霍鳳華(吉林石化公司丙烯腈廠)
電子除垢系統(tǒng)在丙烯腈廠的應(yīng)用
霍鳳華(吉林石化公司丙烯腈廠)
吉林石化丙烯腈廠循環(huán)水換熱器由于結(jié)垢,換熱效果降低,影響裝置的運(yùn)行。丙烯腈廠為20臺(tái)循環(huán)水換熱器安裝了電子除垢系統(tǒng),解決了設(shè)備和管線的結(jié)垢問題。每年節(jié)約用水量560×104t,每年降低維修費(fèi)用74×104元。
丙烯腈裝置 電子除垢系統(tǒng) 應(yīng)用
石化企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中,大多要使用循環(huán)水作為生產(chǎn)過程的冷卻介質(zhì),由于水的來源不同,導(dǎo)致其熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性。在循環(huán)水中往往含有較高的成垢離子如鈣、鎂、鋇、鍶等,這些離子的存在,導(dǎo)致了管線和設(shè)備在不同程度上存在BaSO4和CaCO3等結(jié)垢問題。由于結(jié)垢嚴(yán)重,造成管線的內(nèi)徑縮小,污垢熱阻增大,換熱器效率降低,嚴(yán)重影響了石化企業(yè)的正常生產(chǎn)。以往的解決辦法只有停產(chǎn)除垢或者更換管線、設(shè)備報(bào)廢更新,這在很大程度上增加了生產(chǎn)成本,降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
在石化企業(yè)的生產(chǎn)過程中,水垢的形成過程比較復(fù)雜,與水的硬度和pH值等有關(guān),一般水垢形成可以分為三步。
第一步:水中的成垢離子結(jié)合形成溶解度很小的鹽類分子。
第二步:由于結(jié)晶作用,使上述鹽類分子間相互結(jié)合排列并形成微晶體,產(chǎn)生晶?;^程,生成晶核。
第三步:大量的離子以晶核為中心,逐漸形成晶體方塊,長大后的晶體方塊沉積到管壁上,形成了致密的垢層。由于條件不同,形成了不同形狀的結(jié)垢。
根據(jù)丙烯腈廠的垢樣分析,結(jié)垢成分以碳酸鹽為主,鈣、鎂離子與碳酸根或碳酸氫根結(jié)合而形成垢。
垢的存在形式除碳酸鹽和硫酸鹽外,還有鐵垢、硅垢等。鐵垢主要有FeO、Fe2O3、Fe3O4,主要是由于管線和設(shè)備遭受腐蝕而產(chǎn)生的,它通常與碳酸鹽、硫酸鹽混雜而沉積下來。硅垢是以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在。此外,還有一些水中的懸浮物和微生物沉積產(chǎn)生的垢。
設(shè)備結(jié)垢后,設(shè)備的檢修周期縮短,水耗、能耗指標(biāo)增加,從而使產(chǎn)品成本增加。
隨著設(shè)備和管線運(yùn)行時(shí)間的增加,結(jié)垢厚度也相應(yīng)增加,而傳熱系數(shù)、傳熱效果卻逐漸降低,當(dāng)傳熱系數(shù)達(dá)到最低設(shè)計(jì)值時(shí),物料冷卻溫度達(dá)不到工藝要求,換熱器就得檢修。
設(shè)備和管線運(yùn)行中,由于水管結(jié)垢,進(jìn)出水管及換熱器流通截面減少,摩擦系數(shù)增加,流速加快,必然導(dǎo)致阻力增加,因此動(dòng)力消耗也隨之增加。另外,換熱器由于換熱系數(shù)降低,水的換熱溫差變小,在其他介質(zhì)溫差、流量不變的情況下,用水量增加,而用水量的增加就直接導(dǎo)致動(dòng)力消耗增大。
針對上述問題,尋求了一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保而且行之有效的解決辦法,即在循環(huán)水換熱器上安裝電子除垢系統(tǒng)來解決這一問題。
3.1 除垢原理
電子除垢系統(tǒng)的作用原理不同于以往任何物理、化學(xué)除垢方法,其核心是一個(gè)調(diào)制信號發(fā)生器。采用集成電路和信號處理技術(shù),產(chǎn)生一種復(fù)雜頻率的調(diào)制信號,通過信號電纜將該調(diào)制信號加在管道上,在管道內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)分子力動(dòng)態(tài)干擾場;作用于管道中的流體和溶于其中的溶鹽分子,產(chǎn)生一種核化效應(yīng),這種核化效應(yīng)可以改變流體中溶鹽正負(fù)離子的電化學(xué)特性和物理特性,破壞流體中溶鹽正負(fù)離子之間的結(jié)合力,從而改變?nèi)茺}正負(fù)離子之間以及溶鹽分子與其他表面之間的黏附特性,防止流體中的溶鹽沉積產(chǎn)生管垢。由此還產(chǎn)生一個(gè)特殊效果,就是流體中溶鹽的溶解度有所提高,已生成的管垢也會(huì)逐漸溶解,并溶回到水中,從而達(dá)到防垢、除垢的目的。
3.2 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
◇對管道、設(shè)備的材質(zhì)沒有特殊要求;
◇在線安裝、在線連續(xù)工作、在線維護(hù),設(shè)備不需停機(jī),不影響生產(chǎn)、不需人工操作;
◇綠色環(huán)保,不產(chǎn)生化學(xué)污染;
◇功率?。?~60 W),節(jié)省能源,不影響其他電子設(shè)備正常工作。
設(shè)備安裝了電子除垢系統(tǒng)后,由于消除了設(shè)備和管線的結(jié)垢問題,系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樽枇υ黾佣黾幽芎?,也不?huì)因?yàn)閾Q熱系數(shù)降低而增加水耗。因此,安裝了電子除垢系統(tǒng),也就相對節(jié)約了用水和用電。
3.3 系統(tǒng)安裝流程
電子除垢系統(tǒng)安裝在需要除垢設(shè)備的入口水管線上,位置要適當(dāng),否則影響其他設(shè)備的操作,前后要有2~5 m的直管段。典型的安裝流程見圖1。
圖1 電子除垢系統(tǒng)安裝流程圖
電子除垢系統(tǒng)主要由電源箱、控制箱、纏繞導(dǎo)線組成。
項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度如下:
◇2009年9月完成可研報(bào)告及報(bào)批;
◇2009年11月初步設(shè)計(jì)編制完成;
◇2010年1月施工圖設(shè)計(jì),設(shè)備采購;
◇2010年3月開始施工;
◇2010年5月進(jìn)行調(diào)試。
該項(xiàng)目投資1 049.23×104元,其中工程費(fèi)用962.96×104元,建設(shè)費(fèi)用55.71×104元,預(yù)備費(fèi)用30.56×104元。
丙烯腈廠為20臺(tái)循環(huán)水換熱器增設(shè)了電子除垢系統(tǒng),經(jīng)過幾個(gè)月的運(yùn)行觀察,換熱器運(yùn)行狀況良好。以往部分循環(huán)水換熱器要定期對循環(huán)水進(jìn)行反沖洗,到檢修時(shí)殼程還要進(jìn)行化學(xué)清洗。目前,這20臺(tái)循環(huán)水換熱器未進(jìn)行反沖洗,工藝指標(biāo)正常,達(dá)到了預(yù)期效果。
◇物料消耗:電子除垢系統(tǒng)只有電耗,沒有其他消耗;
◇單臺(tái)設(shè)備電耗:≤60 W/h,年耗電:≤480 kW·h;
◇20臺(tái)設(shè)備年耗電:≤9 600 kW·h;
◇20臺(tái)設(shè)備初期用水量約2 129 t/h;
◇每年節(jié)約用水量560×104t,每年節(jié)約維修費(fèi)用74×104元。
10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.017
2011-02-08)
霍鳳華,2008年畢業(yè)于北京化工大學(xué),工程師,從事丙烯腈生產(chǎn)管理工作,E-mail:jhjt-huofh@cnpc.com.cn,地址:吉林石化公司丙烯腈廠,132021。