煉油廠循環水換熱器結垢腐蝕現狀及原因分析

馬洪巖

摘 要：腐蝕和污垢是影響循環水系統正常運行的常見問題，在循環水系統的任意一個部位都有可能發生。因此為了有效地保障換熱器的運行效率，使其可以高質量地順利運行，就必須要對其運行當中的腐蝕以及污垢問題進行全面詳細的檢查與研究，并且在這一基礎之上對循環水系統的運行狀況進行綜合的評價，采取措施預防其出現腐蝕以及污垢的問題，為設備的長期穩定運行提供全面的保護措施。

關鍵詞：煉油廠循環水;換熱器;結垢腐蝕

前言：目前在進行工業生產中經常出現換熱器結垢的問題，這一問題也對我國化工企業的經濟發展造成了非常重大的影響。因此當下國內外的研究人員都非常重視對換熱器效率的研究問題。同時在化工行業中設備出現腐蝕問題還會導致其部件出現裂縫，影響其使用年限，嚴重的甚至會導致生產事故等危害發生。筆者對煉油廠循環水換熱器結垢腐蝕現狀及其原因進行了研究，提出了以下觀點，僅供參考。

一、循環水換熱器結垢腐蝕原因

大多數煉油廠都會使用循環水系統，其主要是使用換熱器來進行熱交換，將產品加熱或者冷卻。由于水本身的特性，因此往往將水資源作為換熱的介質。但是由于長期運行的循環水極其容易出現腐蝕的問題，導致設備的使用以及運行受到嚴重的影響，同時也會影響到煉油產的安全生產以及經濟收益。

（一）電化學反應導致腐蝕問題

以鋼鐵為主材料的循環水設備，往往會由于電化學反應導致腐蝕問題出現。金屬元素相對較活潑，因此鐵原子極其容易形成鐵離子，鐵離子在接觸到水之后就會溶于水中，這就會導致設備被腐蝕的現象發生。同時由于電子和水又可以發生作用，這就導致設備被腐蝕的問題不斷加重。在宏觀的主要現象就是設備出現鐵銹導致其自身的質量變薄，強度受到明顯的影響導致其強度降低，在不斷出現的鐵銹腐蝕作用下，會導致設備的質量不斷變薄，強度不斷降低，在嚴重情況下還會導致設備被銹穿，從而導致生產事故發生。同時水中溶解的其他陽離子也會與其他元素發生反應，導致水垢問題出現，在水垢出現的同時還存在鐵銹，就會導致垢下腐蝕的問題出現，從而導致整體的管道堵塞。同時，如果水垢出現在設備的表面，還會導致換熱器的工作效率受到嚴重影響，從而導致資源浪費的問題出現。

（二）微生物

在系統中，微生物過多也會導致換熱器的腐蝕。在循環水系統中，金屬微生物的腐蝕不僅相對均勻，而且應力腐蝕和縫隙腐蝕也較為普遍，其中電氣腐蝕最為普遍。在實際運行中，硫酸鹽還原菌、鐵細菌和硫氧化菌對低碳鋼和鐵具有較強的腐蝕作用。鐵精菌是耗氧菌，在其耗氧過程中，當生銹時，氧氣的擴散產生抑制作用，使金屬在銹蝕狀態下長期處于缺氧狀態，并在形成氧濃度差分電池時引起腐蝕。微生物活動會對設備產生重要的影響。換熱器中的水質經過較長的周期循環運行之后，會含有非常高濃度的礦物質以及有機物，同時由于換熱器中的水溫合適，滿足這些微生物的生長要求，就會進一步促進微生物的生長。這些微生物會與設備表面的金屬發生作用，從而參與到電化學的腐蝕反應當中，從而進一步加劇電化學腐蝕的進度。同時微生物的體液還會與塵土等方面的雜質相結合形成粘泥，粘在金屬的表面上，同時由于粘泥導致金屬的上下表面的氧氣濃度含量不同，導致其形成氧濃差電池。垢下腐蝕是一種縫隙腐蝕，只有粘泥的形式，才會發生腐蝕。同時水垢的規模的形成對換熱器的換熱效率有很大的影響。

（三）換熱器流速過低

對于換熱器而言，由于流速較慢，使得異物不易在管束和管束流入口部位積聚，在罐體介質高溫的影響下固化，從而產生污垢和堵塞問題。針對這一問題，需要優化今后生產中的各種工藝常數，并在保證裝置總循環恒定的基礎上，控制不同循環水換熱器的冷卻后溫度，實現不同熱交換器水循環流速的控制。同時，應盡可能提高換熱器的壓力，降低結垢和堵塞的可能性。為了使機械設備的工作效率提升，就必須要保障換熱器的流速，從而使工作效率以及工作質量得到全面的保障。

二、腐蝕防護對策

目前對于腐蝕問題有著兩種防護途徑，第一種是使用藥劑將水質優化，將水質提純，從而減少腐蝕問題的出現。目前在循環水中的添加藥劑主要有緩蝕劑、阻垢劑等方面的藥劑;第二種則是對設備本身進行有效的防腐處理，在設備的表面添加涂層，從而有效地提高金屬表面的耐腐蝕的性能。

（一）緩蝕劑

使用緩蝕劑可以有效地通過兩種方式來達到防腐蝕的要求。第一種是緩蝕劑與金屬表面發生鈍化反應，之后在金屬表面形成一層保護膜，將電化學反應等方面阻擋在外，避免由于金屬表面受到腐蝕。目前緩蝕劑主要分為有機類或者無機類。有機類的緩蝕劑主要包括氨類、醛類等方面，這一部分緩蝕劑通常具有極性基團以及非極性基團。無機鹽類化合物是無機緩蝕劑，通過使用這類緩蝕劑，可以使金屬表面的陰極區出現一層沉淀膜，可以有效地壓制腐蝕反應。同時這類緩蝕劑還可以在金屬表面形成一層鈍化膜，從而使金屬腐蝕進程得到有效的控制。為了使緩蝕效果可以滿足相關的需求可以通過對緩蝕劑進行復配，從而使其可以滿足使用的要求。

（二）阻垢劑

目前的阻垢劑大多由高分子類物質構成，主要分為天然高分子以及合成高分子。目前的阻垢劑中一般都會添加酚羥基和羧基，這兩類物質可以有效地抑制晶體形成。但是由于天然高分子容易降解同時需要大量使用的缺點，在使用這一物質時，必須要對其進行接枝等方式有效地提高其阻垢效果。通過大量的試驗可以了解到，對阻垢劑進行復配可以有效地提高其阻垢效果，進一步降低出現污垢的幾率。

（三）涂層

目前對于金屬表面進行涂層的處理手段有以下幾種。在金屬表面涂上惰性金屬，從而保證金屬表面的防腐性能得到有效的提高。目前這方面的金屬主要選擇鍍銅等材料。或者還可以在金屬表面上使用防腐涂料，同時在使用之前還要將涂料的性能進行全面的加工，提高其防腐性能。目前大都是用納米技術對涂層上的防腐材料進行改性操作，從而使其綜合性能得到有效的提高。通過改善涂層的機械強度、硬度、附著力等方面的性能，可以有效地提高機械設備的抗老化性以及使用壽命，使機械設備的防腐能力得到有效的提高。目前還存在著使用微弧氧化等方面的方法，通過大量的試驗之后都得到了較為良好的效果。但是目前對于生產成本等方面的內容還沒有進行詳細的研究，還需要相關人員進行進一步的探索研究，從而有效地得到相關的結果。

結語：換熱器是化工生產過程中不可缺少的設備。隨著我國經濟水平不斷提高，對石油、天然氣等資源需求量也在增加，而這些資源都不能滿足人們發展需要時就會用到換熱器了;因此要節約能源和保護環境成為現在重點關注對象之一。循環水在工業領域中有效地回收利用可再生能源并能為其他產業帶來良好效益從而促進國民經濟增長以及環境保護做出貢獻的作用。換熱器是石油化工工程中的重要組成部分，在石化行業中有著舉足輕重地位，換熱設備運行過程中會出現結垢現象。通過對該工藝流程特點、腐蝕狀況以及原因做了分析并提出相應解決措施;能夠促進我國化工企業的發展，從而可以有效的減少環境污染問題帶來的影響，從而進一步推動我國化工行業的發展與進步。

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