卤水换热器的清理及酸洗

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(连云港碱业有限公司，江苏连云港 222042)

1 换热器现状及清理的背景

我公司盐水车间使用部分地下卤水配以生产水用来化盐，地下卤水温度在18～25 ℃之间，直接化盐温度较低，达不到要求。故增加三台换热器(换热器型号：BFMH1100-1.0-399-6.0/25-4，管程走卤水，壳程走循环水)，与重碱车间氨冷器出来的热水进行间接换热。一方面加热卤水，另一方面也降低了循环水温度，降低循环水系统热负荷，取得了较好的效果。但经过长期运行，换热器结垢非常严重。打开换热器封头对两台换热器管程进行高压清洗，保证所有管程畅通且无结垢，但因管束为固定式的，无法抽出，因此壳程无法清理。换热效果依然不佳，打开循环水侧短节发现，循环水侧结疤严重。盐水车间决定对换热器壳程进行化学在线酸洗，去除水垢提高换热效率满足生产需要。

2 酸洗过程

2.1 酸洗条件准备

化学酸洗用主要设备：酸洗泵站1套，Q=30 m3/h；

酸洗水源：生产水；

电源要求：～380 V、 22 kW；

排污：通过吨桶将酸洗废液倒入酸碱中和池。

对将要酸洗的设备系统进行详细检查，并进行水压试验合格后，管线及连接部位有无泄漏、堵塞等异常情况。

酸洗原料、分析仪器、劳保用品、泵站工具。

2.2 酸洗标准

腐蚀率≤6 g/m2·h，酸洗腐蚀总量≤72 g/m2；除垢率≥95%。

2.3 酸洗流程示意图

采用2台换热器串联的方式进行酸洗，酸洗时保持低进高出，冲洗时切换到高进低出状态，以达到干净效果。

泵站→1#换热器→2#换热器→泵站

2.4 酸洗步骤

2.4.1 化学酸洗工艺过程及分析监测

临时系统→系统水冲洗及检漏→酸洗→水冲洗

2.4.2 建立酸洗临时系统

将要酸洗的设备及相关管线建立临时酸洗系统，使该临时酸洗系统与酸洗泵站构成一个循环回路。当进出水浊度基本一致时，即可结束该步工序。

监测项目：澄清度：目测1次/5 min

2.4.3 系统水冲洗及检漏

系统水冲洗及检漏的目的是除去系统中的积灰、泥沙、脱落的金属氧化物等污垢，同时在模拟酸洗状态下，检查酸洗系统中是否有泄漏及酸洗循环系统是否畅通。

水冲洗：根据设计要求建立临时系统，然后进行水冲洗。酸洗前应将不参加酸洗的设备及管线进行水封，并关好相关的阀门；各排污点及排气阀定时排放。水冲洗至目测出水与进水的澄清度相近时结束。

确认酸洗系统再无泄漏点后，进行系统水冲洗工序，水力冲洗还可发现设计或安装过程中存在的一些问题。检查系统中是否有气阻、死角、短路及堵死等情况，若发现有问题，立即处理，待问题解决后才能进行下一步工作。

2.4.4 酸洗过程

应用某公司专有的酸洗技术，通过加入缓蚀剂和还原剂等，解决了金属在酸洗时氢离子腐蚀和三价铁离子加速腐蚀的问题。

水冲洗结束后，调整系统处于正循环状态，挂入酸洗挂片，先加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种酸洗药剂。

1)操作顺序：采用两台换热器串联进行酸洗。

①在酸洗配液槽中投入酸洗药剂，进行循环配制酸洗液，同时分析化验酸浓度。

②以上述方法逐步将酸洗药剂加入酸洗系统中。

③酸洗药剂加完，并有酸洗回液后(系统水量不足的补水)，进行循环酸洗工序。

④同时挂入与酸洗设备材质相同或相似的标准腐蚀试片和监视管段，以便对酸洗效果适时监控。

2)注意事项：在化学酸洗的酸洗过程中，要定时检查酸洗系统的漏点、浓度、腐蚀率、溶垢效果等各项参数。在酸洗过程中应严格控制操作的压力、流速和排放量。

表1 酸洗时控制监测的项目及工艺指标

3)酸洗的终点判定：在1 h内，当连续两次取样检测的酸浓度及铁离子浓度基本不变时(绝对差值小于0.2%)，同时监视管段清洁度达到预期效果时，可结束酸洗。

4)应急措施：在酸洗过程中，若测得的Fe3+离子浓度大于500 ppm，应及时添加Fe3+离子还原剂(如：Na2SO3等)或置换部分酸洗液，使Fe3+离子浓度小于500 ppm。

5)水冲洗：酸洗结束后，用清水将酸洗液顶出，然后充入新鲜水进行冲洗，目的是除去残留的酸洗液及洗落的固体颗粒。当出水pH值接近中性(pH=6～9)并澄清时即可结束。

监测项目：pH 值 1次/10 min

3 验收及相关数据

对可见部分进行直观检查，确定酸洗效果，对拆装部分进行还原复位。

3.1 酸洗挂片

表2 化学酸洗挂片数据

注：挂片表面积为0.0028 m2。

酸洗挂片腐蚀速率远低于国家标准，保证了此次化学酸洗的安全。

3.2 钙离子变化曲线

表3 化学酸洗过程中水质分析数据

由钙离子数据可以看出，7月14日早上9点和8点采样数据相差很小，酸洗结束，共反应掉351.85 kg的垢。

图2 钙离子变化曲线图

3.3 废酸处理

按照，废酸中和后(pH=6～7)排放至粉煤灰渣场。

3.4 效果验证

表4 1#换热器酸洗前后及其正常使用的0#换热器对比数据

注：循环水进口处压力低说明进水通畅；0#换热器是新型波纹管换热器，投用时间为一年，尚未结疤。

酸洗后于7月14日上午10:00对1#卤水换热器走水试验，试验前循环水全部走0#卤水换热器(新换热器)，进换热器处循环水压力0.142 MPa，流量200 m3/h；

试验时关闭0#卤水换热器循环水，全部进1#卤水换热器，压力0.152 MPa,流量176 m3/h；说明1#卤水换热器循环水侧基本畅通。

通过14日试验数据看，卤水换热器酸洗比较成功，达到预期效果；试验后0#、1#卤水换热器运行。循环水进出口温差20 ℃，卤水流量180 m3/h，温升为15 ℃，满足生产要求。

2#换热器效果优于1#换热器，车间现运行0#、1#换热器，对2#换热器管程进行水洗、浸泡、排空后处于备用状态。

4 项目经济效益分析

1#、2#换热器因结疤严重失去使用价值，更新两台要60万左右(不含安装配管等费用)，对1#、2#换热器管程清理花费6万元，酸洗花费8万元，共计14.0万元，节约费用为46万元。

对于换热器，本身没有腐蚀损失，清理后依然呈现出金属本身光泽，但使用三年后管壳程存在结疤情况，因此在以后生产中，定期对其管程进行酸洗，对其壳程进行清理，确保其好用。