Чистка при эксплуатации и предупреждение отложений

При быстром загрязнении рабочих поверхностей предусматривают ряд мер по предупреждению роста отложений, что способствует увеличению межремонтного пробега теплообменной аппаратуры и снижению эксплуатационных расходов.

Различают физико-химические и технологические методы предупреждения отложений, а также механические и гидромеханические методы чистки при эксплуатации теплообменной аппаратуры.

1. Кфизико-химическим методампредупреждения отложений относят магнитный способ, а также обработку оборотной воды химическими реагентами.

Магнитная обработка воды является физическим методом и его используют для предотвращения образования на поверхности труб накипи, для чего воду предварительно пропускают через аппарат с постоянными магнитами или электромагнитами (последние могут питаться как постоянным, так и переменным током).

При прохождении воды через магнитное поле изменяются ее физико-химические свойства: рН, вязкость, электропроводность, агрегатная устойчивость и др. Эффективность обработки воды магнитным полем зависит от жесткости воды, концентрации в ней углекислоты, скорости движения потока, продолжительности обработки воды магнитным полем и от конструкции аппарата для магнитной обработки (число полюсов противоположной полярности, напряженность магнитного поля и др.).

Эффективность магнитной обработки снижается при аэрации воды и увеличении содержания в ней взвешенных частиц гидрата окиси железа, поэтому магнитный аппарат необходимо располагать вплотную к очищаемому аппарату, обеспечивать в магнитном аппарате ламинарный режим движения воды, исключающий образование воздушных пузырьков.

При химическойобработке производится корректировка рН оборотной воды путем ее подкисления (введение раствора серной или соляной кислот), фосфатирования (добавления фосфатов, например суперфосфата), ингибирования (введение ингибитора в количестве 50-100 мг/л, что позволяет уменьшить количество отложений на 60-95%) и др. При ингибировании оборотная вода загрязняется взвешенными частицами отложений, в связи с чем ее необходимо фильтровать. Для этих целей используют зернистые фильтры с размером зерен 0,5-1 мм, высотой насыпного слоя 1 м.

2. Технологические методыпредупреждения отложений включают подбор рациональных конструкций теплообменной аппаратуры, выбор оптимальных скоростей движения потоков, завихрение и закручивание потоков турбулизаторами, улучшение состояния рабочих поверхностей.

Скорость движения потоков в трубном и межтрубном пространствах должна обеспечивать вынос взвешенных частиц из аппарата, что зависит от формы, размеров и природы частиц (плотность, адгезионные свойства и др.), а также от природы теплоносителей, рабочих условий и состояния поверхностей.

Обычно для теплообменных аппаратов рекомендуют скорость движения жидких теплоносителей по трубному пространству 1 - 2 м/с. При меньших скоростях потоков снижаются коэффициенты теплоотдачи и пропускная способность аппаратуры, ускоряется рост отложений. При высоких скоростях потоков возрастают гидравлические сопротивления и эрозионный износ поверхностей. Эрозионному износу в основном подвержены внутренние поверхности концов труб, а также наружные поверхности труб в местах ввода теплоносителей в межтрубное пространство (особенно при наличии в потоках твердых взвешенных частиц). Для борьбы с эрозионным износом в местах ввода теплоносителей в межтрубное пространство устанавливают отбойники.

Завихрение и закручивание потоков турбулизаторами позволяет снизить интенсивность роста отложений и повысить эффективность теплопередачи при сопутствующим увеличении гидравлического сопротивления и осложнении процесса чистки. Турбулизаторы выполняют путем накатки кольцевых канавок на наружной поверхности теплопередающих труб, надевания на трубй проволочных колец, введения в трубы шнеков или сернутых спиралью лент или же закрутки самих труб с получением витых труб овального поперечного сечения. Накатка кольцевых канавок на наружной поверхности труб сопровождается появлением кольцевых выступов на внутренней поверхности труб, что позволяет турбулизировать потоки как снаружи, так и внутри теплопередающих труб. Как показали исследования, количество солеотложений на поверхностях труб с кольцевыми турбулизаторами и витых труб в 3 - 5 раз меньше, чем в случае гладких труб.

Для снижения интенсивности роста отложений, а также повышения эффективности работы теплообменной аппаратуры предусматривают меры по снижению размеров застойных зон: штуцеры ввода и вывода теплоносителей, циркулирующих в межтрубном пространстве кожухотрубчатых аппаратов, располагают на максимально возможном расстоянии один от другого или же устанавливают направляющие кожухи с окнами для прохода теплоносителя со стороны, прилегающей к трубной решетке.

Улучшение состояние поверхности труб (степень шереховатости, адгезилнные свойства) достигается применением антизагрязняющих и антикоррозионных покрытий (эпоксидные смолы, бакелитовый лак, покрытия фторопластом, хромом, никелем, алюминием, цинком, стеклоэмалью).

3. Механическая чисткастенок труб при эксплуатации теплообменной аппаратуры выполняется методом соскабливания с использованием механического привода скребков, энергии самого потока, а также методом удара (вибрационный метод).

Например, в кристаллизаторах установок депарафинизации масел ввиду высокой скорости наращивания на стенках труб слоя парафина используют вращающиеся скребки с приводом от электродвигателя с редуктором.

Для удаления некоторых отложений с низкой адгезией к металлу и при малой интенсивности загрязнения поверхностей используют бесприводную схему механической чистки труб. Очистное устройство выполнено в виде шнека, по периметру которого закреплены щетки для очистки поверхности трубы. Шнек вращается потоком теплоносителя при скорости движения потока от 0,3 м/с.

4. К гидромеханическим методам чисткиотносят ультразвуковой, гидропневматический и электроимпульсный способы.

Ультразвуковой способ чистки позволяет удалять отложения ила или накипи с поверхности труб водяных конденсаторов и холодильников.

Для генерации ультразвука используют полупроводниковые генераторы, работающие в импульсном или непрерывном режиме. Ультразвук вызывает упругие механические колебания частиц жидкости (охлаждающей воды). Кавитационные удары жидкости о поверхность труб создают знакопеременные нагрузки, способствующие образованию трещин и отслаиванию отложений от поверхности труб. Накипь отпадает в виде корок, а если и образуется новый слой, то его толщина не превышает 0,1 мм.

Гидропнематическую промывку применяют для удаления загрязнений с поверхности труб водяных конденсаторов-холодильников. В поток охлаждающей воды подают сжатый воздух (под давлением выше давления водыя0 4-5 раз в сутки в течение 4-5 мин. Воздух, расширяясь в воде, увеличивает скорость движения потока, а удары пузырьков воздуха и струй воды о поверхность разрушают отложения, которые выносятся водовоздушной смесью в канализацию.

При электроимпульсном способе для возбуждения колебаний используют электроимпульсные гидравлические излучатели, в которых при выходе жидкости из диафрагмы сопла возникают завихрения, вызывающие изменения давления высокой частоты (ультразвуковые волны) и питаемые энергией конденсатора-накопителя.

В охлаждающую воду подают сжатый воздух, после чего приводят в действие гидравлические излучатели. При прохождении высоковольтного разряда конденсаторов-накопителей между корпусом и центральным электродом излучателя возникает “плазменный поршень”, выталкивающий из корпуса излучателя находящийся в нем объем воды. При этом корпус излучателя генерирует высокочастотные колебания, вызывающие резонансные колебания пузырьков воздуха. Кавитационные удары пузырьков о поверхность, как и ударное воздействие выброшенных из излучателей объемов воды, разрушают отложения.