循环酸洗法在换热器清洗中的应用及推广

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Application and P0pularizati0n of Circulation Pickling Methodin Rinsing of Heat ExchangerCAO Jinghua，ZHANG Rong，LIU Chengwen，LIU Jie(Oxygen Plant，Anyang Iron&Steel Co.，Ltd.，Anyang，Henan 455004，China)AbstractThe compressed gas capacity of nitrogen compressor greatly reduces owing toserious scale of nitrogen compressor interstage cooler， and surge frequently occurs. Aback-flushing valve is installed in water circuit of the nitrogen compressor and the improvedcycle pickling method is used to pickle the nitrogen compressor.The above reconstruction ba-sically eliminates the serious scale.The operation status of the nitrogen compressor.the im-proved cycle pickling method and practical implementation process are presented.The efect ofthe nitrogen compressor interstage cooler and popularization and application of cycle picklingmethod are introduced。

Key wordsnitrogen compressor；interstage coler；cycle pickling method；energy saving；popularization and application1 前言最近两年，安阳钢铁股份有限公司制氧厂的C 1 80MX3N2型 25000 m3/h氮压机各级冷却器气体出口温度持续走高，气体压缩能力大减，偏离了设计流量，并频繁发生喘振现象导致联锁停车，特别是高温天气，经常发生高温联锁和喘振联锁，设备故障率很高。为了解决这些问题，我们采取了很多措施，效果并不明显。经过专业技术人员分析讨论，最终确定了问题出在气体冷却器上。

安钢所用的水硬度很高，当作为冷源经过冷却器换热时，水温升高，形成硬度极大的水垢层粘附在气体冷却器表面大大降低了换热效果，同时增加了水的流动阻力，冷却器长期工作在警戒温度的边缘，濒临联锁停车中断供氮的危险。即使没有导致停车，由于其换热效果不理想，压缩气体温度过高而密度降低，进而使压缩机实际压缩气体的能力大幅度降低。

25000 m3/h氮压机采用列管式冷却器，管程通气体，壳程通冷却水。冷却水结垢全粘附在壳程即铜管束的外表面，用机械法不可能实现水垢的清除。最后我们采用了化学药剂循环酸洗法，从根本上解决了氮压机冷却器结垢带来的各种问题，并降低了设备的运行成本。

2 酸洗实施过程25000 m3/h氮压机的冷却器采用的列管束为铜管，如果使用盐酸为清洗液，容易对板片及铜管产生强腐蚀，严重情况下会击穿铜管，缩短冷却器的使用寿命甚至毁坏换热器。我们邀请水处理厂的工作2013年第 8期总 第 162期冶 金 动 力METALLURGICAL PI R人员前来指导并使用了他们带来的酸洗剂 HT-201。

配制好的HT-201酸洗液具有清除污垢彻底，清除速度快，性能稳定，安全可靠和费用低廉，对金属腐蚀率低的特性。

循环酸洗的基本过程有三个阶段 ，首先是酸洗剂与部分水垢发生反应，生成溶于水的化合物；其次，由于部分水垢的溶解过程，使残留的水垢变得疏松，被流动的压力酸水冲刷，-部分脱落 ，随酸水冲走；最后，水垢变稀薄 ，酸与铜管表面的-些氧化物发生反应，破坏铜管与水垢的结合，水垢从表面剥离，并随酸洗液冲刷下来。经过这三个基本过程，铜管表面的水垢基本清理干净。

2.1 循环酸洗流程循环酸洗法在安钢制氧厂实施过多次。酸洗时必须拆开各个冷却器水侧的进出口管道，将水箱内的酸洗泵用消防带连到-级冷却器出口，再从-级进口连接消防带到下-级出口。使三个气体冷却器和-个油冷却器组成-个回路。这样就造成工作量大、前期准备工作时间长、管道连接复杂，现场杂乱。

对原有流程进行大胆改造。改造后的流路是在水路进出口总阀后分别加装-个反冲洗阀，利用消防带将酸洗箱和两个反冲洗阀连接。原来的酸洗泵更换成潜水泵使之压力更高、连接更简单。酸洗液的流动压力由0.5 MPa增加到 0.8 MPa，水压的增加使酸洗液对管壁的冲刷力度增加，在更短的时间内即可将水垢清理彻底。改造后的氮压机冷却器循环酸洗流程如图 1。

酸洗时，首先要确保总上水阀关闭。酸洗液被泵打到出口总管上，反向进入-级冷却器出口，从人口出来再进人下-级冷却器，最后从油冷却器进口排图 1 氦压机酸洗流程图到总进水管道，最后进入水箱，形成回路。如果单独清洗其中-个冷却器，那么可以关闭其他冷却器的回水阀，酸洗液流向-个冷却器，水路冲刷力度加大，冲洗效果更好。由于此次 25000 m3/h氮压机的结垢比较严重，因此，本次清洗采取单级冷却器清洗。

采用反向清洗的好处是：如果某些地方存在杂质堵塞流路，反向可轻易将堵塞处冲开。

2.2 酸洗过程酸洗前，加酸洗剂 HT-201至酸洗箱，和水配置均匀，控制 pH值在 1.5左右。启动潜水泵运行，随时测量酸洗液的pH值，酸度不足时及时补加酸洗剂，确保酸洗效果。隔半个小时测量酸洗液浊度，当浊度达到86 mg/L后不在上升且呈稳定状态，此时清洗结束。排掉酸洗液，利用清水冲洗10 min左右，清洗残留的酸洗液体和杂质，以防残留的酸在系统中存留腐蚀管路，正常运行时进入空分系统。

按此方法重新配置酸洗液，依次对其他冷却器进行酸洗。由于二三级冷却器结垢严重，清洗的时间要加长些。

2.3 实施效果对比(见表 1)表 1 25000 m3/h氮压机清洗前后运行参数比较3 效益分析经过彻底酸洗，冷却器换热效果明显好转，气体产量大幅提高，达到了设计值。在满足相同管网压力的情况下可以停-台5000 m3/h机组也可以保证公司用氮。

通过对比检修前后电流并计算得出：酸洗前 25000 m3/h氮压机运行电流上限为146A，流量最高20000 m3/h。每小时耗电405 kW·h。

酸洗后 25000 m3/h氮压机运行电流上限为 170A，流量最高25000 m3/h。每小时耗电472 kW·h。

酸洗后 25000 m3/h氮压机前后多出的耗电量为每小时 67 kW·h。5000 m3/h氮压机运行电流52A，流量5000 m3/h。每小时耗电144 kW·h。则停5000 m3/h氮压机后每个小时可节省77 kW·h。如果5000 m3/h氮压机停运-年计算，电价按0.56元，可节约资金约 37.8万元。

由实践可以看出，循环酸洗法在清理水垢方面有着极大的优势： (下转第33页)2013年第8期总 第 162期冶 金 动 力METALLl瓜GICAL POWER 33效塔的精馏过程，过快易造成上塔压力的波动，影响精馏效果，同时保持下塔液位稳定，准备开液体泵。

4.3.5 开液体泵精馏系统建立完毕，开启液氧泵，逐步提高液氧压力和流量至设计值，同时增加高压空气流量来平衡高压板式的冷量；开启液氮泵，逐步提高液氮压力和流量至设计值，同时增加高压空气流量来平衡高压板式的冷量。

注意：启动氧泵要遵守操作规定的要求，禁止在低液面下启动，以免主冷在低液面下工作时间过长引起碳氢化合物的积聚和与主冷的摩擦产生静电发生的爆炸。

4.3.6 建立高压板式冷量平衡高压板式热端温差我们控制在2.5℃，效果很好，冷端温度均在设计范围内。

通过上述操作方法，大幅缩短了空分装置冷启动时的开车时间。

5 总结28000空分装置在试车及运行过程中碰到的问题经分析后，获得了妥善的解决。在运行过程中，特别是冷启动时，我们根据操作规定及空分装置本身的特点，实践摸索出了快速启动的方法，大幅缩短了启动时间。同时，通过对各故障的深入分析和排除，使空分操作人员解决空分设备运行问题的能力和经验得到了进-步的提高。

收稿 日期 ：2013-03-25作者简介：贾震宇(1985-)，男，2008年毕业于吉林化工学院环境工程专业，助理工程师，现从事空分装置调试和稳定生产等技术工作。

(上接第27页)(1)省时。对于氮压机酸洗，从准备 机这样的耗电大户，特别是空气压缩机，其额定功率到清洗完毕只需4个小时。 达到了9952 kW，其效率的降低而多消耗的电量不(2)省力、高效。因为所有的阀门都已经改造好， 可酗。因此，冷却器换热不好时，应及时清洗。

使用时只需布置好水箱和循环泵，将消防带连接上 另外-个可以用到循环酸洗的地方是空冷塔。

阀门，配好酸洗液，关闭总上回水阀，整个清洗流程 空冷塔属于混合换热器，从空压机过来的压力空气即组装好。由于酸洗液的pH值可控制，浊度可观 从空冷塔底部进入并上升，与下降的冷却水在空冷测，可大胆进行酸洗，不必担心出问题。而且循环水 塔内换热，达到降低压缩空气温度的目的≌冷塔填泵改为潜水泵，提高了清洗效果。 料内难免结垢，特别是空气人空冷塔的-段，由于空(3)减少物资消耗。整个酸洗工作的投资只有9 气温度在70℃以上，此段的冷却水也上升到-定温桶酸洗液和约 1O m3水。而且由于清洗工作用时短， 度，在此温度下最容易形成水垢，导致空气流速和压缩短了氮压机的检修时间，能够在极短的时间启动， 降增加，进而导致分子筛进水而引起重大空分故障。

不影响炼钢用氮。 整个循环酸洗流路可以是：水箱 -低温泵 -空冷塔因此，在生产过程中，如果遇到检修，完全可以 顶部 -空冷塔底部-空冷塔排水管 -水箱。低温泵把对换热器的清洗作为-个检修项目。 的设计流量比较大，必须改变低温泵转速，降低流4 循环酸洗法推广应用 量。即使这样，也必须采用较大的水箱。因为整个循上述是对问题最严重的-台氮压机进行的酸 环需要的水很多，同时依止水箱里的水被泵抽干。

洗，清洗效果达到了超预期的效果。还有 3台 这种方法只是-种设想，未经实际操作，有待试验。

25000 m3/h氮压机和3台15000 m3/h氮压机，都或 5 结语多或少存在此方面的问题。用循环酸洗法清洗后都 由以上分析可以看出，循环酸洗法在空分流程对生产有-定的降本增效作用。 中的应用具有广阔的前景。

制氧厂使用列管换热器的地方很多，如空压机、 除此之外，循环酸洗法可以用于炼钢、炼铁等领氧压机、冷冻机、膨胀机等，由于使用相同的循环水， 域：在这些生产单位，不可避免地要大量使用各种换因此结垢不可避免。而对于压缩机而言，有三个压缩 热器，不论是列管式换热器、盘管式换热器或板式换形式：(1)绝热压缩；(2)等温压缩；(3)多变压缩。最 热器，只要使用水冷却，就会结垢，都可用循环酸洗理想的压缩是等温压缩，即气体经过各级冷却器后 法进行除垢。即使每个换热器换热效率的增加带来不产生温升时，压缩机效率最高，最节能。而实际情 的经济效益微不足道，整个钢厂的换热器高效运用况是气体与冷却水并不能达到完全换热，有-定的 产生的效益总和是巨大的。

温升，温升越高效率越低，耗能越高，这是由压缩机的特性决定的。而当压缩机冷却器结垢后，必然导致换热不充分，结垢越严重，换热越不充分。对于压缩收稿 日期：2013-03-25作者简介：曹景华(1982-)，男。2006年毕业于郑州大学热能与动力工程系，工程师，现从事制氧生产专业技术工作。