化工循环水换热器单台在线清洗与防护

李红媛（中石化股份天津分公司水务部，天津 300271）

1 概述

某化工循环冷却水系统总循环量25000立方米/时，其中PTA装置空压机有四台并联水冷器，在2014年运行过程中发现部分设备冷却效果下降，其中一台关键水冷器冷却效果最差，导致空气带水影响到生产正常进行，空气温度接近装置联锁值，装置随时都有停车的危险，将会造成很大损失。经过温度趋势判断与现场反洗排水取样化验分析，认为导致冷却效果下降的主要原因是冷却器列管结垢严重，需要进行清洗才能解决。但由于装置无法停车，因此只能在线清洗，如果使用循环水系统不停车清洗，将耗费高额药剂费用和水费，且无法保证清洗效果，排出的废水将增加处理成本和污染环境。所以选择单台水冷器在线清洗，只要精确的控制清洗方案和及时调整循环水工艺就能减少对系统的冲击。

2 基础数据

循环水总量25000立方米/时，使用全有机膦碱性处理工艺；结垢换热器是PTA空压机三级出口的冷却器，作用是通过循环水对三级出口的空气进行冷却。介质：壳程空气、管程循环水；材质：壳程CS、管程304、管板304；初始设计流量260m3/h、正常运行阶段流量160m3/h。

3 单台换热器在线清洗

3.1 清洗药剂的选择

3.1.1 首先与循环水使用药剂匹配，不影响现使用水处理药剂的性能。

3.1.2 络合型清洗剂：溶解水垢速度缓慢可控，并含有高性能分散剂；采用该清洗剂在线清洗结垢严重的设备，可避免因溶垢速度过快，造成块状水垢脱落而堵塞列管的现象发生，同时含有高性能分散剂，能防止水垢中的不溶物微粒在设备死角处沉积。

3.1.3 强力型化学清洗剂：溶解水垢速度较快，该清洗剂主要用于清洗晶格排列有序的水垢，其中同样含有高性能分散剂以及提高溶垢速度的渗透剂。

3.1.4 在清洗过程中，碳钢腐蚀率＜2g/cm2.h,不锈钢腐蚀率＜ 0.5g/cm2.h.。

3.2 加药点选择

结垢换热器入口管线导淋管。

3.3 在线清洗

3.3.1 络合清洗时，通过加药泵将络合清洗剂TS-1089加入设备循环水入口处，加药浓度为1000-3000mg/l，同时每隔5分钟测定循环水出口水质pH值，控制pH值在3-4，期间每半小时测定一次钙离子含量，根据钙离子含量的变化幅度，调整清洗剂的投加量，以便更精确地控制水垢的溶解速度，络合清洗时间约为3-6h。

络合清洗结束后，应适当加大循环水流量冲洗15分钟，而后进行化学清洗；

3.3.2 化学清洗时，通过加药泵将强力化学清洗剂TS-209加入设备循环水入口处，加药浓度为3000-5000mg/l，同时每隔5分钟测定循环水出口水质pH值，控制pH值在2-3，过程中测定出水钙离子含量变化，化学清洗时间约为1-2h。

3.3.3 清洗终点的确定

进行每一周期化学清洗时，当强力型化学除垢清洗剂投加量没有变化，钙离子含量、设备出水pH值恒定时，则说明设备表面的水垢基本溶解完毕；同时，工艺侧压缩空气的温度恒定时，则说明设备表面的水垢基本溶解完毕。如清洗效果没有达到要求可反复清洗，直到合格为止。

3.4 在线清洗对循环水系统影响

3.4.1 清洗过程中，清洗液中由于加入较多清洗助剂（缓蚀剂等、且部分产品为有机物）清洗阶段设备出水的COD值约为500ppm，且此水源将回至循环水系统，对整个循环水系统不会产生较大冲击。

3.4.2 清洗液为低pH值酸洗液，整体回水至循环水系统后会使循环水系统的pH值有所降低。

3.4.3 清洗液在清洗过程中会将设备中污物清洗下来，进而会使得设备清洗液出水浊度偏高，这也会使此清洗操作对循环水运行有一定冲击；

4 循环水系统在清洗阶段的应对措施

4.1 清洗操作开始前，加大循环水补排水量，将系统的浓缩倍率控制在低限范围，以增加系统抗冲击能力；同时在此阶段进行系统补水时，应尽可能补充入自来水。

4.2 清洗期间连续监测pH值，如pH值连续下降到7.5，立刻通知清洗暂停，待pH值回升到8以上时再做清洗。

4.3 清洗过程中，确保循环水系统旁路过滤器平稳高效运行，并加大过滤器反洗频率，以降低系统循环水的浊度增强器抗冲击能力。清洗中连续监测浊度变化，只要在合格范围内即可。同时调整旁滤量。如果浊度大于10FTU将加大旁滤排污量，由40吨/时增加到80吨/时，如果浊度继续大于10FTU，第二阶段清洗暂停，直到浊度恢复10FTU以内再做清洗。

4.4 清洗操作过程中，加大循环水系统杀菌剂投加量，杀菌剂投加采用先投加氧化性杀菌剂运行几个小时后，再投加剥离性非氧化性杀菌剂的方式，以对循环水系统的菌藻粘泥进行有效控制，同时对系统略高的COD进行有效分解。在清洗开始后投加氧化性氯制剂（优氯净）50毫克/升，第一阶段清洗（第一天）中监测COD值，如果大于100毫克/升暂停直到恢复到100毫克/升以内才可进行第二阶段清洗。

4.5 清洗期间电导率1次/时，电导率不超过3500，否则调整旁滤反洗量到80吨/时，如果达不到要求，可在此基础上适当进行排污，排污量50-80吨/时，直到合格为止。

4.6 如果pH、浊度、COD等有一项指标超标超过24小时，且下降较慢，将停止清洗。

5 结语

5.1 在线清洗结束后，空压机三级水冷器的空气温度有原来的55℃降低到35℃，换热效果大大提高。清洗期间没有影响到正常生产，从此保证PTA装置长周期运行。

5.2 在进行单台设备在线化学清洗过程中，通过合理的控制废水进入量及循环水系统有效的工艺调整，没有对对系统运行产生冲击，整个清洗期间循环水水质合格，清洗期间排污量与平时相比增加了10%。

5.3 与循环水系统不停车清洗相比，废水排放与清洗费用都大幅减少。