淺析膠球清洗裝置換熱管設(shè)備腐蝕結(jié)垢防護措施?
就在前段時間，我公司用戶還在咨詢膠球清洗裝置管道結(jié)垢問題，如何進行防護措施或者解決的辦法。膠球清洗裝置換熱管設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，在石油、化工、動力、能源、冶金、航空、車輛、制冷和食品等領(lǐng)域被廣泛使用，是保證加工過程正常順利運行不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備之一，也是重要的節(jié)能設(shè)備。
管殼式換熱器是化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一種膠球清洗裝置換熱管設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，堅固，制造容易，材料范圍廣泛，處理能力可變范圍大，適應(yīng)性強。
一、典型腐蝕形態(tài)及腐蝕機理
1.硫化物腐蝕形態(tài)及機理
硫的質(zhì)量分數(shù)在0.5%以下時腐蝕性較弱，在0.5～1.0%時腐蝕性增強。不同介質(zhì)所產(chǎn)生的腐蝕形態(tài)也不同，可分為高溫硫腐蝕和低溫硫腐蝕。常見的一些硫化物的腐蝕性有如下規(guī)律：二硫化物>烷基硫>硫化氫>硫醇>元素硫和噻吩。
低溫濕H2S-HCN-HCI-H2O腐蝕是碳鋼在堿性含硫介質(zhì)中所發(fā)生的。腐蝕過程包括以下兩個方面：在金屬與腐蝕產(chǎn)物膜的界面處存在鋼氧化的電荷轉(zhuǎn)移阻力；Fe2+與H0通過腐蝕產(chǎn)物膜進行擴散的過程。這兩個方面在腐蝕過程中是相互促進的。
2.局部腐蝕形態(tài)及機理
金屬的局部腐蝕包括坑蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂等。在鈍化金屬和合金的坑蝕過程中，由于局部金屬的溶解導(dǎo)致了空穴在鈍化的表面區(qū)域形成。
為了進一步了解金屬坑蝕的敏感性，常利用電化學(xué)方法對其進行研究。通過鐵在硫酸溶液中的腐蝕-鈍化過程，可以證明金屬坑蝕過程中鈍化膜破裂的非線性動力學(xué)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與坑蝕產(chǎn)生的機理和動力學(xué)密切相關(guān)。
二、膠球清洗裝置換熱管設(shè)備結(jié)垢及產(chǎn)生的危害
1.膠球清洗裝置換熱管設(shè)備結(jié)垢的危害
污垢是指在換熱面上沉積的一層固態(tài)物質(zhì)。膠球清洗裝置換熱管設(shè)備結(jié)垢是傳熱中較難解決的問題之一，其結(jié)果可以導(dǎo)致傳熱效率下降，嚴重時可以造成換熱管的完全堵塞和生產(chǎn)過程的非計劃停產(chǎn)與維修，給工廠帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，必須找出行之有效的措施來抑制和控制膠球清洗裝置換熱管設(shè)備結(jié)垢。
1.1污垢熱阻導(dǎo)致膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的傳熱能力下降（常常稱為換熱面積損失）；
1.2流通截面損失，在流量維持恒定的情況下，必然導(dǎo)致平均流動速度的增加，而且，增加摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)的，因此，必然要引起整個膠球清洗裝置換熱管設(shè)備流動阻力增大，為了維持膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的性能和傳熱量的不變，只有增大泵或風(fēng)機的損耗功率。
1.3結(jié)垢使膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的流動阻力加大，導(dǎo)致了泵或風(fēng)機的損耗功率增加；自動清洗設(shè)備的動力消耗，可使膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的能量消耗加大；而且由于污垢問題不能有效防止，使得某些特別臟的流體所具有的熱能得不到再利用而白白損失掉；制冷循環(huán)由于污垢導(dǎo)致吸熱溫度降低和放熱溫度提高而引起的的熱力學(xué)效率下降，所有這些都可歸納為燃料消耗的增加。
2.檢測結(jié)垢膠球清洗裝置換熱管設(shè)備熱效率的方法
在天然氣凈化廠，許多情況下流體的流量或成分是隨時間變化的，在特定的操作條件下，代表未結(jié)垢膠球清洗裝置換熱管設(shè)備特征的總傳熱系數(shù)的值也是經(jīng)常變化的。為了避免繁瑣的結(jié)垢熱阻值Rf的計算，可以采用一種簡單的方法來檢測結(jié)垢膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的熱效率，該方法主要依靠三個簡單的數(shù)學(xué)步驟：
①使用膠球清洗裝置換熱管設(shè)備入口和出口處的4個溫度值確定出測量效率Ef。
②通過考慮熱容比率之商R或r以及流量的改變，計算出膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的估算效率Ed和Ec，反之，這個效率值又影響傳遞單元數(shù)。
③將膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的估算熱效率Ed和Ec及測量熱效率Ef代人下式，得出膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的結(jié)垢百分數(shù)。式中，Ec為未結(jié)垢膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的預(yù)測熱效率，Ed為膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的估算熱效率。檢測結(jié)垢膠球清洗裝置換熱管設(shè)備熱效率的方法是在假定傳熱介質(zhì)的物理性能保持為常數(shù)的前提下得出來的，并且沒有對物理性能發(fā)生變化后的介質(zhì)進行研究。因此在將來的研究中，可以重點對傳熱物理性能發(fā)生變化后的介質(zhì)傳熱進行研究，進一步得出更加可靠的檢測方法。
三、膠球清洗裝置換熱管設(shè)備腐蝕結(jié)垢防護措施
1.加強對設(shè)備腐蝕的控制
從膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的設(shè)計、制造、使用等方面采取有效的腐蝕控制措施，盡可能的減小腐蝕對設(shè)備和生產(chǎn)造成的影響。現(xiàn)有的控制腐蝕的方法主要有以下幾種：
1.1根據(jù)設(shè)備使用的環(huán)境，正確地選用金屬材料或非金屬材料。
1.2對設(shè)備進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計，以加工、裝配、貯存環(huán)節(jié)中的腐蝕。
1.3采用各種改善腐蝕環(huán)境的措施，如在封閉或循環(huán)的體系中使用緩蝕劑，以及進行脫氣、除氧和脫鹽等處理。
1.4采用電化學(xué)保護法，包括陰極保護和陽極保護技術(shù)。
1.5在設(shè)備基材上施工保護涂層，包括金屬涂層和非金屬涂層，以降低介質(zhì)對設(shè)備的腐蝕。
2.加強循環(huán)水治理、提高傳熱效率
從檢修過程中，膠球清洗裝置換熱管設(shè)備結(jié)垢的情況可以看出，循環(huán)水水質(zhì)處理還有待進一步改善。
水側(cè)污垢熱阻是評價循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理優(yōu)劣的重要數(shù)據(jù)之一，對總熱阻有很大影響。因此，要加大對循環(huán)水處理裝置的管理力度，改善循環(huán)水水質(zhì)，減緩腐蝕速度，延長設(shè)備運行周期。
3.控制設(shè)備制造質(zhì)量
根據(jù)裝置中所使用的膠球清洗裝置換熱管設(shè)備生產(chǎn)廠家進行統(tǒng)計，對膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的運行周期進行比較，選擇運行周期比較長的廠家進行新設(shè)備加工。在制作過程中，進行現(xiàn)場監(jiān)制，重要環(huán)節(jié)把關(guān)，有效地控制加工質(zhì)量，延長設(shè)備運行周期。
通過分析膠球清洗裝置換熱管設(shè)備腐蝕結(jié)垢的機理及產(chǎn)生原因，并結(jié)合工廠膠球清洗裝置換熱管設(shè)備在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的腐蝕結(jié)垢情況，總結(jié)提出了防護措施。但是，膠球清洗裝置換熱管設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢是一個需要長期探討的課題，加強對腐蝕結(jié)垢的認識，廣泛采用新經(jīng)驗、新方法，加強管理，才能逐步找到有效且經(jīng)濟的防護措施，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定、正常運行。 |
