钽换热器在硅钢酸洗中的应用

文/张军明

飞潮钽换热器可以解决硅泥沉积结垢问题以及具有换热效率恒定优点——在硅钢酸洗工艺中，硅泥严重堵塞石墨换热器是一项急需解决的课题，结垢造成换热器流量减小、换热效率下降。如何科学合理的选择耐腐蚀材料和设备，使装置长期稳定的运行成为关键之一，本文介绍了钽材特性，以及钽换热器在硅钢酸洗用中的实际应用。

石墨换热器主要用于硫酸、盐酸、醋酸和磷酸等腐蚀性介质的换热。然而，在实际应用中，多粘性杂质的工况下，石墨的表面形成树脂薄片增加的粗糙度导致酸粘在孔的一侧，污垢导致换热能力急剧下降，石墨孔道堵塞引起产线停机。这些问题都难以得到有效解决。

某国内硅钢冷轧酸轧机组，在酸洗工艺中采用石墨换热器。然而，实际运营45 天后由于硅泥的存在而造成石墨加热器等设备堵塞，使酸洗循环系统流量减小，被迫减速或停机处理，频繁拆装石墨加热器解体清洗，严重影响机组的正常运行和工作环境。清洗石墨换热器非常复杂和繁琐，需要完全拆卸石墨换热器，钻出堵塞的石墨孔。然而石墨具有易脆裂，抗弯和抗拉强度低的特性，冲洗时容易造成冲蚀性缺陷，对设备造成损害。整个拆卸、清洗以及组装过程需要3 ～5 天的时间，对整个产线带来不可忽视的经济影响。

换热器清洗前后对比

鉴于现有的换热器存在的问题，飞潮公司经过研究，制定了将钽材换热器替换石墨换热器的方案，来解决硅泥沉积结垢，和维护频繁、繁琐的问题。

钽材具有良好的抗腐蚀性、韧性、延展性和热导性以及熔点高。尤其出色的化学性质，使钽具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006 mm。实验证明，钽的耐腐蚀性非常优良，和玻璃很相似，除了氢氟酸、氟、发烟硫酸以及碱外，几乎能耐一切化学介质的腐蚀。钽的特殊金属特性，使其可广泛用在各种无机酸生产装置、废酸浓缩等设备中。

减少换热器的污垢层，是换热器长期稳定运行的关键因素，换热器结垢厚度为1mm 时，传热系数降低约10%。钽的金属特性大大提高了酸液的流速，对钽管表面进行高速冲刷，同时，钽管内表面非常光滑，硅泥不易堆积，保证了换热器的高效稳定运行。相对石墨换热器，钽换热器是全焊接结构，整体结构稳定，改变了在吊运和安装过程中石墨脆性带来的不确定因素。同时，在清洗过程中，不会因为高压冲刷带来类似石墨的冲蚀缺陷。

经过改造后，飞潮钽换热器稳定运营2 个月，在定检过程中没有明显的结垢现象，换热效率恒定。改变了原有石墨换热器一个月就会出现的流量、换热效率下降的问题。为保证硅钢产线正常运行，带来了重大的积极意义，也带来可观的经济效益。

综上所述，钽换热器是一个非常优良的换热设备，在硅钢酸洗中可有效替代石墨换热器。同时，由于钽金属的可加工特性，可制成多种工艺设备，为有机酸生产、废酸浓缩等工业领域带来变革。