加热炉是炼油化工生产装置的主要耗能设备。
随着节能工作的不断深入和发展,科研人员针对加热炉系统和部件做了大量的节能改造工作,燃烧器、炉衬、空气预热器等部件经过不断的改进已取得了良好的效果,而加热炉的一个重要传热部件一对流段炉管,其外表面积灰和结垢对传热所产生的影响还没有引起人们足够的关注,当灰垢积满翅片或钉头表面时,随着对流管传热效率的下降排烟温度的升高,加热炉至少损失了2%以上的热效率近几年来加热炉对流段炉管化学清洗技术在中石化、中石油受到广泛关注和有效应用,与此同时该技术已逐步延伸到
锅炉清洗等领域,而
锅炉清洗既要保证将过热器、水冷壁或过热器、对流管束用喷淋清洗的方法清除水垢和污垢,又要将部分存在的重金属清除干净.相对来说
锅炉清洗的难度更大、涉及的技术领域更广一些,
1、清洗工艺及清洗药剂配方的研究。
1.1清洗工艺加热炉辐射、对流段炉衬基本为耐火砖、混凝土或陶瓷纤维,不能使用浸泡或低进高出使设备充满淸洗液的方法进行淸洗只能对炉管进行喷淋淸洗了保证清洗效果,首先应使污垢湿润、疏松然后与清洗药剂发生作用而分散在清洗液中,并随清洗药剂一起流出,为此在方案设计时选用了“预清洗一清洗一冲洗的清洗方案。其清洗机理如下。
1)预清洗,利用清洗液的渗透和润湿性能,使预清洗药剂逐步润湿污垢的表面渗透到污垢内部从而使污垢疏松和易于分散。
2)清洗,清洗液的主要组分是表面活性剂,它能降低溶液的表面张力,并具有优良的乳化和分散性能,与助剂复配后,能迅速将污垢从设备表面脱落、分散后随清洗液一起带走,从而达到清除污垢的目的。
3)冲洗,经预清洗、清洗后,炉管表面仍有极少量的污垢没有清除干净,为进一步提高清洗效果,增设了冲洗过程,冲洗是利用剥离剂的剥离作用将设备表面残留的污垢剥离、冲洗。
1.2清洗药剂配方为了研究出高效快速的清洗配方,从国内多个加热炉对流段采集了大量的垢样进行分析和试验此处仅对其中一个垢样进行举例说明垢成分分析结果如下:油焦13.6,硫化物(以Fe)173%,腐蚀产物以FQ计)148%积炭34.2%,其它矿物质211%(部分垢样中腐蚀产物,硫化物含量相对较高↓由于污垢沉积多年牢固地粘附在管壁上,且相当坚硬,必须选择合适的淸洗药剂,经过多轮试验最后确定渗透剂、润湿剂、助剂和YXLa826缓蚀剂为主要组分的预清洗剂配方污垢湿润、疏松后易与药剂发生反应,根据污 垢的类型,选用油分散剂、表面活性剂、硅油消泡剂整合剂、缓蚀剂、助剂等进行复配,经试验,该药剂可将污垢中的油焦、硫化物、腐蚀产物、积炭等迅速分散,随清洗液流出经预青洗、清洗后炉管表面残留有极少量的坚硬污垢,利用该配方中剥离剂的剥离性能和对硅酸盐的净洗能力可有效清除残留在炉管表面的污垢。
1.3炉衬的保护在清洗过程中,如何保护好炉内对流段辐射段村里不被损害,是炉管清洗中另一个关键,如果对流段、辐射段衬里被淋湿、浸泡或冲坏,加热炉开工后可能出现炉衬脱落、裂纹等现象.将影响加热炉正常运行,严重时需停炉抢修,为了保护炉衬采取了以下措施:
(1) 清洗时使用专用喷头,保证均匀定向喷射清洗液,保证清洗液完全不喷沾到炉衬表面;
(2) 严格控制清洗液的流量,控制清洗液流速,使清洗液的流动以一种平稳、缓慢的状况进行.确保清洗液完全不与炉衬接触;
(3)在对流段下部安装防水设施,使流下来的清洗液既不与衬里接触,又能迅速从辐射段底部排出,流入污水井中,能很好地保护炉衬。
2、应用实例
现以齐鲁石化公司乙烯装置
锅炉清洗为例,对加热炉对流段炉管化学清洗技术在
锅炉清洗中的应用做个详细的介绍。
2.1基本情况
2.1.1锅炉锅炉是化工装置主要的耗能设备之一,齐鲁石化公司乙烯装置的I20/117-Y锅炉,在经过二十余年的长期运行后,过热器、对流段炉管外壁积累了大量的污垢,导致烟气出口温度升高,炉子的热效率大大降低,清除炉管外壁污垢是提高炉热效率的条有效途径,针对锅炉的结构特点,决定采用加热炉对流段炉管化学清洗技术对其进行清洗,是该设备的基本情况。
2.1.2炉管表面炉子在运行过程中,烟气中的油焦、硫化物、矿物质容易粘附在炉管表面和翅片之间,同时烟气对炉管有一定的腐蚀,腐蚀产物也容易粘附在炉管的表面,长时间的运行后,炉管表面和炉管之间积累的污垢越来越多,打开锅炉对流段中部人孔观察检查可发现,炉管表面、炉管之间及翅片之间结有大量的污垢,在锅炉底部和部分角落也积聚了大量的污垢,相当部分炉管上面甚至有大量蘑菇状金属硬垢。
2.2清洗流程H2》0/11.7一垃锅炉由高温过热器、低温过热器、水冷壁、对流管束4部分组成,其清洗的流程。
2.3实施过程齐鲁石化公司乙烯厂HC-220/l.7-Y2锅炉污垢的主要组分为无机物硫化物部分矿物质及重金属等,拟采用机械法清洗重金属一预清洗(含水冲洗调H)清洗一冲洗方案进行清洗
2.3.1准备工作
(1)清通排污管道:由于该锅炉20多年没进行过清理,排水管道长期处于堵塞状态,为了保证清洗工作正常进行,必须先进行疏通、冲洗排水管道。
(2)连接管线:按照“清洗施工方案连接管线建立清洗流程。
(3)试漏:将消防水注入清洗槽启动清洗泵,检查管线及接头,避免因接头不牢造成淸洗时泄漏。
(4)在汽包周围进行缓蚀阻垢处理。
2.3.2机械清洗重点对大块的重金属及污垢进行机械清洗和清理。
2.3.3预清洗上述准备工作完成后,开启计量泵,按计量加入预清洗药剂,调整清洗液的使排出的清洗液閉在6-9之间达到排放要求,预清洗液流量控制在20m/b并提前一晚加温润湿.在预清洗过程中,预清洗液将带出大量的污垢,预清洗过程约4b。
2.3.4清洗清洗流程同预青洗,开启计量泵,按计量加入清洗药剂调整清洗液的使排出的清洗液H6-9之间,达到排放要求,清洗液流量控制在30m/b清洗过程时间约10h当清洗液表面张力保持基本不变时停止清洗。
2.3.5冲洗冲洗过程操作基本上与预清洗相同,按计量加入清洗药剂,调整冲洗液的H使排出的清洗液H在6-9之间,达到排放要求,清洗液流量控制在30m2小b冲洗过程时间约2b清洗全过程中的清洗液分析记录归纳
2.4环保措施虽然清洗液呈中型.且易于生物降解,对环境无污染.但是由于污垢呈酸性,洗下液未中和前酸低中和后Ⅵ在6-9之间)而且其中含有较多的硫化物、油等组分,不宜直接排放,故将污水排放到车间指定的污水井
2.5清洗效果及效益。
2.51清洗效果
1) 锅炉炉管清洗后的照片,按静态验收标准,从照片可以看出,清洗后炉管表面上及缝隙内的污垢已基本清除干净,上部可见金属本体,腐蚀率达到验收标准;从动态情况看,锅炉开工正常后,排烟温度为358℃与清洗前的415℃相比,排烟温度降低了57℃。燃料气消耗量从清洗前的3.45yh下降到2.94yb减少燃料消耗051b锅炉热效率大大提高说明清洗效果很好。
2)在清洗过程中用RCS900腐蚀测试仪进行防腐监测,测得平均腐蚀率为0.84号(m·h最大值为0.91(m·h远远低于国家规定的6号m·h标准可以认为清洗过程中炉管基本没有腐蚀现象发生。
2.5.2效益估算
从车间提供的操作参数来看,同工况条件下清洗前后锅炉排烟温度降低了57℃燃料气消费每天减少了3.4万元6天可以收回成本,全年按300天计,全年可减少燃料消耗100万元。
3、结论
加热炉对流段炉管化学清洗能较好地解决炉管表面的结垢问题提高炉子热效率,它既为企业解决了生产难题。又降低了能耗、创造了可观的经济效益,具有较为广阔的应用前景
