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）

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。

1 結(jié)垢的基本原理

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)生晶粒化過程，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。

2 結(jié)垢的影響

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，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 電子除垢系統(tǒng)

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)生一個分子力動態(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；

◇功率小（1～60 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)不會因?yàn)樽枇υ黾佣黾幽芎模膊粫驗(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。

4 電子除垢系統(tǒng)的應(yīng)用

項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度如下：

◇2009年9月完成可研報告及報批；

◇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臺循環(huán)水換熱器增設(shè)了電子除垢系統(tǒng)，經(jīng)過幾個月的運(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，到檢修時殼程還要進(jìn)行化學(xué)清洗。目前，這20臺循環(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；

◇單臺設(shè)備電耗：≤60 W/h，年耗電：≤480 kW·h；

◇20臺設(shè)備年耗電：≤9 600 kW·h；

◇20臺設(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。