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(huán)水自身壓力,在正常運行過程中實現(xiàn)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(yè),由于循環(huán)水

     水質(zhì)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(yè)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(huán)水中加入水質(zhì)穩(wěn)定劑和阻垢劑等其它藥劑,防止循環(huán)水結垢或變質(zhì);

     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(huán)水系統(tǒng)加入藥劑,由于循環(huán)水系統(tǒng)較大,容易發(fā)生泄漏;雜質(zhì)進入系統(tǒng)會造成水質(zhì)惡化;同時加入藥劑量不易控制,水質(zhì)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(huán)水系統(tǒng)成本費用,能耗相對升高。對循環(huán)水水質(zhì)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(chǎn)能力下降的企業(yè),如何解決好生產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)主要是通過循環(huán)水自身壓力來實現(xiàn)的;避免了新增膠球泵及膠球收、放設備與旁路系統(tǒng);簡化了清洗操作流程和操作條件,節(jié)省了大量的人力、物力和財力。實現(xiàn)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(huán)水自身水壓動力,海綿膠球通過管子內(nèi)微受壓縮,膠球受流體的推動力在管內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(tǒng)的旁路中,利用循環(huán)水的自身壓力,通過膠球在線清洗器換向手柄的定位轉(zhuǎn)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(nèi)污垢,并經(jīng)排污管排至系統(tǒng)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(zhuǎn)動90度,水流反向進入清洗器右倉,膠球在水流作用下經(jīng)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(tài)。

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(huán)水系統(tǒng)水壓動力,無需增加動力和放收球設備,實現(xiàn)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(xiàn)場實施,每次清洗時間30分鐘左右。

     (2)由于可實現(xiàn)在線自動清洗,操作人員可根據(jù)冷凝器的結垢情況進行定時除垢�？蓪�現(xiàn)有的脫除硬垢方式轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌盖逑?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(tài),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(tài),極大的提高了設備的傳熱效率及循環(huán)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(guī)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(huán)水進出口閥;

     (2)從催化液化氣精制區(qū)E3010循環(huán)水進口處,引循環(huán)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(jù)頂溫、頂壓以及塔底碳三含量來調(diào)整。

     (6)注意單臺設備運行情況,及時調(diào)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(xiàn)場目測的效果看,E6001/B組的循環(huán)水管線結垢多,清洗出的懸浮物濃度高,水質(zhì)差;E6001/A循環(huán)水中的懸浮物稍少于E6001/B,其循環(huán)水質(zhì)較混。

     清洗前后對E6001/A、B的循環(huán)水流量以及循環(huán)水出、入口溫度進行了測量。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1清洗前后的測量數(shù)據(jù)

測試項目 E6001/A、 E6001B、

清洗前 流量/t.h-1 80.5 44.5

循環(huán)水進口溫度/℃ 25.8 24.6

循環(huán)水出口溫度/℃ 28.6 28

介質(zhì)進口溫度/℃ 47.8 47.9

介質(zhì)出口溫度/℃ 38 44

清洗后 流量/t.h-1 106 150

循環(huán)水進口溫度/℃ 24.6 24.6

循環(huán)水出口溫度/℃ 31.9 31

介質(zhì)進口溫度/℃ 45 44

介質(zhì)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(huán)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(huán)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(huán)水系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定的情況下,循環(huán)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(huán)水質(zhì)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(xiàn)了一些變化(E6001B單臺設備運行狀態(tài)下檢測數(shù)據(jù)),具體的操作數(shù)據(jù)如下(見表2):

表2清洗前后脫丙烷塔的操作參數(shù)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(shù),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(jīng)過在線清洗后,分別取15日、16日和17日三天的數(shù)據(jù)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(chǎn)及夏季安全生產(chǎn)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(xiàn)場的效果觀察和測量數(shù)據(jù)看,在循環(huán)水系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定的情況下,循環(huán)水的流量大幅增加,取熱效果有明顯提高。

     (2)從操作的數(shù)據(jù)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(jīng)濟效益

     冷換設備的清洗是煉化行業(yè)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(huán)水水質(zhì)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(jié)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(xiàn)場排水設施不完善,有待于裝置大檢修期間完善。