孫巖(中國石油玉門油田公司煉油化工總廠動力車間, 甘肅 酒泉 735000)
監(jiān)測換熱器在玉門煉化循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用
孫巖(中國石油玉門油田公司煉油化工總廠動力車間, 甘肅 酒泉 735000)
監(jiān)測換熱器是在實際工業(yè)生產(chǎn)中,模擬運行換熱器工況的檢測設(shè)備,其在循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用,能夠預(yù)測總廠換熱器的腐蝕及結(jié)垢趨勢。同時,通過監(jiān)測換熱器的使用,也能反映出循環(huán)水系統(tǒng)管理上的利弊。本文通過現(xiàn)運行監(jiān)測換熱器的原理、特點和現(xiàn)場應(yīng)用得到的數(shù)據(jù)進行對比分析,得到有效的評價和指導(dǎo)作用。
監(jiān)測換熱器;循環(huán)水;腐蝕;結(jié)垢
監(jiān)測換熱器是模擬生產(chǎn)條件下,換熱器在利用現(xiàn)有循環(huán)水冷卻生產(chǎn)物料過程中,腐蝕與結(jié)垢的現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備。可根據(jù)其運行過程中腐蝕結(jié)垢的情況,預(yù)測工藝生產(chǎn)過程中,換熱器腐蝕和結(jié)垢的發(fā)展趨勢,為及早調(diào)整水質(zhì)和水處理配方提供有效的依據(jù),可直觀地評價循環(huán)水水質(zhì)的優(yōu)劣。
為此,動力車間在2015年5月購進2臺JHQ-IIZ型智能化監(jiān)測換熱器及配套的自動加藥系統(tǒng),分別對東區(qū)循環(huán)水東供水系統(tǒng)和西供水系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與加藥控制。
監(jiān)測換熱器是模擬生產(chǎn)裝置中熱交換器的操作參數(shù)設(shè)計的,其安裝在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁路上,換熱管采用與生產(chǎn)裝置換熱器相同的材質(zhì),利用常壓飽和蒸汽作為熱介質(zhì),對循環(huán)水的水質(zhì)進行監(jiān)測。通過對流經(jīng)監(jiān)測換熱器的循環(huán)水的水流量、進水口溫度、出水口溫度、熱介質(zhì)溫度的監(jiān)測,測試出污垢熱阻和污垢沉積速率;采用線性極化法對腐蝕率進行不間斷監(jiān)測;同時可根據(jù)選擇對循環(huán)水的進口溫度、出口溫度、蒸汽溫度、流量、電導(dǎo)率、pH值、濃縮倍數(shù)、濁度等參數(shù)進行在線監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)來評定循環(huán)水系統(tǒng)投加藥劑的性能,調(diào)整循環(huán)水化學(xué)處理方案,確保循環(huán)水系統(tǒng)對裝置中的換熱器結(jié)垢和腐蝕控制在一定的允許范圍。
為了與總廠實際運行相符,我們設(shè)置進水溫度為東區(qū)循環(huán)水供水溫度,出水溫度與進水溫度溫差控制在8-12℃,模擬循環(huán)水流量為1300 L/h。進水與出水視窗內(nèi)分別懸掛3組(每組2片)材質(zhì)為H62黃銅、20#碳鋼和316L不銹鋼實驗掛片,尺寸為50×25×2mm。模擬換熱器管束為2根,材質(zhì)分別為20#碳鋼和316L不銹鋼,尺寸為Φ19×2×1050mm。
污垢熱阻和腐蝕速度的測定按照HGT 2160-2008《冷卻水動態(tài)模擬試驗方法》進行計算,所得的結(jié)論可以評價循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理是否恰當(dāng)。電導(dǎo)率、濁度、pH值為水質(zhì)探頭實時測量得到的動態(tài)水質(zhì)數(shù)據(jù)。
目前,東區(qū)循環(huán)水東供水系統(tǒng)主供催化和焦化,水質(zhì)由東監(jiān)測換熱器監(jiān)測;西供水系統(tǒng)主供汽油加氫、柴油加氫及制氫、航煤加氫、重整、聚丙烯、苯抽提、常減壓、四合一和東區(qū)風(fēng),水質(zhì)由西監(jiān)測換熱器監(jiān)測。經(jīng)過半年的監(jiān)測試運行,得到以下數(shù)據(jù)不銹鋼:監(jiān)測換熱器出口腐蝕率5.3940×10-5;進口腐蝕率2.6970×10-5;GB50050-95國標值≤0.005;合格。
#20碳鋼:監(jiān)測換熱器出口腐蝕率0.0100;進口腐蝕率0.0094;GB50050-95國標值≤0.125;合格。
銅:監(jiān)測換熱器出口腐蝕率0.0043;進口腐蝕率0.0039; GB50050-95國標值≤0.005;合格。
以上數(shù)據(jù)為掛片稱重計算所得,通過設(shè)備腐蝕速率儀觀測得到水質(zhì)腐蝕率在0.825~0.100mm/a,基本在國標范圍內(nèi)。
通過以上計算和儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出,總廠循環(huán)水水質(zhì)對于廠內(nèi)不同材質(zhì)的換熱設(shè)備及管道的腐蝕率均低于國標值,水質(zhì)腐蝕性能合格,滿足現(xiàn)場需求。
在對循環(huán)水的污垢熱阻、電導(dǎo)率、污垢沉積率、濁度和pH值進行三個月的在線監(jiān)測后,發(fā)現(xiàn):
污垢熱阻在0.7122-1.0288(千卡/米2.時.℃)-1;電導(dǎo)率在1400-2000us/cm2;污垢沉積率在0.25~7.47mcm;濁度在14~27;pH值在7.74~8.35。
根據(jù)HG/T2160-2008《冷卻水動態(tài)模擬實驗方法》和HG/T3130-2003《中國石化水化學(xué)分析標準》對于循環(huán)水現(xiàn)場評價監(jiān)測指標與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)對比全部合格,并得如下結(jié)論:
(1)腐蝕性:總廠循環(huán)水對于不銹鋼的腐蝕程度較低,說明水中氯離子的控制還是比較好的,這個數(shù)據(jù)從化驗室對氯離子日常監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出;#20鋼在總廠循環(huán)水中的腐蝕程度僅次于不銹鋼,基本滿足生產(chǎn)需要;銅在循環(huán)水中腐蝕程度雖然在指標范圍內(nèi),但是腐蝕余量較小。
(2)結(jié)垢性:總廠循環(huán)水對于設(shè)備的結(jié)垢程度隨著時間的推移逐漸在增多,但是導(dǎo)熱性能和污垢的沉積速率還是在指標范圍內(nèi),如果按照這個增長趨勢結(jié)合水的濁度、pH值、換熱溫度、實驗管道材質(zhì)、成垢物的主要成分等數(shù)據(jù)模擬推演下去,可以對總廠換熱設(shè)備使用與維護起到重要的意義。
(3)水質(zhì)的優(yōu)劣:總廠循環(huán)水在監(jiān)測實驗期間,電導(dǎo)率和濁度隨著時間的增加,數(shù)值趨勢也在上升。結(jié)合7月~9月現(xiàn)場實際情況,循環(huán)水的溫度、pH值、光照等因素都比較適合微生物的生長繁殖,涼水塔及隔油池都有少量綠藻附著。同時發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)束后探頭、掛片和實驗管束內(nèi)都附著了一些生物黏泥,所以根據(jù)監(jiān)測換熱器在線數(shù)據(jù)分析,可以提前預(yù)估循環(huán)水微生物的生長繁殖趨勢,并通過投加藥劑的種類和數(shù)量得到及時有效的抑制。
監(jiān)測換熱器在總廠循環(huán)水系統(tǒng)的使用,能夠讓我們及時了解循環(huán)水水質(zhì)存在的問題及隱患,可以讓我們在第一時間制定處理問題的方案,同時也為我們在循環(huán)水管理上提供科學(xué)有效的依據(jù)。
孫巖(1986- ),男,甘肅玉門人,助理工程師,研究方向:給水排水工程。