山东化工 ・６２・ ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０ｔ２年第４１卷 冷却水换热器结垢原因分析与对策 张汉杰 （大庆华科股份有限公司化工分公司，黑龙江大庆１６３７１４） 摘要：通过分析冷却水换热器中的结垢原因，并结合冷却水运行时的水质、水量情况，探讨提高循环水水质的措施，根据冷换设备 需用水量和被冷却介质温度的差别，将并联式供水改为串联式供水，提高循环水在换热器中的流量和综合利用率，减缓换热器壳 程结垢。 关键词：冷却水换热器；结垢；腐蚀 中图分类号：ＴＱｏ５１．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１２）０２—００６２—０２ １前言 ２检修情况及分析原因 我单位有５套装置的冷换设备用水由一套循环 在２０１０年９月份装置大检修时，对碳九浅色石 冷却水系统提供。随着公司的不断发展扩大，在 油树脂和乙腈两套装置的换热器进行检查。通过对 ２００８年公司又陆续新建了间戊二烯树脂装置，碳九 循环水一侧设备结垢情况分析，碳九装置换热管束 浅色石油树脂加氢两套装置。由于间戊二烯树脂装 内壁腐蚀结垢较轻，没有管束堵的现象。乙腈装置 置的供水线路同乙腈装置共用一条供水管路，同时 三台冷却器Ｅ０１、Ｅ０４、Ｅ０８进行解体检查，通过对壳 由于装置布局原因，乙腈装置的给回水支线都分布 体局部切割发现换热管束之间堵塞严重，混合型污 在供水管路的末端。２００９年公司又对间戊二烯装 垢较多。通过对污垢组成分析：主要有微生物过多 置车间进行了扩建，在２０１０年夏季用水高峰时，乙 产生的黑色黏泥、Ｆｅ Ｏ，造成腐蚀产生的金属垢和 腈装置最大冷却器Ｅ０４（５００ｍ ）冷却能力下降，冷 其他杂质异物。分析原因： 后温度在４０—４５￣Ｃ。塔顶温指标控制要求低于 （１）立式安装比卧式安装使用更易结垢 ３８ｑＣ，满足不了工艺要求，所以造成乙腈收率降低， 将两套装置换热器结构和使用情况对比如表 产量下降，给公司经济效益造成很大影响。 １。 表１ 碳九和乙腈装置冷却器对比数据 由于乙腈工艺的要求，冷却器必须是立式安装， 蚀，也可以是缝隙腐蚀和应力腐蚀，但最主要的是点 而且循环水只能由壳层流人流出，分析这是造成乙 蚀。对铁和低碳钢有腐蚀作用的微生物主要是铁细 腈设备比碳九设备结垢严重的主要原因。由于安装 菌、硫酸盐还原菌、硫氧化菌以及其他的耗氧菌。由 位置较高在流量不足的情况下，水流速降低，循环水 于它们耗氧，而生成的锈又阻遏了氧的扩散，锈瘤下 水质差，携带大量填料碎片及杂物、异物容易在管束 面的金属表面常常处于缺氧的状态，从而构成氧的 间堆积，并且在管程介质高温作用下固化，导致壳程 浓差电池，引起钢的腐蚀。硫酸盐还原菌能使碳钢 局部堵塞。 和低合金钢产生点蚀，生成黑色的硫化铁沉积物，所 （２）药剂填加有问题，产生微生物过多 以严格控制循环水系统中的微生物量就可以控制循 换热管束间附着１—５ｒａｍ厚的黑色黏泥，有的 环水换热器的腐蚀速度。 管束间被完全填塞。这些黏泥沉积在换热器的传热 （３）循环水换热器流速过低 表面，影响了传热效果，加剧了设备腐蚀。循环水系 目前化工分公司一分厂区只有一套循环水厂， 统中金属微生物腐蚀的形态可以是严重的均匀腐 给７套大小生产装置供循环水。由于循环水场负荷 收稿日期：２０１２一Ｏ１—０８ 作者简介：张汉杰（１９７２一），黑龙江大庆人，大学本科，工程师，主要从事生产管理及设备技术方面研究。 第２期 张汉杰：冷却水换热器结垢原因分析与对策 ・６３・ 过大，各装置的循环水压力、流速不容易控制。且 的冷却效果。 Ｅ０４安装位置又高，换热面积最大，同时处在供水管 ３整改措施及方法 路的末端，水量不够时势必将给回水阀门全部打开， （１）调整换热器循环水流程，增加Ｅ０４用水 以增加水量。但由于不断增加新装置，而循环水系 量。 统没有扩建，所以，整体供水流量不够的问题解决不 ３台冷却水换热器的工艺参数见表２。 了，回水流速变慢，设备结垢变快，加剧影响换热器 表２ Ｅ０１、Ｅ０４、Ｅ０８使用参数对比 由表２可以看出，Ｅ０４的换热面积远大于Ｅ０１ 情况下，将Ｅ０１、Ｅ０４、Ｅ０８由并联式供水改为串联式 和Ｅ０８换热面积的和，且Ｅ０４的循环水出水温度低 供水，切断Ｅ０１、Ｅ０８的原给水线，可以提高Ｅ０４的 于Ｅ０１、Ｅ０８冷后温度，同时Ｅ０４的安装高度高于 给水量，同时又满足了Ｅ０１、Ｅ０８的冷却要求。改造 Ｅ０１、Ｅ０８，减少了管路阻力。因此，可以将Ｅ０４的回 后的循环水流程示意图如图１。 水作为Ｅ０１、Ｅ０８的给水，在保证循环水回水压力的 图１ 改造后循环水流程示意图 （２）循环水系统微生物的控制是一个复杂的过 分析频率和控制指标，最后减少微生物对系统的影 程，根据垢的组成用不同的水质药剂进行实验，实验 响。 了不同水质情况及菌类分布，合理的调整循环水药 （３）进一步优化各套装置冷换设备的工艺参 剂的配方，加强杀菌力度，通过实验所得结论，更换 数，在装置总循环量不变的情况下合理的控制各循 新型水质药剂。严格药剂入厂检验制度，提高水质 （下转第６７页） 第２期 王子超：啤酒工业用水分析 ・６７・ 从图４可知，自来水经水处理后一部分进入酿 啤酒生产节水减排的有力工具，也是下一步研究方 造水罐；一部分经麦汁换热后进入糖化热水罐；一部 向。 分经反渗透产生软水和浓水。酿造水和糖化热水进 参考文献 行混合调温用作投料水和麦汁洗糟水而进入麦汁； ［１］中华人民共和国水利部．２００８中国水资源公报［Ｍ］．北 软水作为高浓度麦汁稀释水进入酒中，浓水排污。 京：水利水电出版社，２００９． 糖化热水罐的水还有以下用途：①用于麦汁管道杀 ［２］韩永奇．２０１１我国啤酒产品出口路在何方［Ｊ］．啤酒科 菌、顶水：②ｃＩＰ清洗，用于碱液循环前后的热水冲 技，２０１１（８）：２—３． 洗；③提供热水。自来水还将用于洗酒糟、ＣＩＰ清 ［３］于秀玲，杜绿君，秦人伟，等．ＨＪ／Ｔ１８３—２００６啤酒制造 洗、顶酒管路用水和卫生用水。 清洁生产标准［ｓ］．北京：中国标准出版社，２００６． 进入麦汁和稀释麦汁的用水最终进人酒中，在 ［４］乔玉胜．啤酒麦汁一段冷却新技术［Ｊ］．酿酒科技，１９９９ 节水挖潜过程中不予考虑。而各分析其他用水单元 （２）：７８—８１． 和排水单元用水情况，糖化热水剩余、反渗透浓水、 ［５］王文甫．啤酒生产工艺［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社， １９９７． 麦汁管路杀菌顶水、送酒管路顶水及ＣＩＰ中最后一 ［６］Ｂａｇａｊｅｗｉｃｚ Ｍ．Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ 道冲洗水等都可以考虑回用，从而减少新鲜水用量。 ｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｎ ｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］． 根据图４经初步水平衡计算，每月剩余热水５２８ ｍ ， Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆ＣｈｅｍｉｅａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，２４（９／１ ０）： 这部分热水可用于包装工段；将麦汁管道杀菌顶水 ２０９３—２１１３． 的热水作为ＣＩＰ头道热水冲洗水，每月可节水约 ［７］白洁，冯霄．节水减排的水系统集成优化研究进展［Ｊ］． １０５３ ｍ。；将顶酒管路用水回收用于发酵罐或清酒罐 计算机与应用化学，２００８（１０）：１２１５—１２１９． 头道清洗水，每月可节水约４８０ ｍ。；将ＣＩＰ末道清洗 ［８］赵占勇，王进，毛文兵，等．啤酒厂酿造车间的水网络 水作为头道清洗水可节水约１５００ ｍ 。 优化［Ｊ］．酿酒科技，２００６（１２）：７５—７８． ３总结展望 ［９］Ｔｏｋｏｓ Ｈ，Ｐｉｎｔａｒｉｃ Ｚ Ｎ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｂａｔｃｈ ｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆｒ 通过上文分析，若将啤酒生产过程中的许多排 ａ ｂｒｅｗｅｒｙ ｐｌａｎｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｅａｎｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，２００９， 水回用作为部分用水单元的进水，将大大减少新鲜 １７（１６）：１４６５—１４７９． ［１Ｏ］王冉冉，杨霞，谭心舜，等．基于夹点技术的啤酒用水 水用量，同时减少废水排放量，从而达到节水减排的 网络优化与设计［Ｊ］．计算机与应用化学，２０１１（８）： 目的。 】Ｏ】】一】Ｏ１４． 为做好节水减排工作，应从系统工程的角度，利 用水系统集成技术综合考虑整个企业的用水系统， （本文文献格式：王子超．啤酒工业用水分析［Ｊ］．山 考虑水的合理有效利用，从而取得最大的节水效果。 东化工，２０１２，４１（２）：６４—６７．） 所以利用水集成技术对啤酒厂用水进行系统分析是 （上接第６３页） 换设备性能完全满足了工艺要求。在２０１１年装置 环水换热器的冷后温度，控制各换热器的循环水流 大检修时，对Ｅ０１、Ｅ０４、Ｅ０８进行检查，仅在管束外 速，尽量提高高位换热器的压力，提高高位换热器的 表面发现有少许Ｆｅ：Ｏ，腐蚀产生的金属垢，根据实 流速，减少高位换热器的堵塞与结垢。合理地调整 际运行情况分析，对换热器的冷却效果影响有限，没 各装置循环水换热器流速与流量，减少换热器垢类 有对壳程进行化学清洗。 沉积，减轻换热器的腐蚀。 ４结论 （本文文献格式：张汉杰．冷却水换热器结垢原因分 通过一个检修周期的运行证明，乙腈装置的冷 析与对策［Ｊ］．山东化工，２０１２。４１（２）：６２—６３。６７．）
