Чистка теплообменников: налет на теплообменниках и способы его устранения

Thread Content

Для нефтегазовой и химической промышленности теплообменники являются неотъемлемым оборудованием, однако со временем могут возникать различные проблемы. Самой серьезной из них является образование налета на теплообменниках: в легких случаях это снижает производительность, а в тяжелых — может привести к авариям, таким как взрывы. Недавние новости о взрыве на химическом предприятии в Ризао, несомненно, произвели сильное впечатление на всех. **В последнее время снова уделяется внимание вопросам безопасности и охраны окружающей среды. Из каких веществ состоит налет на теплообменниках? Как же с этим бороться? В книге «Очистка и защита от коррозии теплообменников», написанной генеральным директором компании Shandong Lanxing Cleaning and Anti-corrosion Company Цзи Юйлином, подробно описывается классификация налетов на теплообменниках. Можно самостоятельно определить тип налета, исходя из вида жидкости, проходящей через теплообменник: А. Накипь. Накипь образуется как в поверхностных, так и в грунтовых водах; в этих водах присутствуют минералы, в основном карбонаты кальция и магния, сульфаты, силикаты, а также оксиды железа. В процессе химического производства вода, используемая в качестве циркуляционной воды для теплообменников, в основном подвергается обработке: большая часть солей удаляется из нее. Однако существуют соли, растворимость которых снижается при повышении температуры; есть также соли, которые при повышении температуры разлагаются, образуя соединения с еще более низкой растворимостью ； При использовании циркулирующая вода постепенно испаряется и концентрируется; в случае отсутствия обработки её концентрация постоянно растёт, и при превышении насыщенной концентрации происходит кристаллизация и осадок ； В процессе обработки воды недостаточно своевременный анализ и контроль, добавление химикатов, а также слив стоков из системы по другим причинам также могут привести к повышению концентрации определенных веществ. Эти вещества оседают на внутренних стенках системы, образуя известковый налет. Классификация накипи: а. Карбонатная накипь, в которой содержание карбонатов превышает 50%. б. Накипь сульфатов, в которой содержание сульфатов превышает 50%. в) Силикатный налет, при котором содержание силикатов превышает 20%. д. Смешанный налет, содержащий по меньшей мере три вышеуказанных компонента. Б. Ржавчина. Ржавчина представляет собой налет, состоящий в основном из ржавчины. Ее образование обусловлено следующими причинами: поверхность стали подвергается коррозии в процессе прокатки или в естественных условиях; в результате этого образуется оксидный слой, состоящий в основном из FeO, Fe2O3, Fe3O4 и их гидратов ； Во-вторых, основа оборудования подвергается химическому разрушению со стороны среды, что происходит как в кислой, так и в щелочной среде; примерами могут служить FeS и FeCl2, образующиеся в нефтеперерабатывающих установках ； В-третьих, основа оборудования подвергается коррозии со стороны микроорганизмов, присутствующих в системе циркулирующей воды, таких как бактерии, восстанавливающие сульфаты, и железные бактерии. Продукты их коррозии – это FeSO4, FeS и т. д. Классификация ржавчины: оксиды и гидраты железа, грибки на железе, FeS и т. д. C. Нефтяные отложения. В таких отраслях, как переработка нефти, нефтехимия, угольная химия и производство органических прекурсоров, сырье, используемое в производственном процессе, в той или иной степени оседает во всей системе. При этом его свойства меняются в зависимости от условий производства, что приводит к образованию различных видов нефтяных отложений – таких как тяжелая нефть, гудрон, нефтяной кокс, угольный тар, керосин и другие вещества, которые трудно очистить. D. Биологический ил. Биологический ил образуется в результате большого количества и разнообразия микроорганизмов, обитающих в воде. Оптимальная температура для их размножения составляет 30–38°C. Поэтому вода, используемая в нефтехимической промышленности для охлаждения, идеально подходит для роста и размножения микроорганизмов. Они не только размножаются, образуя гелевые структуры, но также собирают вокруг себя неорганические вещества – песок, Fe2O3, Fe(OH)3, Mn3O4, Al2O3, CaSO4, SiO2, CaCO3 и другие твердые вещества. В результате этого формируется так называемый ил. Эта грязь часто легко путают с накипью, основу которой составляют неорганические вещества. Классификация биологического ила: делятся на водоросли, железобактерии, серобактерии, грибы, сульфаты и редуцирующие бактерии. Е. Осадок из специальных веществ. В процессе циркуляции среды в системе, под действием трения о стенки устройств и из-за физико-химических свойств самой среды, со временем они оседают на внутренних стенках системы, образуя осадок, состоящий из специальных веществ, присутствующих в среде. Классификация налетов из специальных материалов: их виды не всегда совпадают с видами среды; в процессе контакта с стенками устройства из-за изменений их физико-химических свойств происходит образование налета. Также могут образовываться вещества с схожим составом, которые оседают. После рассмотрения проблемы образования налета на теплообменниках, теперь расскажем о способах его устранения: методы удаления загрязнений с поверхности теплообменника делятся, с точки зрения принципа действия, на физические и химические ； В зависимости от того, работает ли оборудование, различают онлайн-очистку и оффлайн-очистку. 1. Метод физической очистки: он заключается в использовании потока жидкости или механического воздействия для создания силы, превышающей силу сцепления грязи, что позволяет удалить её с поверхности теплообменника. Существует два типа методов физической очистки: первый — это методы интенсивной очистки, такие как омывание водой, омывание паром, шлифовка песком, удаление налета с помощью скребков или сверл ； Другой тип — это мягкая механическая чистка, такая как чистка с помощью стальной щетки и гелевых шариков. Одним из наиболее распространенных методов является чистка с использованием высоконапорного струйного напора. В этом методе используется принцип повышения давления жидкости: с помощью высоконапорного насоса энергия источника питания (электродвигателя) преобразуется в энергию давления. Жидкость с высоким давлением проходит через сопло малого диаметра – еще одно устройство для преобразования энергии. Затем энергия давления преобразуется в кинетическую энергию, в результате чего образуется высокоскоростная струя. Имеет следующие преимущества: А. Высокое качество очистки. При очистке трубопроводов и внутренних поверхностей теплообменников удается полностью устранить все загрязнения и пробки, что позволяет увидеть сам металл. При этом металл и трубопроводы не подвергаются никакой коррозии или повреждениям, что обеспечивает высококачественную очистку. Уровень очистки достигает 100%, а уровень чистоты — 95%, что значительно повышает эффективность работы оборудования, подлежащего очистке. К тому же после завершения работ легко проверить их качество. Поскольку давление водяного струя можно регулировать, то… Давление и расход водяного струя можно легко регулировать, поэтому это не приводит к повреждению очищаемой поверхности. Б. Быстрая скорость очистки: благодаря действию струи воды (за рубежом также называемой водным снарядом) в виде смывания, разрушения и шлифовки конструкции могут быть немедленно разрушены и сняты. Он в несколько десятков раз быстрее традиционных химических методов, методов шлифования и струйной обработки, а также простых механических и ручных способов очистки. Предположим, что в качестве среды для струи используется вода из-под крана. Благодаря высокой энергии струи не требуется использование никаких добавок или моющих средств для эффективной очистки; поэтому затраты на её использование минимальны. C. Низкая стоимость очистки, при этом потребление воды минимально — 2 кубических метра в час. Этот метод соответствует примерно 1/3 от эффективности химической чистки; при использовании высоконапорного водяного струйного очищения образуется тонкая струя. Благодаря непрерывной работе удельное потребление воды и мощность остаются низкими, поэтому это считается энергоэффективным методом очистки. D. Широкое применение: удобно и гибко используется при плановых проверках и ремонте в компаниях. Все те места, куда может достичь струя воды — будь то внутренняя часть труб и контейнеров, поверхность оборудования, твердые налеты или другие препятствия — можно быстро очистить от них. Этот метод очистки не требует особых условий к материалу, свойствам и форме оборудования, а также к виду налетов; главное — чтобы струя воды могла до них добраться. Поэтому этот метод находит широкое применение. Е. Не вызывает вторичного загрязнения. После очистки, при отсутствии особых требований, не требуется дополнительная обработка. При использовании струйной очистки не образуется большое количество пыли, как при использовании методов шлифовки или стресс-очистки, что не загрязняет атмосферу и не вредит здоровью человека. Также не хочется использовать химические методы, которые приводят к образованию большого количества отходов кислот и щелочей, загрязняющих города, реки, почву и воду. Метод очистки с помощью струи воды позволяет снизить содержание пыли в атмосфере с 80 миллиграммов на кубический метр по сравнению с другими методами до уровня **2 миллиграммов на кубический метр, что соответствует установленным стандартам безопасности. Этот метод способствует искоренению причин заболевания пневмокониозом, а также устраняет вредное воздействие кислотных и щелочных отходов. Это важный шаг в области охраны окружающей среды в нашей стране. F. Высокий уровень безопасности: метод очистки с использованием струи воды не создает искр, позволяет выполнять работу даже при наличии нефти в резервуарах. Это сокращает количество этапов очистки и экономит средства. Чистка с использованием высоконапорного водяного струя обладает непревзойденными преимуществами с точки зрения эффективности очистки, энергопотребления, затрат на очистку, а также экологичности; её широкое применение является неизбежной тенденцией. 2. Метод химической чистки: метод химической чистки заключается в добавлении в жидкость средств для удаления накипи, кислот, ферментов и т. д., чтобы ослабить силу сцепления загрязнений с поверхностью теплообменника и способствовать их отслаиванию от нее. В настоящее время используемые методы химической чистки включают: циркуляционный метод: для очистки применяется принудительная циркуляция чистящей жидкости с помощью насоса. Метод замачивания: наполняют устройство раствором для очистки и оставляют его в таком состоянии на определенное время. Метод приливов-отливов: оборудование заполняется чистящим раствором, затем через определенные промежутки времени из него сливается часть раствора снизу, а слившийся раствор снова вводится обратно в оборудование для обеспечения эффективного перемешивания и очистки. Преимущества химической чистки по сравнению с механической заключаются в следующем: не требуется демонтировать оборудование, что позволяет очистить те участки, до которых невозможно добраться при механической чистке. Химическая чистка осуществляется равномерно; она позволяет очистить даже самые мелкие щели, при этом не остается никаких осадков. Это предотвращает образование новых налетов и защищает поверхность металла от повреждений. В отличие от механической чистки, где острые углы способствуют коррозии и образованию налета, химическая чистка предотвращает ржавчину. Ее можно проводить прямо на месте, причем трудоемкость такой чистки ниже, чем при механической чистке. Для экономии трудозатрат и расходов на остановку оборудования в целях его очистки, а также для увеличения срока его работы и снижения затрат на техническое обслуживание, были разработаны различные устройства для механической и химической очистки оборудования в процессе его эксплуатации. Онлайн-химическая чистка была разработана в последние десятилетия на основе традиционной химической чистки; главное отличие от нее заключается в том, что оборудование продолжает работать без остановки. Изначально этот метод использовался только для удаления загрязнений с стороны охлаждающей воды в конденсаторах и охладителях, но теперь он с успехом применяется и в теплообменниках, используемых в переработке углеводородов. Вот некоторые сведения о налете на теплообменниках, надеюсь, они помогут всем.