炉管的化学清洗

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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——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，加热炉最少损失了2%以上的热效率。
    我们经过多年的研究、实践开发了一种用化学清洗的方法清除对流段炉管表面的结垢和积灰，达到了节约能源降低成本的目的，并取得了良好的经济效益和社会效益。与干冰清洗相比具有工期短、无死角、费用低等特点。
 
炉管结垢对生产的主要危害
 
（1）大大降低传热性能增加能耗
        

加热炉在运行过程中，烟气中的油焦、碳粉、硫化物、矿物质等固体颗粒在与对流段炉管表面相互碰撞时，部分颗粒在惯性力的作用下将沉积在炉管外壁的翅片（或钉头）表面。同时烟气中的SO2等腐蚀介质对炉管有一定的腐蚀作用，腐蚀产物也容易粘附在炉管表面。随着加热炉运行时间的延长，炉管表面积聚的垢物越来越多，特别是烧重油或减压渣油的加热炉，严重时污垢将炉管全部包裹，基本见不到炉管的翅片或钉头，大大降低了对流段炉管的传热性能，导致对流段烟气出口温度升高，加热炉热效率下降。照片1、2是常见对流段炉管结垢情况。
就对流段炉管而言，它主要是以对流的方式传递热量，在对流段下部由于烟气温度较高，也有一定的辐射热传递。当翅片（或钉头）管表面积聚一定的灰垢后，对加热炉将产生一些不利的后果。
（2）减少烟气的流通面积，影响加热炉正常操作
   
当灰垢积聚在翅片或钉头表面后，烟气流过对流段的流通面积相应减小，迫使烟气流速升高，烟气流动的阻力加大。特别是对烟囱抽力设计余量不足的加热炉而言，烟气流动的阻力加大后，使炉膛处于微负压或正压操作，造成燃烧器燃烧不完全，火焰飘浮，灰尘增加，进一步增加了对流管表面的结垢，恶性循环，最后导致停炉抢修。
 
（3）腐蚀炉管，降低使用寿命
    在对流段上部的低温受热面，积灰后的管壁更容易吸附烟气中所含的硫酸蒸气，加剧了炉管表面的腐蚀。炉管表面形成的腐蚀产物，增大了炉管的传热热阻，降低了炉管的传热效率，当炉管使用一定的时间后，随着腐蚀产物的增加，炉管管壁逐渐减薄，最后导致炉管穿孔造成安全事故。

   此外，由于炉管外表面结垢传热效率下降，还将直接影响生产的处理量，降低生产效率，造成经济损失。炉管结垢减少烟气的流通面积情况见照片3、4
二、 洗药剂的化学组分及工艺
2.1
为了研究出高效、快速的清洗配方，我们在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。炉子对流段的
污垢成份分析结果如下（华北某石化公司为例）：油焦：13.6%，硫化物（以FeS计）：17.3%，腐蚀产物（以Fe2O3计）：14.8%，碳：34.2%，其它矿物质：21.1%，（部分垢样中腐蚀产物，硫化物含量相对较高）。
由于垢物沉积多年，垢物牢固地粘附在管壁上，且相当坚硬，我们选用性能优良的渗透剂和润湿剂，并采用缓蚀剂以保护药剂对炉管的腐蚀，经过多轮试验，最后确定以渗透剂、润湿剂、助剂和缓蚀剂等多种成份构成的预清洗剂。
  清洗剂配方
主要有：油分散剂、表面活性剂、硅油消泡剂、螯合剂、缓蚀剂、助剂等经复配后，药剂将垢物中的油焦、硫化物、腐蚀产物、碳等迅速分散，最后仅剩下坚硬的矿物质。
为洗掉余下的矿物质成分，我们通过试验研究，采用剥离剂的剥离性能和硅酸盐的净洗能力有效清除残留在炉管表面的坚硬垢物，作为清洗过程的最后工序。
2.2 清洗工艺：
清洗流量：30m3／h。
清洗温度：常温。
清洗时间：20～35h。
 
三、炉衬的保护
 
  在清洗过程中，如何保护好炉内对流段、辐射段衬里不被清洗液淋湿，是炉管清洗中另一个较为关键的步骤。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，严重的话需停炉抢修。因此，清洗中我们采取了特殊的炉衬保护措施。
四、XXXX防腐新技术有限公司开发的炉管专用清洗剂的特性
 
4. 1 应用化学清洗技术有效地清除了加热炉对流段炉管外表面的积灰和结垢。对于炉管外表面结垢较严重的加热炉，排烟温度可降低40℃以上，炉热效率可提高3%左右。给生产企业带来明显的经济效益，也促进了加热炉管理水平的提高。照片3、4分别是清洗后翅片管和钉头管表面的状况。
4.2 清洗工期短。清洗一台加热炉从我们的施工人员进炉子作准备开始，到清洗完炉管，并且工完、料尽、场地清，一般只需2－3天时间。
4.3
清洗过程中对炉管基本无腐蚀。在清洗过程中我们对清洗液的腐蚀率进行测定，测得最大值为0.67 g/㎡.h，远远低于国家规定的10 g/㎡.h的标准（HG/T2387—92《工业设备化学清洗质量标准》），因此清洗过程中炉管是安全的。
4.4 对炉墙炉衬无损害。清洗过程中，我们采用特殊的炉墙保护措施，清洗100多台次加热炉中，对炉墙无一损害。因此，该清洗技术可不必担心对炉墙的损害问题。
4.5 环境保护好。由于清洗液呈中性，且易于生物降解，对环境无污染，但是由于污垢呈酸性，未中和前PH值较低（达到4－5，经中和后PH为7左右），而且污垢中含有较多的硫化物、油等组分，需将预清洗液排到污水井中。清洗和冲洗时，清洗药剂呈中性，且易于生物降解，因此，无环保问题。