專利名稱：一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種游泳池式反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝。
背景技術(shù)：
游泳池式反應(yīng)堆簡稱49-2反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆的換熱器共有兩臺，其作用是:49-2反應(yīng)堆運行時，一回路冷卻水導出堆芯產(chǎn)生的熱量，通過換熱器把熱量傳遞給二回路冷卻水，以此循環(huán)往復的循環(huán)換熱，實現(xiàn)堆芯的持續(xù)冷卻。因此這兩臺換熱器是49-2反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)交換熱量、保證堆芯充分冷卻和安全運行的重要設(shè)備。兩臺換熱器全為不銹鋼材質(zhì)，臥式平放，固定管板列管式結(jié)構(gòu)。兩臺換熱器分別有1224根和1054根傳熱管,傳熱管型號一致,均為外徑22mm、壁厚2mm、長3m的不銹鋼管。運行時，一次冷卻水在傳熱管外側(cè)運行(殼程)，二次冷卻水在傳熱管內(nèi)運行(管程)。49-2反應(yīng)堆一次水冷卻系統(tǒng)屬于封閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。一次冷卻水使用的是經(jīng)過嚴格處理過的去離子水,水的電導率始終小于2 μ s/cm,因此一次水冷卻系統(tǒng)中不會產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，即換熱器殼程不結(jié)垢。49-2反應(yīng)堆二次水冷卻系統(tǒng)屬于敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。此系統(tǒng)中，冷卻水會在換熱器的傳熱部分產(chǎn)生沉積物沉積和結(jié)垢現(xiàn)象。沉積物的來源主要有三種:①由補充水帶入的無機鹽類，由以下兩種原因，在冷卻水中析出而附著在傳熱管表面而形成水垢:a.運行過程中，冷卻水被蒸發(fā)濃縮，使一些無機鹽的濃度超過其溶解度，并在傳熱管表面上析出無機鹽垢。例如，硫酸鈣垢、硅酸鎂垢等；b.冷卻水中含有碳酸氫鈣，在經(jīng)過傳熱管壁時受熱分解，放出二氧化碳，生成溶解度很小的碳酸鈣垢。②補充水帶入的固體懸浮物(泥沙、塵土和冷卻水在冷卻塔內(nèi)從空氣中洗滌下來的塵埃)在冷卻水運行到傳熱管時，由于流速降慢而沉降為淤泥。③補充水或空氣中帶入的微生物在冷卻水中繁殖后形成的微生物黏泥。49-2反應(yīng)堆兩臺主換熱器傳熱管的材質(zhì)是321不銹鋼，這種材料的導熱系數(shù)為23.26W/(m*K);傳熱管內(nèi)最主要的兩種沉積物，碳酸鹽垢和泥污的導熱系數(shù)分別為
0.464-0.697W/(m.K)和0.117W/(m.K)，分別僅為321不銹鋼導熱系數(shù)的3%和0.5%左右。因此傳熱管內(nèi)附著的沉積物將大大降低換熱器的傳熱能力。沉積物還會使換熱器中冷卻水通道的截面變小，從而導致冷卻水的流量降低，使換熱器的換熱能力進一步降低。沉積物覆蓋于傳熱管表面，為金屬材料的垢下腐蝕創(chuàng)造了充分條件，垢下腐蝕會使傳熱管產(chǎn)生點腐蝕或穿孔腐蝕，發(fā)生這種情況會導致一次冷卻水泄漏。為了提高換熱器的傳熱能力，防止設(shè)備金屬材料腐蝕，因此要對換熱器的管程進行定期清洗。49-2反應(yīng)堆每滿功率運行120天左右，就需要對一回路換熱器的傳熱管進行一次清除?，F(xiàn)行的換熱器沉積物清洗方法主要有物理清洗法和化學清洗法。物理清洗法是指通過物理的或機械的方法對設(shè)備進行清洗的一大類清洗方法。常用的物理清洗方法有:捅刷、吹氣、刮管器清洗、膠球清洗等。不同物理清洗設(shè)備的清洗效果不同，且設(shè)備通用性較差，一種設(shè)備只能針對一種或幾種結(jié)構(gòu)的換熱器進行清洗?；瘜W清洗是通過化學藥劑的作用使被清洗設(shè)備中的沉積物溶解、疏松、脫落或剝離的一大類清洗方法。這兩大類方法通常配合或交替使用。從七十年代起，49-2反應(yīng)堆就開始采用化學清洗方法清洗換熱器?；瘜W清洗是通過化學藥劑使傳熱管中的沉積物溶解、疏松、脫落或剝離的一種清洗方法。49-2反應(yīng)堆采用的化學清洗劑一直是硝酸。濃硝酸是一種強氧化性酸，化學清洗使用的是經(jīng)過稀釋后的稀硝酸。稀硝酸清洗液可以去除傳熱管內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物和碳酸鹽水垢。在稀硝酸清洗液中加入緩釋劑，可使清洗劑對不銹鋼傳熱管的腐蝕速度變?yōu)闃O低。清洗時，硝酸與水垢發(fā)生化學反應(yīng)，生成易溶于水的鈣、鎂硝酸鹽而把水垢清洗掉。用稀硝酸加緩釋劑清洗換熱器的方法，屬于停車后單臺設(shè)備的循環(huán)式酸清洗方法。因受老式清洗設(shè)備條件的限制，無法一次同時清洗兩臺換熱器，只能對兩臺換熱器進行分次清洗，這增加了換熱器清洗的時間。清洗過程采用循環(huán)酸洗液方法:將清洗液儲存槽和換熱器之間連接上循環(huán)泵和管道，形成一個閉合回路，使清洗液不斷循環(huán)，沉積物在不斷受到新鮮清洗液的化學作用和沖刷作用下溶解或脫落，達到去除沉積物的作用。硝酸清洗方法主要存在以下三點缺點:①水垢清除效率低傳熱管上的沉積物主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。硝酸清洗液只能和水垢反應(yīng)，無法和其它沉積物反應(yīng)，即無法清除淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物；并且當換熱器傳熱管被污垢完全堵塞后，清洗液就無法流通過整個傳熱管。清洗液無法清除堵塞部位后的沉積物，造成換熱器清洗不徹底，減少了換熱器清洗完后的最大運行時間，增加了檢修次數(shù)和運行成本。②清洗過程危險在稀釋硝酸過程中，會揮發(fā)大量含酸氣體，污染工作場所環(huán)境，嚴重危害工作人員呼吸系統(tǒng)健康；并且稀釋過程中，會產(chǎn)生硝酸液體飛濺，操作危險不安全。③浪費化學藥劑清洗完成后的廢酸液，仍含有較高的酸性，無法直接排放，需用額外的弱堿進行中和，操作繁瑣，增大了工作量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種清洗效果好，清洗效率高，降低清洗成本，防止換熱器腐蝕生銹，能夠減少清洗過程中對工作人員和環(huán)境危害的反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，關(guān)鍵在于，它包括以下步驟:(1)對換熱器的傳熱管進行物理清洗；(2)化學清洗；(3)采用鈍化劑進行鈍化處理。所述步驟(2)中的化學清洗的洗滌劑為氨基磺酸溶液。所述步驟(2)中采用氨基磺酸化學清洗時，清洗液的溫度< 80°C。清洗液的溫度優(yōu)選采用50°C 60°C。所述步驟(I)的物理清洗為利用專用工具對換熱器中的傳熱管進行清洗，該專用工具的結(jié)構(gòu)分鉆頭、鉆桿、電錘三部分，鉆頭焊接在鉆桿上，鉆桿尾部用于安裝于電錘中，隨電錘運動，其中鉆頭兩側(cè)無副刃帶，鉆頭的直徑小于鉆桿的直徑的。在步驟(I)物理清洗前、步驟(2)化學清洗后、步驟(3)鈍化劑鈍化處理后分別進行清水沖洗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)在化學清洗前，先進行了物理清洗步驟，利用專用的清洗工具可以在確保換熱器中傳熱管不受損傷的情況下，打通每一根被污垢堵塞的換熱管，使之后的化學清洗可以到傳熱管的全部部分，這將大大提高化學清洗效率。(2)在化學清洗完后，進行鈍化處理，避免了換熱器化學清洗完畢后，金屬表面處于活化狀態(tài)而產(chǎn)生的腐蝕生銹狀況。(3)在化學清洗步驟中，化學洗滌劑為氨基磺酸，氨基磺酸的儲存、運輸和使用都非常安全，它可以大大降低化學清洗時對工作人員身體和周圍環(huán)境的危害。(4)工藝中產(chǎn)生的酸性的酸洗廢液可以和堿性的鈍化溶液進行中和反應(yīng)，處理工藝產(chǎn)生的廢溶液時，不用再使用新的化學藥劑，合理利用廢液降低了清洗成本。


圖1清洗工藝的流程2化學清洗的工藝流程3專用工具的結(jié)構(gòu)示意4換熱器清洗完成后的總傳熱系數(shù)對比圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述:一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，本實施例是以游泳池式反應(yīng)堆的換熱器為例，具體工藝流程如圖1所示，首先將全部換熱器的傳熱管用清水清洗一遍，然后用專用工具對傳熱管內(nèi)壁進行物理清洗，使每一根傳熱管都沒有污垢堵塞，處于完全通暢的狀態(tài)，物理清洗完畢后用洗滌劑進行化學清洗，之后用水沖洗完傳熱管內(nèi)殘存的酸洗液后，用鈍化劑對傳熱管進行鈍化處理，將化學清洗廢液和鈍化廢液進行中和處理，然后達標排放，最后用清水沖洗一遍換熱器，清洗工作完成。該工藝具體清洗過程如下:(I)物理清洗物理清洗是指利用專門研制的機械除垢工具疏通傳熱管內(nèi)堵塞的淤泥和水垢的方法。該專用工具如圖3所示，它主要由三部分組成，第一部分為市場上常規(guī)使用的電錘，第二部分為鉆桿，鉆桿為螺紋鋼材質(zhì)，鉆桿的尾部連接在電錘上，并隨著電錘旋轉(zhuǎn)和移動，第三部分為鉆頭，鉆頭焊接在鉆桿端部。其中鉆頭兩側(cè)無副刃帶，鉆頭的直徑小于鉆桿的直徑。物理清洗傳熱管時，將電錘速度調(diào)為最低檔，運行方式選擇為錘加鉆檔，將前方鉆頭深入到傳熱管內(nèi)的堵塞部分，然后用外部水源不間斷的向該根傳熱管內(nèi)部進行沖水，之后開啟電錘，讓電錘向前移動，直至傳熱管堵塞部分被全部打通。電錘工作時選擇錘加鉆檔，錘的作用使鉆桿產(chǎn)生縱向運動，用于打穿傳熱管內(nèi)的淤泥和軟垢；鉆的作用使鉆桿產(chǎn)生緩慢的勻速轉(zhuǎn)動，利用鉆頭排屑槽和螺紋鋼本身的螺紋，再加上向傳熱管內(nèi)不斷的沖水，可以使淤泥和軟垢在脫落后，附著在鉆桿的外部槽內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)不斷的排出管外，使管內(nèi)堵塞物不斷減少。通過實踐證明，使用該專用工具可以非常容易打通被堵塞的傳熱管。不損傷傳熱管是清洗換熱器的首要要求。通過以下分析可以證明使用機械除垢工具時不會對傳熱管造成損傷。鉆桿對傳熱管可能造成的損傷，主要來源于鉆頭部分和螺紋鋼部分。加工時選擇直徑小于鉆桿直徑的低硬度鉆頭，并將其兩側(cè)副刃帶全部磨掉，沒有副刃帶的鉆頭在清理傳熱管時，無法對管子內(nèi)壁形成切削，并且其直徑小于螺紋鋼直徑，在清洗時，鉆頭是無法接觸到傳熱管內(nèi)壁的，它只能向前打通堵塞部分，無法損傷傳熱管；本實施例中鉆桿的直徑小于管子內(nèi)徑2mm，它和管子之間有垢層，無法直接摩擦到管子內(nèi)壁，并且因為傳熱管為不銹鋼材質(zhì)，其硬度要大于螺紋鋼材質(zhì)的硬度，所以在兩者發(fā)生摩擦時，也只會磨損螺紋鋼表面，其也是無法對傳熱管內(nèi)壁造成損傷的。(2)化學清洗本實施例中化學清洗方法是使用氨基磺酸加緩蝕劑的混合溶液對兩臺串連的換熱器進行循環(huán)清洗。清洗時，將兩臺換熱器、酸洗泵和酸洗槽串聯(lián)起來，檢查系統(tǒng)密封完好后，將酸洗劑注入到酸洗槽中，開啟酸洗泵對換熱器進行循環(huán)清洗，如圖2所示。氨基磺酸是一種固體清洗劑，具有低毒、無味、不吸濕、不揮發(fā)、污染性小以及對金屬腐蝕性小、不產(chǎn)生氫脆等優(yōu)點。氨基磺酸在儲存、運輸和使用時都是十分安全和方便的，尤其在配置清洗液時，相對于使用硝酸，減少了許多對操作人員的危害。氨基磺酸可與碳酸鹽、金屬的氧化物等反應(yīng)，生成溶解度很大的氨基磺酸鈣、氨基磺酸鎂、氨基磺酸鐵等化合物。它對碳酸鹽、磷酸鹽等物質(zhì)的溶解能力強，清洗效果好。氨基磺酸與水垢的反應(yīng)非常強烈，反應(yīng)時產(chǎn)生大量二氧化碳氣體，因此，它還有剝離垢層的作用。氨基磺酸清洗的工藝條件見表I。表I氧基磺酸清洗的工藝條件
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，它包括以下步驟:(1)對換熱器的傳熱管進行物理清洗；(2)化學清洗；(3)采用鈍化劑進行鈍化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，所述步驟(2)中的化學清洗的洗滌劑為氨基磺酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，所述步驟(2)中采用氨基磺酸化學清洗時，清洗液的溫度<80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，清洗液的溫度為50°C 60°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，所述步驟(I)的物理清洗為利用專用工具對換熱器中的傳熱管進行清洗，該專用工具的結(jié)構(gòu)分鉆頭、鉆桿、電錘三部分，鉆頭焊接在鉆桿上，鉆桿尾部用于安裝于電錘中，隨電錘運動，其中鉆頭兩側(cè)無副刃帶，鉆頭的直徑小于鉆桿的直徑的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，其特征在于，在步驟(I)物理清洗前、步驟(2)化學清洗后、步驟(3)鈍化劑鈍化處理后分別進行清水沖洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝，它包括以下步驟(1)對換熱器的傳熱管進行物理清洗；(2)化學清洗；(3)采用鈍化劑進行鈍化處理。該發(fā)明提供了一種清洗效果好，清洗效率高，降低清洗成本，防止換熱器腐蝕生銹，能夠減少清洗過程中對工作人員和環(huán)境危害的反應(yīng)堆換熱器的物理化學混合清洗工藝。
文檔編號B08B9/027GK103182389SQ20111045137
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者楊宸, 曲甫, 吉學亦, 王佐卿, 劉建忠 申請人:中國原子能科學研究院