冷凝器膠球在線清洗技術在煉油化工裝置中的應用

     介紹了膠球在線清洗技術在煉油化工裝置上的應用效果,該技術利用循環水自身壓力,在正常運行過程中實現了冷凝器膠球在線清洗,打破了以往冷凝器清洗必須停車的先例。利用膠球在線清洗技術清洗后的冷凝器,達到了預期效果。

在煉油化工行業,由于循環水

     水質導致冷凝冷卻器結垢問題,是設備管理與維護的主要難題之一。目前,煉油化工行業冷凝冷卻器主要的除垢與清洗方法:

     一是從源頭治理,在循環水中加入水質穩定劑和阻垢劑等其它藥劑,防止循環水結垢或變質;

     二是利用裝置停工對冷凝冷卻器進行化學清洗或機械清洗(包括高壓水槍人工清洗)。這兩種清洗方法存在著不同程度的缺陷:

     一是在循環水系統加入藥劑,由于循環水系統較大,容易發生泄漏;雜質進入系統會造成水質惡化;同時加入藥劑量不易控制,水質改善不是很樂觀。

     二是停工清洗只能在裝置大檢修期間完成;

     三是增加了循環水系統成本費用,能耗相對升高。對循環水水質較差的,特別是裝置正常運行過程中由于設備結垢而引起裝置運行效率差、生產能力下降的企業,如何解決好生產與設備檢修兩不誤。2006年4月中旬,慶陽石化公司引進了冷凝器膠球在線清洗技術,并成功地在70Kt噸/年氣分裝置上進行了應用,解決了裝置正常生產運行過程中冷凝冷卻器的結垢清洗這個老大難問題。該系統主要是通過循環水自身壓力來實現的;避免了新增膠球泵及膠球收、放設備與旁路系統;簡化了清洗操作流程和操作條件,節省了大量的人力、物力和財力。實現了冷凝冷卻器的在線清洗,減輕了冷凝冷卻器垢下腐蝕,達到了設備長周期高效運行,收到了預期的效果。

1、冷凝器膠球在線清洗技術的清洗機理及工作原理

1.1冷凝器膠球在線清洗技術的清洗機理

     冷凝器膠球在線清洗技術的清洗機理是利用循環水自身水壓動力,海綿膠球通過管子內微受壓縮,膠球受流體的推動力在管內流動,并借助海綿體的彈力對管壁施加壓力。該擠壓力不僅能很好削掉污垢,而且膠球和管內壁擠壓摩擦滑動,對污垢具有很好的研削效果。此外,膠球與污垢順管內流動,沿前方排出,對管壁具有很好的清洗和排污作用。

1.2冷凝器膠球在線清洗技術的工作原理

     冷凝器膠球在線清洗技術,將膠球清洗除垢技術與特殊的水流定向切換技術和膠球收、放球技術有機結合。其工作原理是將膠球清洗器置于冷凝器系統的旁路中,利用循環水的自身壓力,通過膠球在線清洗器換向手柄的定位轉動來改變水流方向,膠球在水流的作用下對冷凝器進行反復清洗,清除管內污垢,并經排污管排至系統外。

2、冷凝器膠球在線清洗工作流程

2.1流程簡述

     清洗時,關閉主線1#、2#閥門,打開側線3#、4#、5#閥門,隨后打開6#排污閥。冷卻水進入清洗器左倉,膠球在水流作用下通過冷凝器,對管程的污垢進行清洗;膠球隨水流進入清洗器右倉,污水從排污口排出。清洗一定時間后,清洗器手柄轉動90度,水流反向進入清洗器右倉,膠球在水流作用下經過冷凝器管束進行清洗,膠球返回左倉。這樣反復清洗多次,直到排污口出清水為止。清洗完畢,關閉排污口,冷凝器切換到正常狀態。

2.2冷凝器膠球在線清洗詳細流程圖(見圖1)

圖1冷凝器膠球在線清洗流程圖

從清洗流程來看,具有以下幾個特點:

     (1)充分利用了循環水系統水壓動力,無需增加動力和放收球設備,實現冷換器膠球在線自動清洗。清洗器結構簡單,操作方便,便于現場實施,每次清洗時間30分鐘左右。

     (2)由于可實現在線自動清洗,操作人員可根據冷凝器的結垢情況進行定時除垢。可將現有的脫除硬垢方式轉變為軟垢清洗,使冷凝器在運行的過程中始終保持在清洗初始的換熱狀態,大大的提高了設備的運行周期。

     (3)清洗器可做到“一器多用”,大大的降低了單臺設備的投資費用。

     (4)由于冷凝器在運行的過程中始終保持在清洗初始的換熱狀態,極大的提高了設備的傳熱效率及循環水的利用率。

2.3冷凝器膠球在線清洗清洗方案

     為保證在線清洗的順利進行,車間在進行清洗前,制定了詳細的清洗方案,并對操作條件進行了規定,有效地保證了在線清洗的進行。具體方案如下:

清洗步驟:

     (1)將E6001/B冷凝器(脫丙烷塔塔頂冷卻器)切出,關閉循環水進出口閥;

     (2)從催化液化氣精制區E3010循環水進口處,引循環水進在線清洗機,逐臺對冷凝器進行在線清洗;

     (3)清洗完E6001B后對E6001/A進行在線清洗。

在線清洗時,氣分的操作條件按以下要求控制:

     (1)氣分加工量50-55噸/班。

     (2)T6001(脫丙烷塔)頂回流9.5±1.0t/h。

     (3)T6001頂溫44±1℃。

     (4)T6001頂壓1.80±0.1MPa。

     (5)T6001底溫及熱水流量控制根據頂溫、頂壓以及塔底碳三含量來調整。

     (6)注意單臺設備運行情況,及時調整操作。

3、冷凝器膠球在線清洗清洗效果

     3.1此次清洗先使用Φ18mm膠球,后使用Φ20mm膠球分兩次對E6001/B、A進行清洗,E6001/B小球的回收率為94%(投放膠球210個,回收197只)。從現場目測的效果看,E6001/B組的循環水管線結垢多,清洗出的懸浮物濃度高,水質差;E6001/A循環水中的懸浮物稍少于E6001/B,其循環水質較混。

     清洗前后對E6001/A、B的循環水流量以及循環水出、入口溫度進行了測量。具體數據見表1。

表1清洗前后的測量數據

測試項目 E6001/A、 E6001B、

清洗前 流量/t.h-1 80.5 44.5

循環水進口溫度/℃ 25.8 24.6

循環水出口溫度/℃ 28.6 28

介質進口溫度/℃ 47.8 47.9

介質出口溫度/℃ 38 44

清洗后 流量/t.h-1 106 150

循環水進口溫度/℃ 24.6 24.6

循環水出口溫度/℃ 31.9 31

介質進口溫度/℃ 45 44

介質出口溫度/℃ 37 36

清洗前后流量差/t.h-1 +25.5 +105.5

清洗前后循環水出口溫 6.1 6.4

膠球回收率/% 小球85;大球50 小球94;大球56

從表1中可以看出

     (1)在線清洗后,水量都有較大的增加,特別是E6001/B的循環水流量增加100t/h,進出口水溫度差6℃。說明此次在線清洗效果明顯;

     (2)在循環水系統壓力保持穩定的情況下,循環水的流量有大幅增加。說明清洗前冷凝器阻塞嚴重,水流不暢;

     (3)從冷凝器排出的循環水質看,懸浮物較多。通過在線清洗冷卻器的換熱效果有較大提高。

     通過在線清洗后,氣分裝置操作上也出現了一些變化(E6001B單臺設備運行狀態下檢測數據),具體的操作數據如下(見表2):

表2清洗前后脫丙烷塔的操作參數對比

時間

項目 4月12日 4月13日 4月15日 4月16日 4月17日

氣分進料/t.h-1 7.5 7.6 7.9 8 8

回流量/t.h-1 10 9.8 11.2 10.3 10.5

T6001頂溫度/℃ 46 46 45 45 45

T6001頂回流溫度/℃ 43 43 42 42 42

T6001頂壓力/Mpa 1.81 1.80 1.78 1.79 1.79

     注:4月12、13日為清洗前操作參數,清洗前E6001A/B同時運行,清洗后E6001A單臺運行。

     從表2中可以看出:經過在線清洗后,分別取15日、16日和17日三天的數據看T6001的頂溫及負荷基本保持不變,頂回流溫度明顯降低,使氣分操作彈性增大,為大負荷生產及夏季安全生產提供了有力保證。

     3.2氣分裝置E6001A/B于4月14日進行了在線清洗,通過一個多月的運行看(E6001A單臺運行),清洗效果明顯

     (1)從現場的效果觀察和測量數據看,在循環水系統壓力保持穩定的情況下,循環水的流量大幅增加,取熱效果有明顯提高。

     (2)從操作的數據顯示看,在線清洗后,頂回流溫度降低,單臺設備運行,塔壓降低,使氣分操作彈性增大,有利于提高氣分裝置的加工負荷。

4、冷凝器膠球在線清洗經濟效益

     冷換設備的清洗是煉化行業設備檢修與維護的重中之重,目前大部分清洗采用化學清洗或人工機械清洗,造成檢修費用高。以我公司氣分裝置本次清洗為例,一臺DN1000的冷卻器采用人工機械清洗費用為12000元,加之我公司循環水水質問題,每年少需要清洗2次,其總費用為24000元/臺·年;采用膠球在線清洗,費用為16000元/臺年。那么,全公司可采用冷凝器膠球在線清洗技術的冷換設備約為52臺,年清洗費用可節約416000元。

5、冷凝器膠球在線清洗目前存在的問題

     5.1從E6001AB兩臺冷凝器進行膠球回收處理時,清洗后膠球回收率較低(E6001A/B的平均收球率為72%)。下次檢修可以通過改變清洗流程,使膠球的回收率大大提高。

     5.2由于目前整個流程還不完善,進行在線清洗時,必須單臺切換出換熱設備,清洗的前期準備工作量較大。清洗排水量較大,現場排水設施不完善,有待于裝置大檢修期間完善。