淺談循環(huán)水換熱器的腐蝕與防護(hù)

石福琛，馮李楊，蔣 毅

（玉門(mén)油田分公司煉油化工總廠(chǎng)，甘肅酒泉 735200)

淺談循環(huán)水換熱器的腐蝕與防護(hù)

石福琛，馮李楊，蔣 毅

（玉門(mén)油田分公司煉油化工總廠(chǎng)，甘肅酒泉 735200)

分析了循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題及換熱器腐蝕的原因，并相應(yīng)的提出了解決方案。

循環(huán)水；腐蝕；結(jié)垢

換熱器是煉油化工設(shè)備中常見(jiàn)的設(shè)備，而循環(huán)水換熱器在換熱設(shè)備中又占有較大的比重，因此，水冷器的高效平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)煉油裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。MTBE裝置在2016年大檢修期間循環(huán)水冷卻器有不同程度的腐蝕，導(dǎo)致循環(huán)水冷卻器管束結(jié)垢、管束泄漏的情況發(fā)生，循環(huán)水腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重影響了換熱器的換熱效率和裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中的不斷循環(huán)，由于循環(huán)水的水質(zhì)、循環(huán)水的流速等諸多元素的影響，造成了循環(huán)水冷卻器黏泥、結(jié)垢、腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生。

1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其原因分析

1.1 金屬腐蝕

所謂金屬腐蝕，簡(jiǎn)而言之就是金屬發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)，從根本上來(lái)說(shuō)就是金屬單質(zhì)被氧化形成化合物，它會(huì)降低金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能。因此金屬腐蝕嚴(yán)重影響著換熱器的使用壽命，導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏，對(duì)換熱器的影響最大，對(duì)裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行影響最大

1.2 水垢沉積

水垢就是循環(huán)水中無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶后附著在管壁的物質(zhì)。循環(huán)水中有大量的無(wú)機(jī)鹽，如：碳酸鈣、硫酸鈣等，它們會(huì)隨著循環(huán)水溫度的升高而溶解度降低從循環(huán)水中析出或者由于循環(huán)水的蒸發(fā)而達(dá)到過(guò)飽和程度而析出，這些鹽類(lèi)析出后會(huì)附著在循環(huán)水線(xiàn)內(nèi)壁凹凸不平的小坑上（管線(xiàn)內(nèi)壁有一定的粗糙度），并以此為基礎(chǔ)逐漸增長(zhǎng)。

1.3 微生物黏泥

與水源水體相比較而言，冷卻水系統(tǒng)中的微生物種類(lèi)和數(shù)量更多，幾乎所有的水生微生物在冷卻水系統(tǒng)中都有發(fā)現(xiàn)。它們主要是細(xì)菌類(lèi)的菌群、藻類(lèi)和各種原生動(dòng)物。它們能產(chǎn)生一種膠狀的、黏性的或黏泥狀的物質(zhì)，導(dǎo)致生物黏泥的形成，常附著在換熱器的封頭和管束間。

2 解決循環(huán)水換熱器中存在問(wèn)題的辦法

2.1 金屬腐蝕的控制

2.1.1 添加緩蝕劑抑制腐蝕

所謂緩蝕劑，就是抑制腐蝕介質(zhì)（循環(huán)水）中抑制金屬腐蝕的添加劑。它能有效地降低金屬的腐蝕速率，并且緩蝕劑的添加量很低，只要在循環(huán)水中少量的加入就能有效地控制金屬腐蝕，因此緩蝕劑不會(huì)影響到水質(zhì)和循環(huán)水的有效利用，且不需要添加輔助設(shè)備，是最為簡(jiǎn)潔且經(jīng)濟(jì)有效的辦法。

2.1.2 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)是將活性不同的兩種金屬連接后，處于同一電解質(zhì)中，活性強(qiáng)的金屬失去電子，受到腐蝕，活性差的金屬得到電子受到保護(hù)。由于在這一過(guò)程中，活性強(qiáng)的金屬被腐蝕，所以稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。

石化換熱設(shè)備的接觸介質(zhì)一般為冷卻水、油品、污水等，所需保護(hù)電流一般相對(duì)較小，因而多選用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方法，一些特殊的換熱器（如濃硫酸冷卻器）也采用外加電流的陰極保護(hù)措施，對(duì)大型油罐區(qū)、地下管線(xiàn)、大型設(shè)備的保護(hù)，多選用外加電流的陰極保護(hù)方法。下面主要介紹換熱設(shè)備的犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)方法：

（1）犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)方法的前期準(zhǔn)備工作。主要包括：冷卻水系統(tǒng)的水溫、流速、冷卻水中各種成分的含量、換熱設(shè)備的各部分材質(zhì)、面積、換熱管直徑和數(shù)量等數(shù)據(jù)的收集，換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)、浸水面積的相關(guān)參數(shù)及維修周期、其他防腐措施等。

（2）陽(yáng)極選用：在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中一般選用鎂合金犧牲陽(yáng)極和鋁合金犧牲陽(yáng)極。

（3）犧牲陽(yáng)極的安裝

如圖1 所示，犧牲陽(yáng)極安裝在封頭內(nèi)每個(gè)小于400mm×400mm面積管板的密閉空間安裝一支，大于400mm×400mm面積管板的密閉空間按照比例增加陽(yáng)極數(shù)量，每個(gè)密閉空間中至少安裝一支；安裝在空間中心位置，將陽(yáng)極兩端鐵柄焊接在封頭內(nèi)隔板中間、靠近管板一側(cè)。

圖1 犧牲陽(yáng)極安裝示意圖

2.2 水垢的控制

2.2.1 添加循環(huán)水過(guò)濾設(shè)備

2.2.2 定期對(duì)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)

采樣分析循環(huán)水中的各項(xiàng)指標(biāo)，及時(shí)向供水單位反映，以便供水單位及時(shí)調(diào)整藥劑加注量。

2.2.3 定期對(duì)水塔進(jìn)行沖洗

因?yàn)樗浅ㄩ_(kāi)的，它會(huì)吸收空氣中的灰塵，其次循環(huán)水循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生泥沙等物質(zhì)，泥沙會(huì)在水塔中沉積，因此必須對(duì)水塔進(jìn)行定期沖洗。

2.2.4 控制循環(huán)水流速

流速較大時(shí)，可沖去沉積在金屬表面上的腐蝕、結(jié)垢等生成物，但同時(shí)使氧向金屬表面擴(kuò)散的量增加，造成金屬腐蝕，水流速過(guò)小，導(dǎo)致水中污垢的沉積，同時(shí)降低了換熱器的換熱效率，因此控制循環(huán)水的流速顯得尤為重要，一般冷卻水流速控制在lm/s。

2.3 微生物的控制

2.3.1 選用耐腐蝕材料

通過(guò)表面處理技術(shù)在循環(huán)水管線(xiàn)和換熱器灌輸內(nèi)壁涂一層防腐涂層來(lái)提高防腐性能。

2.3.2 投加化學(xué)殺生劑
投加化學(xué)殺生劑以降低微生物的活性，破壞微生物的霉，以降低微生物的繁殖速率。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)冷換設(shè)備的腐蝕情況，采用不同的保護(hù)方法，可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。這就需要在實(shí)際工作中不斷地總結(jié)研究把冷換設(shè)備的腐蝕損失降低到最低程度。

Discussion on Corrosion and Protection of Circulating Water Heat Exchanger

Shi Fu-chen，F(xiàn)eng Li-Yang，Jiang Yi

The problems of circulating water system and the causes of corrosion of heat exchanger are analyzed，and the solutions are put forward.

circulating water；corrosion；scaling

TQ051.5；TE986

A

1003–6490（2017）11–0132–02

2017–09–09

石福?。?984—），男，甘肅酒泉人，工程師，主要從事設(shè)備管理維修工作。