熱法處理溶出裝置管式換熱器的內(nèi)管結(jié)疤

發(fā)布時間：2009-10-13 瀏覽：2890

     摘要管道化溶出裝置的管式換熱器,經(jīng)過一段時間運(yùn)行后,必須對內(nèi)管結(jié)疤進(jìn)行清理,目前的清理方式是計(jì)劃停車清洗檢修,用清洗車高壓水沖洗內(nèi)管結(jié)疤,這種方式必須有足夠的清洗時間,一般在4天左右,對管道化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)率影響很大。分析結(jié)疤的成分,主要是硅引起的水合鋁硅酸鈉和鈦引起的鈣鈦化合物。充分利用計(jì)劃檢修的機(jī)會,在裝置停車及開車過程中,利用高溫狀態(tài)下轉(zhuǎn)水及熱法來處理內(nèi)管結(jié)疤的方法可行,使裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期達(dá)三個月以上。

　　關(guān)鍵詞一水硬鋁石溶出裝置管式換熱器內(nèi)管結(jié)疤

　　一、一水硬鋁石換熱器內(nèi)管結(jié)疤的成分(表1)

　　二、結(jié)疤處理方式

　　根據(jù)結(jié)疤成分和性質(zhì)的不同,以及設(shè)備大小形狀的差異,目前世界上各種清除結(jié)疤的方法有:機(jī)械法、流體力學(xué)法、化學(xué)法及熱法。

　　1.機(jī)械清除法

　　(1)用風(fēng)動裝置經(jīng)軟管驅(qū)動銑刀,穿過每根熱交換管破碎結(jié)疤,然后用水將其沖洗掉。(2)用風(fēng)動裝置經(jīng)組裝的空心鉆桿驅(qū)動硬質(zhì)合金風(fēng)鉆,空心鉆桿內(nèi)通水,鉆頭往復(fù)運(yùn)動清除結(jié)疤。(3)法國薩林德廠用氣動振打器清除熱交換管中的結(jié)疤。振動器由鋼索牽引移動(2～3mmin),振打錘直接擊碎結(jié)疤,然后用低壓風(fēng)吹出。機(jī)械清除法一般用于清除大容積設(shè)備中的結(jié)疤,用于清除熱交換管中的結(jié)疤很不徹底,同時由于一水硬鋁石在熱交換器內(nèi)管上形成的結(jié)疤較硬,而內(nèi)管直徑較小,因此銑刀和風(fēng)鉆很容易被卡在管道中,此外,設(shè)備需要拆開,本身操作的勞動強(qiáng)度也較大。因此機(jī)械清除法,不適用管道化裝置管式換熱器內(nèi)管結(jié)疤的處理。

　　2.化學(xué)清除法

　　化學(xué)清除法的基本過程是,對結(jié)疤先進(jìn)行全部或部分化學(xué)溶解、隨溶劑流帶出。為了得到好的清除效果,除選擇合適的溶劑外,循環(huán)運(yùn)行的溶劑還應(yīng)具有較高的流速和溫度。與機(jī)械清除法相比,化學(xué)清除法的主要優(yōu)點(diǎn)是,不需要拆卸被清除結(jié)疤的設(shè)備,對難以觸及的地方也能清理,清除效率高、成本低、勞動強(qiáng)度小。缺點(diǎn)是常用酸作溶劑,這對堿法生產(chǎn)氧化鋁工廠來說是個大忌,酸對設(shè)備的腐蝕也很嚴(yán)重。酸濃度以及停留時間較難掌握,因此會對內(nèi)管造成一定損傷。

　　3.流體力學(xué)清除法

　　采用高壓清洗車,最大壓力可以達(dá)到15MPa,用特制的噴頭噴射高壓水流,達(dá)到清除結(jié)疤的目的。此法已廣泛用于清除管式換熱器中的結(jié)疤。

　　4.熱法

　　熱法是將金屬壁或結(jié)疤加熱,利用二者膨脹系數(shù)不同,使結(jié)疤自然崩碎脫落。

　　三、結(jié)疤的熱法處理

　　1.結(jié)疤的脫落機(jī)理

　　(1)利用結(jié)疤與內(nèi)管材料的膨脹系數(shù)不同,在裝置高溫時直接轉(zhuǎn)水,使結(jié)疤與管道同時收縮(內(nèi)管與結(jié)疤收縮比約為25∶1),雖然內(nèi)管的實(shí)際收縮量很小,但是由于收縮量不同,造成結(jié)疤脫落。(2)裝置直接轉(zhuǎn)水后,由于壓力快速降低,裝置內(nèi)水大量汽化,結(jié)疤中含有結(jié)晶水,由于水的汽化,從內(nèi)部將結(jié)疤崩開,造成結(jié)疤脫落。同時形成蒸汽與水的混合物進(jìn)入管式熱交換器,利用產(chǎn)生的高溫高速汽水混合物來沖洗結(jié)疤。

　　2.可行性

　　研究目前使用的內(nèi)管材料為16Mn鋼,強(qiáng)度較高,具有良好的綜合機(jī)械性能,其馬氏體轉(zhuǎn)變溫度>300℃。所以,在300℃以下對其進(jìn)行的任何物理影響,均不會引起16Mn材料異常的變化。實(shí)際操作中,雖然裝置在高溫下直接轉(zhuǎn)入低溫的水,但是水還要經(jīng)過乏汽加熱段加熱升溫,并非冷水直接與高溫管道接觸,因而不會對鋼材有不利的影響。此外,如果要提高裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率,既不能對運(yùn)行產(chǎn)生影響,又要達(dá)到使結(jié)疤脫落的目的。經(jīng)過研究,認(rèn)為可以在管道化裝置需要計(jì)劃檢修的時候,在高溫下直接轉(zhuǎn)水實(shí)現(xiàn)除疤,而在檢修后的開車過程,通過在空管狀態(tài)下運(yùn)行鹽泵達(dá)到處理結(jié)疤的目的。

　　3.試驗(yàn)

　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證溫度急劇升高及下降對管材及焊縫的影響,取一截內(nèi)管(帶有一個焊口),放進(jìn)熔鹽罐中利用熱熔鹽(300℃)進(jìn)行加熱,10min后取出,立即用冷水進(jìn)行沖洗急劇降溫,然后再放進(jìn)鹽罐中,如此反復(fù)進(jìn)行100次,從試驗(yàn)結(jié)果看,內(nèi)管及焊縫沒有受到損傷,可以認(rèn)為利用熱法及高溫狀態(tài)下轉(zhuǎn)水來處理結(jié)疤的方法是可行的。

　　四、運(yùn)行情況

　　轉(zhuǎn)水前保證轉(zhuǎn)水用的熱水槽水量充足,水溫為常溫。當(dāng)裝置到達(dá)正常運(yùn)行的溫度時開始轉(zhuǎn)水,啟動隔膜泵,保持大排量300m3h運(yùn)行,停鹽泵時間視具體情況而定,當(dāng)SWT4出口溫度降低到165℃時停隔膜泵,半個小時后啟動隔膜泵繼續(xù)轉(zhuǎn)水。當(dāng)SWT4出口溫度降至130℃時停隔膜泵,從隔膜泵房放料,當(dāng)SWT4出口溫度達(dá)到100℃時停止放料,開始拆卸彎管法蘭,視裝置情況確定拆卸法蘭位置,必須保證四條內(nèi)管至少各拆卸一片法蘭。采取以上方法,是因?yàn)榻Y(jié)疤表面均呈現(xiàn)魚鱗狀,從魚鱗狀結(jié)疤的前端開始沖刷,更有利于結(jié)疤的脫落。此外,拆開法蘭后,由于內(nèi)外壓差加大,汽水混合物的流速加快,效果會更好。根據(jù)裝置情況及時送電拌熱和烘爐,保證鹽泵在具備條件時,隨時可以啟動。檢修完成后,空管狀態(tài)下啟動鹽泵,回鹽溫度控制在260℃。鹽泵啟動1h后啟動隔膜泵注母液,開始母液循環(huán),盡量大排量運(yùn)行。主控室密切關(guān)注四條管的壓力變化,防止結(jié)疤堵塞管道。在實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)中,由于是采用轉(zhuǎn)水流程進(jìn)行試驗(yàn),因此可操作性很強(qiáng)。但在開車過程中,出現(xiàn)過注母液后由于結(jié)疤大量脫落造成堵管的現(xiàn)象。

　　五、效果

　　熔鹽爐出口溫度能夠降低多少,決定著這種處理方式的實(shí)用性,也決定著管道化裝置的運(yùn)行周期能夠延長多長時間。從表2數(shù)據(jù)看,在高溫情況下直接轉(zhuǎn)水或者先將裝置轉(zhuǎn)母液降溫至240℃后再轉(zhuǎn)水,都可以達(dá)到降低熔鹽爐出口溫度的目的,但是直接轉(zhuǎn)水時的效果更好�？梢缘玫揭韵陆Y(jié)論:

　　1.轉(zhuǎn)水時間對處理結(jié)疤效果有很大的影響,裝置降溫速度越快,處理結(jié)疤的效果越好;

　　2.轉(zhuǎn)水時的裝置溫度越高,試驗(yàn)后的效果也越好;

　　3.這種處理結(jié)疤的方式在實(shí)際生產(chǎn)中完全可行,并且處理效果很好;

　　4.每次處理結(jié)疤后,根據(jù)溫度降低情況,裝置運(yùn)行周期都會有不同程度的延長,每次約延長半個月以上。每月安排1～2次計(jì)劃檢修,來處理隔膜泵及裝置中存在的問題,利用這種機(jī)會就可以處理內(nèi)管結(jié)疤。由于直接轉(zhuǎn)水,裝置降溫速度較快,停車過程縮短。在開車前采用熱法處理結(jié)疤,空管送電伴熱,可以減少送電伴熱時間,使裝置盡快開車,每次至少可以減少5h,每年節(jié)油價值9.6萬元,節(jié)約機(jī)械及人工費(fèi)用約2萬元,節(jié)約新水2000t,增加氧化鋁11389t。W05.07-08