循环冷却水系统在线化学清洗

马文山，边 清，孙波涛，汪素卿

（中国石化齐鲁分公司氯碱厂，山东 淄博 255411）

循环冷却水系统在线化学清洗

马文山，边 清，孙波涛，汪素卿

（中国石化齐鲁分公司氯碱厂，山东 淄博 255411）

介绍了中石化齐鲁分公司氯碱厂循环冷却水系统在线清洗预膜的控制过程、技术要点及效果评价。

循环冷却水；化学清洗；预膜；效果

齐鲁氯碱厂第八套循环系统 （以下简称八循系统）负责为1#、2#氯乙烯和新空压站供应循环冷却水。系统循环水量（R）为20 000 m3/h；水容积为8 000 m3，换热器材质以碳钢为主，自2009年5月检修以来，氯乙烯装置已连续运转2年多时间，2011年7月，1#氯乙烯装置检修，2#氯乙烯装置仍正常运行，因此，有必要进行系统不停车化学清洗，清除软垢、硬垢和腐蚀产物等，提高水冷器的换热效率。清洗结束后进行预膜，在活化的金属表面上迅速形成保护膜，抑制腐蚀，延长水冷器的使用年限，保证装置稳定运行。

1 不停车清洗预膜方案

不停车清洗采用的清洗剂为除垢除锈清洗剂QX212MS，主要组分为氨基磺酸和缓蚀剂，加硫酸调节循环水的pH值为4.5~6.0。首次加药4 t，10 h后，再加完余下的2 t。当Ca2+和总铁不再上升，清洗结束。清洗结束，补排水量换至浊度＜15 mg/L，开始预膜。预膜剂为全有机专用预膜剂YM514MS，主要组分为有机膦酸酯类，成膜机理为氧化膜，预膜剂成膜速度快，耐蚀性能好。首次投加预膜剂3 t，10 h后再投加剩余预膜剂。控制循环水pH值为6.0~8.0，总磷为30~50 mg/L，10 h后成膜，预膜时间为24~48 h，其间不要排污，随着总磷慢慢下降至正常运行值后，循环水系统转入正常运行。

2 清洗预膜过程

2.1 化学清洗

从7月22日10点开始，投加清洗剂至7月23日10点，排污置换，共用24 h。首次投加清洗剂4.0 t，3 h后投加剩余2 t清洗剂。同时,根据水质分析情况调节 pH值， 于 7月 22日10:30、13:35、15:15、17:20、21:20、23日 3:20分别投加 98%浓硫酸0.88 t、0.4 t、0.16 t、0.24 t、0.16 t、0.08 t， 调节系统pH值在6.0左右。随着化学清洗的进行，系统钙硬、浊度、总铁离子均有较大幅度上升，至7月23日上午浊度、钙硬基本保持稳定并呈缓慢下降趋势，总铁呈缓慢上升趋势，表明已到清洗终点，然后进行排污置换。化学清洗期间各项分析数据见表1。

表1 化学清洗期间过程分析指标

由表1中数据可知，清洗期间，浊度上升较快，但是浊度上升有个滞后过程，到清洗剂加入12 h后，系统浊度开始大幅度上升；系统中钙离子浓度较大幅度地上升，总铁离子浓度上升较多，到7月23日3：00～5：00，总铁离子和钙硬总体上升缓慢，达到清洗终点，7月23日，系统开始大幅度置换，为系统预膜进行水质准备。

2.2 预膜

7月23日10点开始系统排污置换，至24日21点停排污，24日21点，分析浊度为14.97 mg/L，达到预膜条件，系统排污置换共用35 h。为快速降低浊度，排污置换期间旁滤池投用。

7月24日21点，一次性投加预膜剂YM514MS共计4.0 t，7月26日9点，取最后一片挂片检验结束，共耗时36 h。其间，pH值维持在6.0～8.0，没有加硫酸调节pH值。加预膜剂1 h分析总磷合格后，在集水池循环水泵入口处挂20#碳钢挂片，检验预膜效果。预膜结束后，系统转入水质调整期。7月26日9点，开始少量排污，到7月27日13点，系统总磷降至7.9 mg/L，系统转入正常运行控制。预膜期间的各项分析数据见表2。

表2 预膜期间过程分析指标

pH值控制在6.0～8.0运行，总磷控制在40～70mg/L，确保了预膜效果。水质指标中，浊度上升较多，经与厂家交流，浊度上升是由于系统中总磷浓度较高造成，不影响系统运行，总铁离子变化不大，由于采用全有机配方，系统中钙硬一直没有明显变化，这也区别于原无机磷预膜方案，由于系统置换时间较长，系统中钙硬降得较低，避免了形成磷酸垢的风险。

3 清洗预膜效果评价

3.1 化学清洗效果评价

加入清洗剂10 h后，循环水浊度迅速上升，水质变浑浊。取水样观察，清洗水中存在大量沉积物，主要是剥落下来粘泥、腐蚀产物三氧化二铁、四氧化三铁和结垢产物碳酸钙、磷酸钙等。

化学清洗过程中集水池水体外观和换热器清理出清洗物见图1。

以清洗开始前的分析数据为基础，和清洗过程中清洗下的浊度，Ca2+和总铁最高值之差，乘以保有水量即为清洗下来的污物总量。

清洗下污物总量（kg）计算公式=保有水量（m3）×{（浊度b－浊度a）+（Ca2+b－Ca2+a）+[（总铁b－总铁a）×1.43]}÷1 000

式中：a—清洗前分析的本底数据；

b—清洗过程中达到的最高值，最高值包括剥离清洗和化学清洗之和。

1.43—总铁换算成Fe2O3的系数，Ca2+以CaCO3计。

此次清洗污物总量＝8 000×{（115.74－11.9）+（540－407）+[（13.7－0.39）×1.43]}/1 000＝2 047 kg。

根据水质指标变化情况，化学清洗达到了清理软垢、硬垢和腐蚀产物的预期效果。

3.2 预膜效果评价

7月25日10点，预膜12 h后取出1片监测挂片，肉眼观察到挂片表面有一层均匀彩色色晕，随着预膜时间的延长，彩色变淡，但是膜明显变厚。用硫酸铜溶液在挂片多个部位检验滴定，红色出现时间约20 s，远大于行业标准10 s，这也说明该预膜剂成膜速度快，后面运行36 h后，挂片成膜均匀，预膜效果较好。监测挂片对比图见图2。观察试片的彩色膜，如已形成彩色膜，表明已预上膜。18 h后取出的试片，由于膜层增厚，彩色膜变暗，膜不明显，但膜层耐蚀性好。

3.3 拆检换热器情况

氯乙烯100单元EA101A/B/C处于八循系统的末端，且位于三楼的高点。7月30日，装置开车后，EA101B换热器循环水侧打开检查，碳钢管壁物垢层、浮锈，目视换热面上有一层防腐蚀膜，换热器北侧端板情况见图3，说明全系统化学清洗预膜效果较好。

3.4 冷换设备换热效果影响评价

通过氯乙烯装置DCS数据分析，选择典型换热器在热负荷、循环水上水温度和上水压力均相同的条件下，根据换热器温度和压力变化情况，分析化学清洗和预膜对换热效果的影响。

（1）1#氯乙烯直接氯化冷凝器EA-101A/B/C。

清洗前（7月15日17点）和清洗预膜后（8月6日 09点），100单元直接氯化氯气负荷均为5 600 m3/h、循环水上水温度TI853均为30.15℃，上水压力PI853均为0.39 MPa。

EA-101A/B/C 3台换热器出口介质温度变化情况见表3。由表3可知，清洗后3台换热器出口介质温度均有所降低，平均降低了1.48℃，3台换热器2011年4月29日整体更换，运行时间较短。通过清洗预膜后换热效果得到了改善。

（2）2#氯乙烯 150U001冷冻机丙烯冷凝器HX101。

在热负荷、循环水上水温度和上水压力均相同的条件下，150U001冷冻机出口压力190PIC101与换热器HX101传热效果有关，压力降低，表明换热器的换热传热效果增强。HX101换热器清洗前（7月14日）和清洗预膜后（7月27日），循环水上水日平均温度均为28.23℃，日平均上水压力均为404.652 kPa。

150U001冷冻机出口压力变化情况见表4，由表4数据可知，清洗预膜后，150U001出口压力降低了19 kPa，换热器的换热效果有改善。

表3 EA-101直接氯化冷凝器出口介质温度变化情况

表4 2＃氯乙烯150U001冷冻机出口压力变化情况

（3）GB1801、GB1802 冷冻机油冷却器。

化学清洗预膜前后，对比GB1801和GB1802 2台冷冻机运行效果。由于润滑油温度高，GB1802和GB1801冷冻机分别于6月29日和7月1日连锁停车。根据运行记录，GB1801供油温度由65℃降至57℃，GB1802供油温度由73℃降至65℃，供油温度比清洗前均降低8℃，2台冷冻机油冷器换热效果得到改善。为了辅助在夏季高温季节油冷器降温，设置的外冲洗水管也不再使用。

4 总结与讨论

化学清洗阶段清洗效果明显，基本上把系统连续运行2年的沉积物清洗干净。预膜效果远优于行业标准，对保护换热设备免受腐蚀侵害、延长设备使用寿命奠定了良好的基础，为其他装置不停车化学清洗和预膜积累了经验。通过对氯乙烯部分换热器的换热效果跟踪分析，换热效果得到改善。

预膜结束后，直接过渡为正常运行，省去了使用传统磷锌配方时置换阶段大量含磷锌废水的外排，整个清洗预膜时间较原磷锌配方明显缩短，同时提高了冷却循环系统的生产能力。

Summary of on-line chemical cleaning prefilming process of circulation cooling water system

MA Wen-shan，BIAN Qing，SUN Bo-tao，WANG Su-qing
(Chlor-alkali plant of Qilu Branch Co.,SINOPEC,Zibo,Shandong 255411)

The control process,maine points of technology of on-line cleaning pre-film pre-film in circulation cooling water system and its effects in chlor-alkali complex of qilu branch Co.,SINOPEC were introduced.

circulation cooling water;chemical cleaning;prefilming;effects

TQ085

B

1009-1785(2011)12-0040-03

2011-08-22