5.2.5. Гидромеханическая чистка

При гидромеханической чистке для съема отложений используют энергию струи воды высокого давления (водоструйная чистка) или же смеси воды с песком или воздухом (соответственно пескоструйная и гидропневматическая чистка). Как и при механической чистке для доступа к очищаемым поверхностям обычно требуется разборка аппаратов. Однако гидромеханическая чистка менее трудоемка и обеспечивает лучшие условия труда.

При водоструйной чистке вода в зависимости от характера отложений подается в аппарат под давлением от 15 до 100 МПа, что позволяет удалять практически любые отложения (ил, кокс, смолы) как с внутренней, так и с наружной поверхности труб.

Для чистки используют холодную или горячую воду, подаваемую плунжерным насосом в полую штангу, на конце которой закреплено сопло. Сопло выполняют с боковыми отверстиями под углом 30-45^о к оси сопла или торцевыми отверстиями и крепят к штанге на сварке или на резьбе.

При очистке труб от твердых отложений сопло на штанге перемещают в очищаемой трубе, и под воздействием струи воды происходит срез и срыв отложений с поверхности трубы. Направление в разные стороны боковых отверстий сопла снижает осевую нагрузку на штангу. Длина штанги определяется длиной очищаемых труб.

При наличии мягких легкоудаляемых отложений можно использовать гидромеханическую чистку без разборки аппарата путем его промывки водой низкого давления. При чистке внутренней поверхностей труб в промывочную жидкость (вода, керосин) вводят шарики из плотного материала, например, полистирола. Соотношение плотностей материала шариков и промывочной жидкости должно составлять 1,05 - 1,15. Количество вводимых шариков принимается на 10 - 20% меньше числа труб, диаметр шариков на 2 - 4 мм больше внутреннего диаметра труб. Напор жидкости около 0,02 МПа. Гидравлическое сопротивление загрязненных труб больше, чем менее загрязненных, а скорость движения жидкости в них меньше, поэтому при промывке шарики направляются в менее загрязненные трубы и перекрывают их. Из-за перекрытия большей части труб (число неперекрываемых шариками труб составляет 10 - 20% от их общего числа) скорость движения жидкости в наиболее загрязненных трубах возрастает в 5 - 10 раз. Затем направление движения жидкости меняют на противоположное, промывая все трубы пучка. Такие переключения повторяют дл полной очистки труб.

Пескоструйная чистка выполняется взвесью песка в воде (мокрая пескоструйная чистка) или в воздухе, обеспечивая качественное удаление отложений. Трубный пучок помещают в герметизированную камеру с торцевыми (для очистки внутренней поверхности труб) и боковыми (для очистки наружных поверхностей) форсунками для подачи водо-песочной смеси. Подсос песка водой осуществляется инжекторным способом, содержание песка в воде 4-6 кг/л. Форсунки монтируются на каретках и могут перемещаться внутри камеры. Пучок устанавливают на ролики, приводящие его вращение вокруг продольной оси.

Гидропневматическая чистка осуществляется смесью воды и сжатого воздуха. Очистку внутренних поверхностей труб выполняют с помощью пистолета, в который подается вода под давлением 0,5 - 0.6 МПа и воздух под давлением 0,7 - 0,8 МПа при их объемном соотношении 1: 1. Сжатый воздух, расширяясь в воде, увеличивает скорость движения потока, а пузырьки газа и струи воды, ударяясь о поверхность, разрушают и выносят отложения.

Гидропневматическая чистка, в отличие от водо- и пескоструйной, может также выполняться без разборки аппаратов и даже при их эксплуатации, что удешевляет очистные работы и позволяет проводить чистку неразборного межтрубного пространства аппаратов с неподвижными трубными решетками и с температурными компенсаторами.

Хрупкие сухие отложения можно удалять методом пневмогидравлического удара. Разрушающая отложения ударная волна возникает при разрыве сжатым воздухом гибкой мембраны из различных материалов и разной толщины (например, из резины толщиной около 20 мм).

Перед чисткой труб отложения на их поверхности высушивают в течение 3 - 4 часов сжатым воздухом при температуре 20 - 50^оС, доводя их до коркообразного, хрупкого состояния. Пневмогидравлические удары, меняя мембраны, можно повторять. Образовавшийся после чистки шлам удаляют промывкой аппарата водой.

5.2.6. Физико-химическая чистка

Физико-химическая чистка осуществляется циркуляцией через трубное или межтрубное пространство аппарата соответствующей среды, которая может физически или химически воздействовать на отложения.

К физико-химическим способам относится промывка аппарата с целью растворения осадка холодной или горячей водой, керосином или соляровым маслом, органическими растворителями, кипячение, выжигание кокса , воздействие на осадок химическими реагентами.

Физико-химическая чистка является наиболее простой и экономичной, так как не требует разборки аппаратов и является единственно возможной для чистки неразборного межтрубного пространства аппаратов жесткого типа.

В подогревателях нефти установок ЭЛОУ и АВТ отложения солей и смол удаляют последовательной промывкой водой и керосином, подогретыми до 70-80^оС, либо смесью воды и керосина.

Коксосмолистые отложения из теплообменников крекинг-остатка удаляют промывкой горячими органическими растворителями. Из межтрубного пространства эти отложения удаляют путем кипячения. С этой целью межтрубное пространство заполняют водой, а в трубное пространство подают водяной пар. В результате интенсивного кипения загрязнения на наружной поверхности труб разрушаются и удаляются из аппарата.

В тех случаях, когда отложения плохо растворяются в воде или органических растворителях, используют чистку аппаратов с применением ингибированных кислот: соляной, сульфаминовой, лимонной, муравьиной или же смеси этих кислот.

При химической чистке используют следующие принципы:

- превращение водонерастворимого отложения в соль, хорошо растворимую в воде (очистка от накипи с помощью раствора соляной или сульфаминовой кислот);

- превращение водонерастворимого отложения в вещество, способное растворяться в других химических реагентах;

- разрушение подслоя отложений с последующим удалением образовавшегося шлама потоком промывочной воды;

- диспергирование отложений с последующим удалением шлама потоком промывочного раствора (чистка теплообменных аппаратов от органических отложений).

При чистке конденсаторов и холодильников от слоя накипи используют раствор соляной кислоты 75 - 110 г/л с добавкой ингибитора “Уникол”.

Очистку теплообменных аппаратов от полимеров, образующихся в процессе пиролиза углеводородного сырья, выполняют смесью воздуха и азота при температуре 100 - 120^оС. В этих условиях в аппарате происходит термоокислительная деструкция полимеров, сопровождаемая выделением летучих углеводородов. Скорость деструкции регулируют расходом азота в смеси с воздухом.

Для очистки наружной поверхности труб от коксовых отложений можно использовать паровоздушный способ выжига кокса. При чистке в трубное пространство подают охлаждающую воду, а в межтрубное пространство - паровоздушную смесь под давлением около 1 МПа, предварительно подогретую в трубчатой печи. При температуре смеси 450^оС кокс самовозгорается. Процесс горения регулируют изменением содержания воздуха в паровоздушной смеси, температурой нагрева смеси в печи и изменением подачи в трубное пространство охлаждающей воды. Продукты сгорания выводят в дымовую трубу.

В начале чистки объемное соотношение воздух - водяной пар устанавливают 1:50, смесь нагревают в печи до температуры 450^оС. При загорании кокса снижают температуру паровоздушной смеси до 200^оС, а соотношение воздух - водяной пар увеличивают до 1:10. Процесс регулируют так, чтобы температура дымовых газов на выходе из аппарата не превышала 500^оС. В конце выжига кокса температуру смеси на входе в аппарат поднимают до 450^оС, а соотношение воздух - водяной пар доводят до 1:5. При достижении равенства температур продуктов сгорания и смеси на выходе из печи процесс выжига считают законченным, после чего прекращают подачу смеси и гасят печь.

Очистку теплообменной аппаратуры выжигом кокса должен выполнять опытный квалифицированный персонал, так как имеется вероятность возникновения чрезмерных температурных напряжений и превышения допускаемых температур, что может привести к выходу из строя развальцованных соединений труб с трубными решетками.