溴化鋰吸收式制冷機組腔體清洗技術
.前言
溴化鋰吸收式制冷(熱)機組是一種以蒸汽、熱水、燃油、燃氣和各種余熱為熱源,制取冷水或熱水的節(jié)電型制冷設備。具有耗電少、噪音低、運行平穩(wěn)、能量調節(jié)范圍廣、自動化程度高、安裝、維護、操作簡單等特點,在利用地勢能源與余熱方面有顯著的節(jié)能效果。另外,它還有對環(huán)境無污染,對大氣臭氧層無損壞作用的獨特優(yōu)勢。因而,廣泛用于紡織、化工、醫(yī)藥、冶金、機械制造石油等行業(yè)及賓館等各種公共建筑中。
溴化鋰吸收式制冷(熱)機組缺點是:腐蝕性強,對氣密性要求高。溴化鋰水溶液對金屬材料有較強的腐蝕性。
如運行管理不當,將造成機組腔體內部嚴重腐蝕,腐蝕物可使機組噴嘴堵塞,機組性能下降,壽命大大縮短。因此對機組腔體進行化學清洗,徹底去除腐蝕產物,使機組噴嘴疏通,機組恢復原由性能,是溴化鋰吸收式制冷(熱)機組維護保養(yǎng)的一項非常重要的內容之一。
二.垢物狀況
鐵和銅在溴化鋰溶液中的腐蝕,進行桌下列化學反應:
Fe+H2O+0.5O2→Fe(OH)2
Fe(OH)2+0.5H2O+0.25O2→Fe(OH)3
4Fe(OH)2 →Fe3O4+ Fe+4H2O
2Cu+0.5O2→Cu2O
Cu2O+0.5O2+2H2O →2Cu(OH)2
金屬鐵和銅在堿性溴化鋰溶液中,與氧結合生成鐵和銅的氫氧化物,如Fe3O4或Cu(OH)2等。
操作不當,真空泵油有部分會倒吸進機組內部,在加上機組溶液中舔加辛醇,為水不溶性的油狀物。
因此,垢物的成分主要是以氧化鐵垢為主的油性混合型垢物。顏色為深褐色片狀或顆粒狀。
三.清洗方法的選擇:
溴化鋰機組腔體清洗有三種方法:(1)用蒸餾水清洗;(2)用溴化鋰溶液清洗機組;(3)化學清洗。
對于腔體嚴重腐蝕的機組,只有用化學清洗的方法,才能徹底去除腐蝕產物。
四.藥劑的選擇:
根據垢樣分析及溶垢試驗表明,垢物的主體是氧化鐵,尤其是深褐色的Fe3O4為主,無機酸如HCl、
HF、HNO3及H2SO4等均可使其溶解。但溴化鋰機組嚴格控制Cl離子等其它有害離子進入機組。在加機組腔體已嚴重腐蝕。選擇無機酸為主體的清洗劑,將會冒更大的風險。而選擇有機酸清洗劑,不僅能有效地去除金屬氧化物,而且對設備安全。
可供選擇的有機酸品種有檸檬酸、醋酸、氨基磺酸、HEDP等。
有機酸清洗劑的清洗機理和作用是:利用其本身的氧化性酸性和所帶有的活性基團優(yōu)異的螯合能力,加上復配其中的表面活性劑、滲透劑等的作用,以達到清洗的目的。
如當HEDP的濃度在1-5%時其除銹效果可以和鹽酸媲美。
例如:淮北電廠6號鍋爐過熱器有280g/m2銹垢,采用32%HEDP等有機清洗劑配方,僅耗2小時即清洗干凈,且清洗后的金屬表面優(yōu)于用HCl清洗后的表面。
檸檬酸清洗機理較復雜,主要反應為:
H3C6H5O7+NH4OH—NH4H2C6H5O7+H2O
所生成的檸檬單酸是該酸清洗的有效成分。其含氨有機酸與氧化鐵反應如下:
NH4H2C6H5O7+FeO—NH4FeC6H5O7+H2O
2NH4H2C6H5O7+Fe2O3—2NH4FeC6H5O7OH+H2O
3NH4H2C6H5O7+Fe3O4—NH4FeC6H5O7+2NH4FeC6H5O7OH
五.清洗實踐及工藝選擇:
我們先后承攬過多臺溴化鋰吸收式制冷(熱)機組腔體的化學清洗任務。這些機組的共同特點:腔體內部腐蝕現(xiàn)象嚴重,腐蝕產物較多。這些腐蝕產物已將溴化鋰溶液嚴重污染,噴淋系統(tǒng)的部分噴嘴堵塞,機組制冷量減嚴重。
1.工藝選擇:
通過對機組垢物的溶垢試驗,確定最佳清洗工藝,制定清洗方案。包括:脫脂、除垢、漂洗及鈍化防腐。
脫脂:選擇堿性清洗劑對垢物進行脫脂處理,通過加入了分散劑,使垢物分散軟化。
除垢:采用以有機清洗劑為主體的清洗配方,同時加入滲透劑、催化劑、緩蝕劑等藥劑,使金屬氧化物剝離、分散、螯合至清洗液中。
漂洗:去除腔體鐵表面及銅管簇表面的鐵離子和銅離子為鈍化處理創(chuàng)造條件,可以采用一步法去銅(硫脲),也可以分開進行(氨水)去銅。
鈍化防腐處理:使金屬表面從活潑狀態(tài)轉為不活潑狀態(tài)。我們采用了磷酸鹽藥劑對活潑態(tài)的金屬表面進行噸化處理。
2.清洗過程對水質的要求:
不能用自來水及地下水對機組腔體進行清洗。因其中氯離子及雜質帶進溶液中,會降低溴化鋰的吸水性,并增加溶液的腐蝕性,影響機組的運行效率及壽命。用作清洗的水質要求符合如下規(guī)定:
項目
容許限度
項目
容許限度
項目
容許限度
PH值
7
Na+ K+
0.005%以下
硬度
(Ca、Mg)0.002%以下
Fe++
0.005以下
油份
NH4+
少
Cl-
0.001%以下
Cu++
0.005%以下
SO4
0.005%以下
經過以上各步驟的清洗,機組腔體內部腐蝕產物,基本被溶解清除。噴嘴疏通,各部位復原,機組進行調
試并運行,清洗均取得很大成功。機組制冷量明顯提高。
六.特別需要探討的幾個問題:
(1)采用有機清洗劑,費用較貴,工藝上要求加溫,操作難度較大;
(2)機組內部結構復雜,清洗循環(huán)系統(tǒng)不易確定,水沖洗工作量較大;
(3)機組材質復雜,碳鋼、紫銅、銅鎳合金組成,再加上溴化鋰對機組腐蝕嚴重,因此,選擇藥劑一定要慎重,一點疏忽都會給客戶帶來負面影響,造成清洗失敗。
(4)脫脂工藝過程不要加入有機表面活性劑,否則,會引起高壓發(fā)生器起泡現(xiàn)象,使冷劑水污染。
(5)清洗結束機組運行正常后,溶液會出現(xiàn)有機色素超標現(xiàn)象,但不影響機組的正常制冷。
(6)化學清洗會造成腔體內部溶液部分損失。
七.結束語
溴化鋰吸收式制冷機組腔體化學清洗尚處于探索階段,要在充分了解機組的結構的基礎上,對垢樣進行分析,完善清洗工藝,確定最佳清洗方案,選擇更為廉價的清洗劑,定會取得更好的效果。
