多晶硅循環(huán)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗及預(yù)膜處理

梁永坤,李 悅(昆明冶研新材料股份有限公司, 云南 曲靖 655011)

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多晶硅循環(huán)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗及預(yù)膜處理

梁永坤,李 悅
(昆明冶研新材料股份有限公司, 云南 曲靖 655011)

循環(huán)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗及預(yù)膜工作是循環(huán)水系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。介紹了多晶硅循環(huán)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗、預(yù)膜方法及注意事項(xiàng)，對預(yù)膜效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

循環(huán)水；化學(xué)清洗；預(yù)膜

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供、回水管主管埋于地下，容易腐蝕。循環(huán)水管網(wǎng)在完成壓力試驗(yàn)后必須進(jìn)行沖洗、化學(xué)清洗及預(yù)膜工作。該措施是循環(huán)水系統(tǒng)開車前必須做的工作，也是保證生產(chǎn)裝置換熱效果行之有效的方法。其主要過程是：準(zhǔn)備工作→水沖洗→化學(xué)清洗→置換→預(yù)膜→置換→冷態(tài)運(yùn)行→熱態(tài)運(yùn)行。

1 循環(huán)水系統(tǒng)沖洗

目的：將設(shè)備、管道在運(yùn)輸、安裝過程中帶來的雜物、泥砂、電焊渣、藥皮、鐵銹等雜物清除干凈。

準(zhǔn)備工作:與換熱器進(jìn)行隔離、循環(huán)水供水管與回水管的聯(lián)通； 設(shè)置合理的沖洗口使之具備沖洗條件。[1]

清洗要求

①在清洗進(jìn)水前，循環(huán)冷卻水池、吸水池內(nèi)的雜物應(yīng)人工清理干凈；

②采用原水循環(huán)沖洗，水沖洗流速不低于1.5 m/s。水壓控制0.35±0.5 MPa,嚴(yán)禁超壓；

③沖洗水不得進(jìn)入其設(shè)備內(nèi)；

④沖洗時(shí)應(yīng)按先大管(管徑>DN250)后小管(管徑

⑤沖洗水應(yīng)排入下水道或指定地點(diǎn)(消防收集池)，沖洗水返回循環(huán)水水池時(shí)，不經(jīng)過涼水塔直接進(jìn)入循環(huán)水水池；

⑥沖洗完畢，應(yīng)及時(shí)拆除相關(guān)的臨時(shí)盲板和臨時(shí)設(shè)施，恢復(fù)沖洗拆除部件并與相關(guān)設(shè)備連通；

⑦清洗合格標(biāo)準(zhǔn)：目測排出口水色和透明度與入口水一致為合格。

2 循環(huán)水系統(tǒng)化學(xué)清洗及預(yù)膜

2.1 化學(xué)清洗及預(yù)膜的目的

化學(xué)清洗的目的是將系統(tǒng)中所有換熱器中的油污、腐蝕產(chǎn)物、污垢等清洗干凈，提高系統(tǒng)換熱效率，并使其表面得到活化，為預(yù)膜打好基礎(chǔ)。預(yù)膜處理是利用化學(xué)藥劑中的某些成份與冷卻水中的兩價(jià)金屬離子(如Ca2+、Zn2+、Fe2+等)形成絡(luò)合物，在金屬表面上形成一層非常薄的、致密的防護(hù)膜，牢固地粘附在金屬表面上，從而抑制冷卻水對金屬的腐蝕，也包括防止微生物的腐蝕[2][3]。

2.2 化學(xué)清洗預(yù)及膜必須具備的條件

1)在系統(tǒng)進(jìn)行清洗、預(yù)膜處理前，必須對供、回水管道、設(shè)備進(jìn)行試壓合格，將系統(tǒng)中(管道設(shè)備)的機(jī)械雜質(zhì)及建筑垃圾等清掃干凈，消除漏水點(diǎn)，循環(huán)水系統(tǒng)能達(dá)到正常、持續(xù)運(yùn)行，檢查循環(huán)水系統(tǒng)高位及相對高位排氣閥狀況，低位及相對低位排污閥狀況；

2)判斷是否與使用循環(huán)水的設(shè)備同時(shí)化學(xué)清洗預(yù)膜：循環(huán)水管網(wǎng)與主體設(shè)備是否聯(lián)通一起化學(xué)清洗，取決于管道的清潔與否。如管道情況不明則應(yīng)按不清潔處理。假如主體設(shè)備水路均很干凈，則無須除油脫脂及化學(xué)清洗。若不走旁通，清洗中可能會(huì)污染很干凈的主體設(shè)備，甚至可能有建筑垃圾進(jìn)入主體設(shè)備，造成不必要的麻煩。如果主體設(shè)備水路干凈，或系統(tǒng)中基本上無建筑垃圾，所有設(shè)備均不旁通，也可以直接清洗?；瘜W(xué)預(yù)膜原則上為全系統(tǒng)進(jìn)行。

2.3 化學(xué)清洗

系統(tǒng)水力沖洗干凈和檢漏之后，開始進(jìn)行化學(xué)清洗。由于新安裝系統(tǒng)中的熱交換設(shè)備及管道是新的，出廠時(shí)均留有一層保護(hù)防銹油，保護(hù)管線內(nèi)壁不至于在空氣中受到腐蝕，該層防銹油必須徹底清洗干凈，否則預(yù)膜時(shí)不可能在有防銹油的部位形成保護(hù)膜以及因防銹油的導(dǎo)熱系數(shù)低而影響交換器正常熱交換效果。同時(shí)在新系統(tǒng)中可能會(huì)有少量的浮銹，因此需用化學(xué)清洗劑，將銹蝕清除并使整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的金屬表面處于活化狀態(tài)，從而有利于成膜。

1) 黏泥剝離、脫脂處理：適用于新建或大檢修后冷卻水裝置開車，水洗至濁度<20NTU后，加入黏泥剝離劑NJS-341和脫脂清洗劑NJS-33，進(jìn)行殺菌滅藻、脫脂清洗，清洗過程中監(jiān)測水中濁度并維持2～4h不變或有下降時(shí)，即為清洗終點(diǎn)，置換水至濁度<30NTU。

2)除銹、除垢清洗

①殺菌剝離清洗后，置換至濁度<30NTU，在冷卻水系統(tǒng)中投加化學(xué)清洗劑，并按清洗要求，降低pH，在冷卻水運(yùn)行溫度下清洗；

②除銹、除垢清洗劑(含緩蝕劑)NJS-54按400mk/kg投加；

③清洗時(shí)的pH控制范圍在4±0.5(采用硫酸調(diào)節(jié))；

④除銹、除垢清洗中泡沫較多時(shí)，投加消泡劑NJS-71；

⑤除銹、除垢清洗終點(diǎn)判斷:在冷卻水pH維持不變的情況下，冷卻水的濁度、總鐵、鈣硬度或總硬度維持4 h不變或下降時(shí)，即為除垢清洗終點(diǎn)；

⑥置換至冷卻水水質(zhì)符合預(yù)膜要求時(shí)停止置換,即濁度小于20 mk/kg，總鐵小于1 mk/kg，鈣離子在200 mk/kg左右。

2.4 系統(tǒng)預(yù)膜[6]

化學(xué)預(yù)膜在冷態(tài)下(>72 h)進(jìn)行，此時(shí)水系統(tǒng)沒有熱負(fù)荷。預(yù)膜時(shí)可用掛片進(jìn)行同步監(jiān)測，觀察預(yù)膜過程中的成膜速度及效果?；瘜W(xué)預(yù)膜結(jié)束后，將水質(zhì)調(diào)至正常的水質(zhì)管理范圍內(nèi)，即可轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。如果清洗預(yù)膜后離正式投產(chǎn)還有一段時(shí)間，則系統(tǒng)需轉(zhuǎn)入冷態(tài)運(yùn)行階段或直接轉(zhuǎn)日正常運(yùn)行，此時(shí)必須向系統(tǒng)中投加緩蝕阻垢劑與殺菌劑，以保證預(yù)膜效果不受影響。水質(zhì)符合基本要求后，投加預(yù)膜劑NJS-52，分析水中預(yù)膜劑的濃度，在自然pH的情況下進(jìn)行預(yù)膜。

①預(yù)膜過程中分析濁度，當(dāng)濁度>20NTU時(shí)應(yīng)適量換水，降低濁度至<20NTU，確保預(yù)膜正常進(jìn)行；

②為了保證預(yù)膜效果，冷態(tài)預(yù)膜劑用量比熱態(tài)預(yù)膜時(shí)略為增加；

③預(yù)膜過程中，經(jīng)常觀察監(jiān)測掛片，當(dāng)監(jiān)測掛片上出現(xiàn)明顯藍(lán)紫色色暈時(shí)即為預(yù)膜終點(diǎn)。

3 化學(xué)清洗及預(yù)膜效果評(píng)價(jià)

清洗預(yù)膜采用掛片實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)清洗預(yù)膜的效果。清洗過程碳鋼掛片腐蝕速率<3 g/(m2·h)，銅掛片腐蝕速率<0.3 g/(m2·h)(按“HG/T2387-2007”標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)；預(yù)膜后的碳鋼掛片，用5%的硫酸銅溶液做解膜試驗(yàn)，變色時(shí)間應(yīng)大于10 s。用失重法計(jì)算掛片腐蝕速度，碳鋼掛片腐蝕速率應(yīng)低于0.075 mm/a。銅、銅合金和不銹鋼的腐蝕率小于0.005 mm/a；監(jiān)測掛片采用20#碳鋼，掛片處理按照中石化“冷卻水分析和試驗(yàn)方法” 中412——試件制備處理和評(píng)價(jià)法執(zhí)行。[4][5]

K=ΔM/(S*ΔT)

(1)

式中：K為腐蝕速率，g/(m2·h)；ΔM為掛片實(shí)驗(yàn)中掛片的腐蝕質(zhì)量，ΔM=M1-M2，g；M1為掛片實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量，g；M2為掛片實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量，g；S為掛片表面積，m2；ΔT為掛片實(shí)驗(yàn)時(shí)間，h。表1為昆明冶研新材料股份有限公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗及預(yù)膜后掛片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 掛片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Coupon experimental data

循環(huán)水化學(xué)清洗預(yù)膜腐蝕速率結(jié)論：20#鋼腐蝕速率、銅的腐蝕速率合格，目測掛片無明顯點(diǎn)蝕。

[1] 工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 GB50235-2010[S].

[2] 化學(xué)工業(yè)部大中型裝置試車工作規(guī)定 HGJ 231-1991[S].

[3] 化學(xué)工業(yè)大、中型裝置生產(chǎn)準(zhǔn)備工作規(guī)范 HGJ232-1992[S].

[4] 石油化工企業(yè)循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)范 GB/T 50746-2012[S].

[5] 冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗、預(yù)膜處理技術(shù)規(guī)則 HG/T3778-2005[S].

[6] 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50050—2007[S].

Chemical Cleaning and Pre-film Processing of Polysilicon Circulating Water System

LIANG Yong-kun,LI Yue
(Kunming Metallurgical Institute New Materials Co., Qujing 655011, China)

Chemical cleaning and pre-film processing of circulating water system is the basis of normal and stable operation of the circulating water system. The chemical cleaning, pre-film methods and precautions on the pre-film of polysilicon circulating water system were introduced and pre-film effects were evaluated.

circulating water; chemical cleaning; pre-film

梁永坤(1973-)，男，化工工藝工程師，注冊安全工程師，從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.01.016

TQ085

A

1004-275X(2015)01-0056-03

收稿：2014-10-30