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离心式压缩机冷却器清洗实践

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  • 发布时间:2017-04-16
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济南鲍德气体有限公司是济钢的重点能源供应单位,专业从事氧气、氮气、氩气及压缩空气的生产供应。现有大型离 1、5"式压缩机29台,作为气体生产的核心设备,压缩机的能耗决定了生产气体的成本,而冷却器又是压缩机实现等温压缩效率的核心部件,其换热效果直接影响了压缩机的运行效率,进而影响到整个空分能耗和生产供应经济性。针对制氧水系统特点,自1993年开始,济南鲍德气体- 直采用缓蚀、阻垢加药稳定处理和杀菌的敞开式净环供水模式,取得了节水节能、不结垢、不腐蚀的良好效果↑几年,随着补水水质和周边环境的恶化,新建大高炉靠近气体厂区,循环水硬度和泥沙等指标呈逐年上升趋势,冷却器结垢和泥沙沉积严重影响了换热效果。如何对冷却器进行安全 、可靠、经济性清洗成为重要课题。

2 现状与问题2.1 循环冷却水工艺流程循环水泵站通过供水管网将冷却水供给压缩机进行换热冷却,换热后的循环水直接由余压送入逆流抽风式冷却塔的布水器,由布水器均匀喷洒到填料上,塔顶的风机不断地将冷风从下面抽上来,与热水进行热交换 ,空气温度上升,水温下降。冷却后的循环水进入吸水池 ,经水质稳定加药处理后,再由循环水泵输送到相应设备重复使用。

2.2 压缩机冷却器特点压缩机冷却器是冷却水与被冷介质的换热场所。冷却水和被冷介质分别在冷却器中不同的通道里逆向流通,使冷却水温度升高,被冷介质冷却收稿日期:2012-08-15作者简介:于启涛,男,1982年生 ,2005年毕业于内蒙古科技大学给水排水专业。现为济南鲍德气体有限公司设备部助理工程师,从事循环水处理与检修技术工作。

28到30℃左右。冷却器材质主要包括铜、不锈钢、碳钢;冷却器形式分为隔板式、管道翅片式等。

2.3 水处理工艺流程循环水系统经过清洗、预膜后 ,加入水质稳定剂,通过水质稳定剂与水中离子的螯合作用,阻止水中离子的结垢和腐蚀,使循环水达到缓蚀、阻垢的目的。通过交替添加有机、无机杀菌剂,控制循环水中余氯和菌群浓度,起到杀菌防藻的目的。日常运行过程中,通过强化对pH值、硬度、浊度、电导率、铜铁离子浓度、碱度等水质重点控制指标的化验和调整,保证水质稳定性。

2.4 冷却器结垢近几年通过检修和挂片试验发现,循环水处理的缓蚀效果较好,但冷却器结垢和泥沙沉积成为影响安全、经济、稳定生产的重要因素,基本上每隔4、5个月就需对冷却器进行清洗。冷却器结垢和泥沙沉积主要危害:1)引起换热管的点蚀,导致冷却器内漏,进而造成设备或生产事故;2)造成换热管堵塞,使冷却器流通截面减小,冷却器换热效果和运行效率降低,甚至导致喘振等设备事故;3)油冷却器换热效果差,导致转动轴承、轴瓦温度升高,影响设备运行安全,降低轴瓦等备件的使用寿命。

结合实际情况,制定了强化循环水日常加药控制,尽量开肩过滤泵纤维素过滤器旁通过滤,增加补水过滤器和单机过滤器,每2 a对冷却塔水池和集水池进行停产清污的运行模式。尽管做了大量工作,但控制效果仍然不理想,冷却器冷却效果差,冷却后温度高,冷却清洗的频率逐年增高。

2.5 冷却器清洗方法1)物理清洗¤助物理力(如热、搅拌摩擦力、研磨力 、超声波、电解力等)作用于冷却器或换热管内壁上,使污垢脱离内壁,达到清洗的目的。目前,常用的物理清洗方法有:液体冲洗、蒸汽吹洗、气体吹扫、机械清洗等。针对换热管较长的特点,采取先疏通后去污的思路,重点开发了用铜管钻头毛于启涛 离心式压缩机冷却器清洗实践 2012年第6期刷手枪钻的机械清洗方法,提高了工作效率。

物理清洗具有如下优点:①节省了购买化学清洗药剂的费用;②避免了化学清洗后清洗废液带来的排放和处理问题;③不易引起被清洗设备的腐蚀。缺点:①需要压缩机停机才能进行;②对于黏结性强的硬垢和尘泥去除效果差;③人力成本高。

2)化学清洗。根据生产工艺和冷却器材质,在确定污垢附着量、成分的基础上,借助化学药剂利用化学方法去除污垢。主要分为酸碱清洗、络合清洗、EDTA盐类清洗等。

针对冷却器情况不同,制定不同的化学清洗方式。当冷却器表面有油污时,采用专用的清洗剂或阴离子表面活性剂进行全系统清洗。当冷却器表面锈蚀严重或结垢严重时,宜采用单台酸洗,且不同的材质采用不同的酸做清洗剂,如碳钢管道主要用硫酸、盐酸循环清洗 ,使酸溶液自下而上进入被清洗的换热器,利用酸液上升排挤所产生的二氧化碳气体和泡沫,防止其干扰对水垢的清洗;不锈钢、铝或铝合金制的板式冷却器通水间隙孝结垢且容易堵塞,主要用硝酸进行循环清洗;为去除附着的生物黏泥,投加具有剥离作用的非氧化性杀菌灭藻剂进行全系统清洗n 。

3 离心式压缩机冷却器清洗3.1 冷却器结垢原因分析201 1年5月,济南鲍德气体英格索兰氮压机各级冷却后温度逐渐上升,特别是三级冷却器冷却后温度超过60 cC,远高于压缩机设备标准(435℃)。

为解决隐患,将三级冷却器解体检查 ,通过分析结垢情况发现,由于此冷却器是管壳式,气走管程,水走壳程,冷却水从换热管的缝隙(每根管道之间的净距为2 mm左右)通过,换热管上结了-层薄薄的水垢,并附着了少量的黏泥,使换热流通面积减小,导致水、气换热不充分。分析冷却器管壁上取下的部分水垢样 ,其组成为 CaO 82% 、MgO 6%、SiO5%、CuO 2.5%、其他4.5%。

通过垢样和循环水指标综合分析可知,水垢主要成分为碳酸盐及少量的泥沙♂垢原因主要有:1)冷却器的设计方式导致水程通道狭窄、水流量较小,遇到高温容易结垢。2)由于水的硬度高,碱度大,铁离子、铜离子浓度也相对较高,水在循环过程中易生成Mg(OH) 、CaCO,、AI(OH) 沉淀,是水垢的主要成分。在碳酸钙析出的过程中,也析出-部分的铝盐、镁盐和部分胶体,温度愈高,愈益析出。3)由于气体在水中的溶解度随水温升高而降低,当冷却器内循环水温度升高后,循环水中CO 大量脱出,水中的碳酸平衡被破坏。

3.2 确定清洗方法英格索兰氮压机冷却器的外壳材质为碳钢,换热管材质为海军铜且壁薄,结合水垢成分,采取酸洗工艺除垢。在水中加入铜缓蚀剂和铁缓蚀剂,使药剂的阳离子不络合金属单质,达到既能除掉管道中的水垢,又不腐蚀管道的作用。

在清洗时既要把水垢清洗干净和彻底,更要防止清洗液对冷却器产生腐蚀,保证清洗过程受控和安全,需注意:1)控制除垢速率。药剂浓度大反应速度太快 ,易造成水垢脱落太快而导致管道的堵塞,影响清洗;药剂浓度太低影响清洗的速度,清洗不彻底。利用结有水垢的碳钢和黄铜的试片对清洗药剂进行试验,达到了满意的除垢率和清洗速度后开始清洗,保证清洗液对设备本体和生产不会产生危害。2)控制腐蚀速率。在配制的清洗液中进行了挂片试验,保证药剂对设备各种材质产生的腐蚀速率小于国家清洗标准,清洗液对海军铜的腐蚀速率为0.1 g/(m ·h)。

3.3 清洗流程1)加入黏泥剥离清洗剂、杀菌灭藻剂进行清洗,运行约 1 h后进行浊度分析,绘制浊度曲线(见图1),同时不断加入清洗剂并调整其浓度 ,循环水的浊度由9.8 mg/L上升到40 mg/L后开始呈下降趋势,剥离基本结束。在剥离过程中挂2片涂油试片进行监测,至剥离结束观察试片表面无油污。

吕是时间/rain图1 剥离过程中水浊度变化曲线2)系统剥离后 ,通过置换将水的浊度降为 10mg/L以下后进入清洗阶段。加入分散清洗剂、消泡剂、铁缓蚀剂、铜缓蚀剂,调低pH值至4.5左右进行清洗,同时化验钙离子浓度(见图2),再不断调整药剂的浓度和pH值 ,直到钙离子浓度不再升高为止。

在清洗的同时进行挂片试验,测试其腐蚀速率,要求碳钢的腐蚀速率低于3 g/(m ·h),铜的腐蚀速率低于0.1 g/(m2.h)。

3)配制含 10 g/kg NaOH的中和液,调节清洗系统中液体pH值为10~11。当中和液循环约20 min混合均匀后,停止循环,静置浸泡。由于NaOH是钝化剂,在钢材的自然腐蚀电位下 ,可使溶液 pH为9~1 1,使壳程表面形成磁性氧化铁钝态保护膜。

292012年12月 山 东 冶 金 第34卷如褪躲0 3O 60 90 12O 150时间/min图2 清洗过程中钙离子浓度变化曲线待符合要求后,排绢液,立即用清水彻底清洗。

4)污水的处理。对清洗结束后置换的的污水采用先沉降后稀释的处理方式,沉降后的泥沙外运,上层的污水由济钢污水厂集中处理,稀释达标后排放。

4 结 语清洗完成后通过试车冷却后温度验证清洗效果,清洗前后冷却后温度对比见表 1。

表 1 清洗前后冷却后温度对比 ℃冷却器清洗对结垢和黏泥的去除收到了令人满意的效果,提高了冷却器换热效果和运行效率,整个过程对由碳钢、海军铜组成的冷却器本体保护较好,实现了设备的安全稳定运行。但清洗后 ,发现有类似冷却塔填料碎片的塑料颗粒物仍存在于换热管缝隙之中,很难用药物去除,只能采用手工的方法人工取出。

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