Chemiczne czyszczenie skraplaczy amoniakalnych i wież z układem zamkniętym

Czyszczenie skraplaczy amoniakalnych

„Po pierwsze nie szkodzić” – to dewiza jaką powinny stosować wszystkie zakłady wykonujące usługi chemicznego czyszczenia urządzeń wykonanych ze stali ocynkowanej. Na co dzień widzimy podczas prowadzonych rekonesansów setki skorodowanych wież i skraplaczy. Nawet duże i bogate zakłady zniszczyły swoje nowiutkie i bardzo drogie skraplacze, przekazując je do czyszczenia amatorom i cwaniakom. Że jednak może być inaczej, udowadniamy wykonując profesjonale chemiczne czyszczenia wież i skraplaczy. Po naszym czyszczeniu ocynk pozostaje! – na podstawie publikacji: Cz. III. Chemiczne czyszczenie wież chłodniczych i skraplaczy natryskowo-wyparnych, Leszek Ziółkowski, Wyd. Chłodnictwo i Klimatyzacja, © 2021 Chemiczne Czyszczenia. All Rights Reserved.

W wyniku ciągłego uzupełniania ubytków odparowującej wody następuje jej zatężanie, co z kolei skutkuje wytrącaniem się osadu kamienia wodnego na wężownicach wież z układem zamkniętym i skraplaczy natryskowo-wyparnych. Na zdjęciach [1] i [2] przedstawiono stan zakamienienia górnych żebrowanych i dolnych wężownic wieży z układem zamkniętym. Żebrowanie to ma na celu zwiększenie powierzchni odparowania i tym samym dodatkowe obniżenie temperatury schładzanego medium. Jednak taki kształt wężownic zwiększa ich podatność na zakamienienie i powoduje, że między blaszkami łatwiej gromadzi się osad, który nawet podczas występujących naprężeń nie odpadnie od wężownicy. Konsekwencją takiego zakamienienia urządzenia jest bardzo duży spadek wydajności chłodniczej oraz wzrost kosztów energetycznych eksploatacji.

Analogiczna sytuacja zachodzi w skraplaczach natryskowo- wyparnych, gdzie osad kamienia powstaje na powierzchni wężownic, w wannie ociekowej i na ścianach skrzyni. Konsekwencją grubej warstwy osadu na wężownicy jest ogromny spadek wydajności energetycznej i olbrzymi wzrost zużycia energii elektrycznej. Te straty energetyczne kosztują więcej, niż cena naszej usługi.Tym samym chemiczne czyszczenie skraplacza to w rzeczywistości nie dodatkowy koszt, ale akumulowany w dłuższej perspektywie duży zysk.

W praktyce obserwuje się dwa sposoby postępowania w celu zapewnienia wymaganej sprawności urządzeń.

Pierwszy polega na korekcji wody, aby poprzez jej uzdatnienie spowolnić proces tworzenia się kamienia. Drugi sposób to rezygnacja z kosztownej korekcji, poprzez stosowanie wody surowej osadzającej łatwo rozpuszczalny kamień i zwiększeniu częstotliwość odkamieniania.

Trzeba jednoznacznie i obiektywnie stwierdzić, że osad kamienia powstaje w obu przypadkach, nawet przy stosowaniu korekcji wody. Jednak jego usunięcie poprzez wykonanie chemicznego czyszczenia, w każdy z tych wariantów jest zdecydowanie różne. Nasze doświadczenie jednoznacznie wskazuje, że usunięcie kamienia powstałego z wody surowej jest znacznie tańsze, szybsze i bezpieczniejsze dla czyszczonego urządzenia, niż usuwanie twardego kamienia o dużej gęstości oraz wysokiej zawartości związków krzemionki i siarczanów nieusuwalnych w roztworze kwasu. Dodać należy, że o ile w przypadku kamienia węglanowego z dużą zawartością CaCO₃ powstałego z wody surowej wystarczą 2 cykle czyszczenia, to do usunięcia twardego kamienia powstałego z wody zmiękczonej należy wykonać 4-5 cykli, zużywając ponad dwukrotnie więcej preparatu. Oczywiście czas czyszczenia i nakład pracy również wzrasta, co w konsekwencji sprawia, że koszt czyszczenia jest dwukrotnie wyższy.

Niestety w większości przypadków, urządzenia odkamieniane wcześniej w sposób nieprofesjonalny, najczęściej są już poważnie skorodowane. Wynika to z niewłaściwej technologii czyszczenia, bądź z nieodpowiednio dobranego inhibitora korozji. Ponadto brak odsalania wody sprzyja tworzeniu złogów solnych, co przyspiesza korozję stali pozbawionej ocynku. W skrajnych przypadkach może nastąpić nawet perforacja ścian wanny ociekowej.

Należy podkreślić, że nie ma innej alternatywy dla chemicznego sposobu usuwania osadu. W tej sytuacji, ze względu na dużą wartość czyszczonych urządzeń, priorytetem powinna być ich ochrona korozyjna, polegająca na zapewnieniu bezpieczeństwa warstwie ocynku, jakim pokryte są rurki, ściany i taca (wanna) ociekowa. Jest to szczególnie ważne w przypadku skraplaczy amoniakalnych, gdzie pęknięcie skorodowanej wężownicy i uwolnienie amoniaku stanowi poważne zagrożenia dla zdrowia i życia ludzi, którzy znajdą się strefie rażenia.

Każdorazowo przed złożeniem oferty należy dokonać rewizji skraplacza dla ustalenia:

1. Jakości wody ziębniczej (zmiękczona czy surowa woda rzeczna, studzienna, wodociągowa);
2. Stanu zakamienienia odkraplaczy, drożności tryskaczy i szczelności wanny – zdjęcie [3];
3. Pobrania reprezentatywnych próbek osadu odkutego od wężownic;
4. Podatności pobranych próbek kamienia na rozpuszczenie oraz określenia ich grubość [mm] – zdjęcie [4];
5. Określenie wielkości powierzchni zakamienionej wanny oraz ścian;
6. Określenie powierzchni wymiany ciepła pakietów wężownic [m²];
7. Obliczenie masy osadu kamienia wodnego do usunięcia;
8. Obliczenie zapotrzebowania na preparat [kg], zapewniającego usunięcie osadu;
9. Obliczenie pojemności wanny ociekowej oraz max. ilość preparatu, jaki można zużyć w jednej cyrkulacji.

Chemiczne czyszczenie tego typu urządzeń jest trudne i niezwykle pracochłonne. W celu zwiększenia skuteczności czyszczenia po każdym etapie stosuje się czyszczenie hydrodynamiczne od góry i z dołu. W wyniku tego, a także działania roztworu, w wannie ociekowej gromadzi się bardzo duża ilość gęstego szlamu z kawałkami osadu, jaki odpadł od wężownic, który każdorazowa należy usunąć.

Doświadczenie, wiedzę i umiejętności zdobyliśmy wykonując chemiczne czyszczenia następujących typów urządzeń:
BAC VXC 205, BAC VXC N 205, BAC VXC-N 230, BAC VXC 265, BAC VXC S328, BAC VXC S403, BAC VXC 454, BAC VXC 560, SND 300 A/2, SWU 400, EVAPCO LSCB 1020,
wieże AT 2, BAC PED C-400, BAC VXI–180–2, BAC VXI 180-3, BAC VFL 362M, BAC VFL 962P, BAC VFL 962P, BAC VFL-964-P, RETACH  FKS 2445-N, EVAPCO LRW-18-2E, EVAPCO LSCB-460, EVAPCO eco-ATWB 24-4O18, ATW 338-5N, REF-C-051, DECS71 typu CFR, DECSA typu REF C121.

Nasza przykładowa metodologia postępowania

1. Budowa BAC typu VXC 205 przeznaczonego do czyszczenia
   Elementy skraplacza są ocynkowane w normie Z725 (725 g cynku/m²). Woda na wejściu do wieży zostaje rozprowadzona po wypełnieniu poprzez system zraszaczy, zasysane powietrze wchodzi w bezpośredni kontakt z rozpyloną wodą, która schłodzona opada poprzez rurki do wanny. Część cyrkulującej wody ulega odparowaniu i musi zostać uzupełniona. W wyniku odparowania i gwałtownego schłodzenia wody na powierzchni rurek i odkraplaczy, a także na ścianach wanny powstaje osad kamienia wodnego, powodując zachwianie parametrów wymiany ciepła i złą pracę całego układu.
2. Ocena stanu zakamienienia i pobranie reprezentatywnych próbek
   W wyniku dużego dopustu wody, wymiany ciepła i zachodzących reakcji fizyczno-chemicznych na powierzchni wężownic i wanny ociekowej powstał osad kamienia, w wyniku którego następuje zmniejszenie mocy cieplnej, a przez to zwiększenie zużycia energii elektrycznej. Na podstawie uzyskanych informacji podczas analizy technicznej stwierdzono, że powierzchnia wymiany ciepła na rurkach skraplacza pokryta jest warstwą kamienia wodnego o średniej grubości ok. 8 mm. Stan zakamienienia skraplacza przedstawiono na zdjęciach (dół zdjęcie lewe), (góra zdjęcie prawe).
3. Obliczenie wielkości zakamienionej powierzchni rurek
   
   

   PARAMETR	VXC 205
   Długość skrzyni	3 645
   Szerokość skrzyni	1 438
   Powierzchnia skrzyni m2	5,24
   Przepływ wody przez tryskacze l/s	13,9
   Ilość rurek w jednej warstwie	20
   Ilość warstw	12
   Ilość wszystkich rurek	240
   Długość jednej rurki z kolanem [m]	3,45
   Długość wszystkich rurek w skraplaczu [m]	826
   Powierzchnia rurek [m2]	73

   S = O x l = (2 π x r) x l = (2 x 3,14 x 0,014 m) x 826 m = 73 m²

4. Przebieg badań symulacyjnych i wnioski
   • Na górnych rurkach powstał osad o grubości do 8 mm, a na dolnych o grubości 5 mm. Średnia grubość kamienia to 6,5 mm na rurkach i 2 mm na ścianach skraplacza;
   • Osad jest usuwalny, co potwierdziły próby symulacyjne – patrz zdjęcie [5];
   • Stan powierzchni wanien ociekowych wskazuje na jej szczelność;
   • Wanny skraplaczy przy optymalnym napełnianiu mają pojemność odpowiednio 1,5 i 2,5 m³, co w jednej cyrkulacji umożliwia zużycie 180 dcm³ preparatu w skraplaczu VXC 166, a w skraplaczu VXC s300 odpowiednio 300 dcm³
   • Nierozpuszczalną pozostałość ok. 25% masy osadu trzeba będzie po każdym kwasowaniu usuną innymi sposobami;
   • Generowane straty energetyczne prac silników elektrycznych sprężarek amoniaku oraz pracy wentylatorów i pomp obiegu wody ziębniczej są bardzo wysokie i wynoszą 90%;
   • Po czyszczeniu zużycie energii elektrycznej zmniejszy się również o 90% oraz wzrośnie efektywność chłodzenia;
   • W tej sytuacji koszt czyszczenia to nie strata, ale szybko zwracająca się inwestycja;

Specyficzna konstrukcja wieży – zdjęcie [6] oraz pakiety gęsto ułożonych wężownic w wieży powoduje, że jej odmulenie – zdjęcie [7] jest bardzo pracochłonne. Nie sprzyja temu mała średnica rury spustowej oraz jej usytuowanie znacznie powyżej dna, co uniemożliwia całkowite opróżnienie wanny z odmulin. Z tego względu bardzo pracochłonne prace wykonywane przez pracowników wewnątrz wanny ociekowej, często na kolanach w zimnej wodzie, musza być odpowiednio wynagrodzone.

Na zdjęciach [8] i [9] przedstawiono stan skraplacza po chemicznym czyszczeniu. Usunięto 100% osadu z pozostawieniem ochronnej warstwy ocynku.

Może zainteresuje Cię również:

• Chemiczne czyszczenie chłodnic central wentylacyjnych
• Czyszczenie wież chłodniczych ociekowo-wyparnych
• Chemiczne czyszczenie wymienników JAD i płytowych w układach chłodzenia
• Chemiczne czyszczenie skraplaczy typu dry-cooler
• Chemiczne czyszczenie parowników i skraplaczy agregatów chłodniczych (chiller’ów)
• Chemiczne czyszczenie układów chłodzenia maszyn