发电厂板式换热器化学清洗中氨基磺酸的运用研究

陈 庚，陈 钰

（延安大学 化学与化工学院，陕西 延安 716000）

板式换热器在19世纪到20世纪20年代内开始在牛奶工业的杀菌工艺中进行应用，由于板式换热器在制造上和使用方面存在着自身的特点，也就使得其在工业方面有效应用之后，发展的速度不断加快.并且早期的板式换热器多数情况下，是在食品工业中进行应用的，但是工业行业的发展过程中，板式换热器在应用的时候，应用范围也在不断扩大，逐渐涉及机械和冶金以及发电等行业，这就需要对发电厂板式换热器清洗方面加以关注和重视.

1 板式换热器的特点

1.1 板式换热器的优点

板式换热器的传热系数比较高.板式换热器本身具有的流道是比较小的，并且其中所具有的板片相对而言呈现出波形的特点，其截面在变化的时候，也相对较为复杂，在这一过程中，会造成流体在流动的时候，流动方向以及流动的速度等方面都会出现变化，使得流体的扰动方面也会出现增加的情况，因此，在比较小的流速下会出现紊流的情况，板式换热器具有较高的传热系数.尤其在液体和液体之间的换热及黏度较大的流体间换热等方面的应用.

板式换热器的适应性相对较大.主要能够在对板片的数量实施增减处理的时候，明确其所具有的具体传热面积.一台换热器中包含几个方面的内容，使得其能够同时实施几种流体间的加热或冷却等.板式换热器本身的结构相对较为紧凑，其体积是比较小的，并且耗材量也相对较少.每立方米体积间的传热面积已经能够达到250平方米，其中每平方米的传热面积仅仅需要金属15千克左右.传热系数高和金属等的消耗相对比较少，促使其传热的有效性处于85%-90%之间，并且板式换热器具有易于拆洗和修理的特点，其中所具有的污垢系数相对比较小.板式换热器流动扰动相对比较大，其中的污垢是不容易出现沉积现象的，使用的板片的材质也相对比较好，不会轻易出现腐蚀的情况，这些会促使污垢的系数数值降低.在板式换热器使用的时候，主要是使用金属板材，并且在这一板材应用的时候，其原材料价格相对比金属的管材，存在较为低廉的特点.

1.2 板式换热器的缺点

板式换热器的密封性相对较差.板式换热器较容易出现泄露的情况，需要经常对其垫圈加以更换处理，更换数量比较多的时候，也就会较为麻烦.板式换热器使用压力在一定程度上会受到限制，并且主要是处于lMPa之内.使用温度受垫圈的时候，其本身也会受到材料耐温性等方面的影响，其流道相对比较小，更加适合气体和气体之间的换热或蒸汽冷凝.板式换热器的流道比较容易出现堵塞的情况，并且不适合含悬浮物的流体，其流阻相对管壳式是比较大的.

2 化学清洗方案的确定

在对板式换热器进行清洗处理的时候，需要根据厂家所提供的相关《汽机房板式换热器技术资料》的内容，规范化对板式换热器进行清洗处理，对进行拆卸处理之后的换热板进行水冲洗及擦洗处理，其本身所具有的清洗效果是相对比较差的，并且无法有效对换热板上乳白色的油垢样有效去除.在具体分析之后，能够发现其所具有的垢样90%以上能够溶于酸中，这就使得对其进行清洗的时候，使用化学清洗的方式能够对换热版上的污垢有效去除处理.

化学清洗剂中酸性清洗剂通常主要使用稀H2SO4溶液以及氨基磺酸等溶液.相关研究表明，在加热的情况下，使用比较浓的HNO3能够使垢样出现松散和溶解的情况.HNO3属于易制爆药品，因此对其管制也是比较严格的，在对这一溶液运输和采购的时候，其流程是比较繁琐和复杂的.另外，清洗板式换热器的时候，如果是采用硝酸液体进行清洗处理，就会使得板式换热器化学清洗的经济成本出现增加的现象.

氨基磺酸的水溶液本身存在着比较显著的酸性特点，但是在存储和运输处理的时候，相对于HCl和H2SO4而言具有更加安全的特点，并且本身的技术条件和加工工艺都是比较成熟的，在近些年以来，其应用的范围逐渐广泛.对拆卸后的换热板在进行清洁处理之前，需要首先选取其中的样片进行试验处理，发现其中酸度为7%的氨基磺在加热到40℃的情况下，去除换热板上的污垢的时候，其速度更快，效果也会更加明显，并且在这一过程中，换热板的腐蚀速率是相对较小的.其中所具有的氨基磺酸与污垢的主要化学反应方程式主要为：

板式换热器在进行化学清洗处理的时候，本身就属于比较重要而又具有危险性的工作内容，需要工作人员和组织能够积极进行配合，并且需要参与到清洗过程中的相关人员能够对清洗工作的各项安排熟知，所涉及的加药操作及清洗监控人员等，需要具备清洗的相关技能.清洗工作在进行有效实施的时候，需要对相关人员的培训工作不断加强，并且对其宣传工作也需要加以关注和重视.相关技术负责人需要进行清洗的操作措施编制处理，防止在具体清洗的过程中，发生意外事故.

3 化学清洗工艺及步骤

3.1 化学清洗流程

在对已经经过拆卸处理的板式换热器进行检查处理之后，能够发现其中所具有的换热板冷端结垢是比较严重的，而热端不存在结垢的情况，这就使得对板式换热器进行化学清洗的时候，其清洗的范围主要是对换热器的冷端进行清洗处理.其中具体的清洗方式主要是使用单回路正流的方式加以冲洗.

清洗板式换热器的时候，其进口位置进行清洗的时候，压力需要控制在0.1-0.3MPa之间，并且其流量需要控制在150-300t/h之内，清洗循环泵功率主要显示为55kW，而最大流量主要为350t/h，扬程需要控制在30m，该泵体材质为耐酸的聚四氟乙烯.

3.2 化学清洗条件准备

板式换热器在进行化学清洗之前，需要对机组的运行人员以及巡检人员等进行告知，并且将板式换热器系统在清洗之前都和其他相关系统进行隔离处理，并且对各自的工作内容加以有效分配和组织.根据现场已经具有的条件和环境，板式换热器在进行清洗的时候，主要使用构架简单且易操作的清洗系统具体实施.

为了使板式换热器的化学清洗工作得以顺利进行，需要将清洗系统的构架选在比较宽阔和平坦的位置，使得场地位置在进行废水收集及运输的时候，更加有利.清洗系统在进行具体安装处理之后，也需要能够对板式换热器清洗系统内的转动设备及清洗水箱等位置进行标志设立，提醒正在清洗.其采取的方式主要是进行挂临时设备铭牌等，对系统外围进行清洗处理，设置必要的围栏，挂警示牌，防止无关人员进入.

化学清洗需要的化学药品及分析仪器等也需要较为齐全，并且在进行化学清洗的时候，需要其中的仪器和设备以及药品等都要齐全，加药操作人员所需要的安全防护具等不断得以完善，其中相关工作岗位上的工作人员需要能够尽职尽责到场就位，腐蚀样片及含垢样片等样片的放置也需要更加妥当.在其中的准备工作完毕之后，也需要使用清水进行试运行处理，并且系统运行的时候，系统试运行泵出口压力主要显示为0.3MPa，其系统具有比较良好的严密性的特点，并且其中也没有漏点的情况存在，清水加热温度显示为40℃，加热系统在运行的时候，显示较为良好.

图1 清洗实物图

3.3 化学清洗过程

在对板式换热器加以清洗的时候，首先需要进行水冲洗处理，在这一过程中，所具有的循环冷却水存在有水质较差的现象，冷端的换热板间往往积存淤泥与沙粒等物质是比较多的，因此，在进行酸洗之前，需要对这些部分中所具有的杂质进行去除，在对水箱清洗处理之前，需要使用磷酸三钠等物质，在水箱中进行浸泡，从而对水箱冲洗干净，有效消毒处理.将清洗水箱中注满工业水，并且需要对板式换热器的进口以及出口等部位的阀门实施关闭处理，开启清洗水泵，对循阀慢慢打开处理，促使其能够达到全开的程度，等到清洗水泵出口压力逐渐稳定时，对板式换热器进行打开处理，促使其保持着全开的程度.等到出口阀门全部打开之后，对阀门进行启动处理，促使阀门能够保持全开状态.等到板式换热器进口阀门全部打开的时候，需要对循环阀门实施关闭.泵出口压力也需要有效控制，通常情况下，需要将其控制在0.3MPa左右，循环冲洗的实现主要显示为30min，在对其进行冲洗结束之后，对其中的水流排掉之后，进行水箱清理处理，并且用除盐水将清洗水箱注满，在这一基础上，能够为清洗液配制进行基础准备工作.

图2 不拆卸清洗循环系统

3.4 清洗液配制

关闭板式换热器的进口阀和出口阀的时候，也需要对循环泵出口的循环门加以关闭，使得辅助气流加热之后，能够有效进入到气阀中.在水箱清洗的时候，其中的除盐水温度达到45℃之后，对辅气关闭处理，随后有效对进气阀加热处理，并且开启循环泵，对循环门慢慢开启之后，使其保持全开的状态，在循环泵出口压力表保持比较稳定的时候，在水中加入丙酮肟等物质，加入的量也需要加以控制，其主要是控制在20KG，同时加入袋装氨基磺酸等化学物质，使用的量主要为750KG，等到清洗的酸度值以及pH值保持稳定状态的时候，其中的清洗液的配置也就较为完善.在清洗液配制的过程中以及具体酸洗的时候，也需要将清洗液的温度保持在40-45℃之间.

3.5 化学清洗中的酸洗

在板式换热器酸洗处理的时候，需要实施酸洗溶液配制，在进行有效酸洗的时候，需要对板式换热阀开启，使进口阀能够保持着全开，随后，慢慢关闭再循环阀.在酸液动态循环的过程中，对板式换热器进行50分钟的清洗处理，之后，静态浸泡，静态浸泡的时间为30min，等到浸泡结束之后，对其进行高速冲洗处理，冲洗的时间主要为15分钟.在对板式换热器进行酸洗处理的整个过程对酸洗溶液需要严格监督，在酸洗液pH值及酸度值相对稳定不再变化的时候，整个酸洗过程也就结束，在酸洗液pH值及酸度值出现变化的情况下，就需要促使动态清洗的时间增加.

3.6 化学清洗过程中的中和

酸洗结束之后，不需要对清洗溶液实施有效加热处理了，在具体加热的时候，其中的辅气需要在适当的情况下进行有效关闭处理，在清洗水箱中加入32%NaOH溶液之后，需要在动态循环状态下对清洗液进行搅拌处理，促使溶液能够得以中和，在清洗溶液pH数值处于7-9之间的时候，需要停止加入NaOH，并且停止循环水泵.在使用槽罐车的时候需要能够将清洗液运输至工业废水池中，在废水的各项指标相对合格的情况，对废水进行排除和处理.

3.7 化学清洗过程中的水冲洗

清洗水箱的清洗溶液并且加以有效排放处理的时候，也需要将一定量工业水排放到清洗水箱中，并且各个阀门在具体操作的时候，需要根据规定的步骤进行，在清洗的水流水压较为稳定的时候，也需要将25KG氨水加入清洗水箱中，并且在这一过程中，也需要对板式换热器实施简单的镀膜保护处理，循环清洗20分钟之后，对循环泵加以处理，并且对清洗水箱中的溶液实施具体排放处理，开板式换热器的进口及出口的时候，需要对其有效检查，同时在这一过程中，也更要明确板式换热器实施化学清洗的最终清洗情况.

3.8 清洗过程化学监督

在进行具体酸洗的时候，也需要对化学清洗的温度以及酸度和PH数值等方面有效监督处理，判断清洗过程的具体实施情况.就整个酸洗过程而言，其温度需要保持在40-45℃的范围内，在酸洗实施半个小时之后，酸度值为主要显示为6.0，pH主要为1.16.在进行半个小时的浸泡以及在进行15分钟的动态冲洗的时候，酸度值和pH值等方面都较为稳定的，并且酸洗的过程，需要在半个小时之内就能够加以完成.

4 化学清洗效果检查及评价

板式换热器实施有效清洗处理的时候，需要拆除需进水管和出水管等部位物品，检查板式换热器中的化学清洗情况，对比板式换热器在清洗前后的结果，明确清洗的具体效果，在进行具体清洗处理之后，清板式换热器接口及换热面等部位需要保持着无结垢和沉积物的状态，并且其表面也需要能够更加光亮.为了对酸洗的进程以及换热版腐蚀速率等方面得以必要监督，在酸洗处理之前，分别从有垢换热板和新换热板等方面截取相同样本，并且将这些样本作为本次实施酸洗的主要样片.在具体实验的时候，能够发现新换热版样片平均腐蚀速率显示为0.87g/cm3.h，其中有垢样板除垢率显示为98.5%.在其系统具体恢复之后，闭式水进出口温差增加的温度差已经达到5℃，其能够促使闭式水水温得以必要降低.如果在同类材质凝汽器管道清洗标准内容基础上，这一清洗结果也就是优良有效的.

5 结束语

氨基磺酸的稳定性相对比较高，并且也具有比较显著的安全性特点，能够有效地解决板式换热器的化学清洗过程中存在的问题，使板式换热器的换热效率不断提升，对板式换热器的成本也具有节约的特点，能够为其他发电厂板式换热器化学清洗提供重要参考.