈中性一號藥劑投入到循環水中后,循環每20分鐘測試一次,直到鈍化預膜結束都應達到PH=8-9。

(4)   除垢率計算:

以目測為主,填料表面干凈,無垢渣,冷凝盤管外壁無腐蝕現象,除垢率應達到95%以上(其中不包括隨風向變化水淋在蒸發冷外壁的積垢)。熱鍍鋅材質無發黑受腐蝕現象等。呈熱鍍鋅金屬本色。

六、  蒸發式冷凝器清洗質量的驗收:

化學清洗與鈍化預膜質量等整個清洗鈍化工藝完成后,應該經廠方人員檢驗。填料無損傷,熱鍍鋅材質表面無腐蝕,設備表面無殘垢,循環水水質清澈無垢渣沉積,熱鍍鋅盤管表面無殘垢,呈熱鍍鋅金屬本色,方達到清洗的預期效果。預膜后設備無二次銹蝕發生,設備材質沒有產生點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、選擇性腐蝕,加入成膜劑控制為“零”腐蝕。


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