第三节　化学清洗时机确定与经济评估分析

一、化工设备开车前化学清洗的必要性

新建设备进行化学清洗，不仅要进行除油脂处理，而且还要进行化学清洗。随着缓蚀技术的发展，金属设备在化学清洗过程中的腐蚀损失已降到了很小，最终的钝化处理将有助于减小设备运行中的腐蚀。另外，同酸洗时的腐蚀相比，轧制鳞片、氧化铁锈皮、泥沙、焊渣、防锈油及涂层等引起的设备运行事故更加具有危险性。由于化学清洗之后，得到了干净的金属表面，因而能更快的生产出合格的产品，工厂由此获得的经济效益将大大超过清洗的投资费用。

目前，各种新建装置尤其是高温、高压设备、大型设备和生产工艺要求比较高的设备和管线，再投产前都要进行化学清洗。不仅要清洗设备本体，而且要清洗那些与设备连接有可能把污物带入的其他管道和设备。

近年来，我国陆续从国外引进了许多套大型化工装置，外商规定这些装置在开车前都要进行化学清洗。国内多家清洗公司曾承接过多套大型化工装置的化学清洗，都非常成功。同样，大、中型化工装置的化学清洗也是十分必要的。

二、化学清洗时机的确定

近30多年来我国化学清洗技术有了长足的进步，目前除了少量难题之外各种工业设备内的污垢都能用化学清洗法除去。一旦有清洗需要，工厂主管人员只要和专业清洗组织取得联系就能完成设备清洗作业。

一般设备清洗的质量通常由承担清洗工程的组织负责，工厂主管人员最重要的职责是知道和决定这个一旦所指的具体时间：即知道和决定他所管辖的设备是否需要清洗，什么时候清洗和隔多长时间清洗一次；也就是要懂得有关化学清洗时机的知识，时机确定得不合适或需要清洗时不及时清洗就会危及设备安全和寿命，影响正常生产甚至造成临时停工损失，若清洗过早或过于频繁也会增加不必要的腐蚀损失和清洗费开支。

少数部门或企业对化学清洗的时机已有规定，主管人员只要熟悉这些规定到时候照章办事就可以了。可惜的是对于大部分工厂来说，既无章可循又缺乏这方面的专门资料，决定清洗时机就成了主管人员的一大难题。

为了解决工厂常遇到的对设备进行化学清洗时机难以确定的问题，从设备安全正常生产和节能的角度考虑，笔者提出新装设备的清洗与定期清洗，应根据结垢量决定清洗时机，根据运行参数决定清洗时机，从经济上考虑确定清洗时机，并推导出有关的计算公式。据此，工厂可从化学清洗获得更大效益。

三、新装设备的化学清洗

20世纪60年代以前，人们对投产前的新装设备是否应进行化学清洗，存在着争论。一种意见认为，新装设备仅进行除油处理就可以了。酸清洗会使设备金属造成不必要的腐蚀损失；同时要花费数目庞大的清洗开支。另一种意见认为，新装设备必须进行化学清洗，不仅要进行除油处理，而且要进行酸清洗。随着缓蚀剂技术的发展设备，金属在酸清洗过程中的腐蚀损失很小，最终的钝化处理将有助于减小设备运行中的腐蚀。同酸清洗时的金属腐蚀损失相比，由轧制铁鳞等污物引起的设备运行中的腐蚀则是危险的，化学清洗后得到干净的金属表面，因而能更快地得到合格的产品，由此获得的好处大大超过清洗费投资。生产实践证明，后一种意见是正确的。目前各种新装设备尤其是高压设备大型设备和生产工艺要求比较严格。设备在投产前都要进行化学清洗，不仅要清洗设备本体，而且要清洗那些与设备连接有可能把污物带入的其他设备和管道。

新建设备的清洗最好在开工前的水压试验之后进行，完成后应当采用妥善的方法把设备保护起来。清洗时间过早，清洗干净的金属表面有可能生锈和重新被污染，有时甚至需要在开工时进行补充清洗。清洗时间也不宜太靠后，以免影响正常的开工期或工厂的整体计划。

四、定期化学清洗

定期化学清洗是在设备运行一段时间之后，即进行一次清洗。具体的时间间隔应在总结设备运行周期和结垢之间的关系的基础上确定。由于担心腐蚀问题，一些国家曾规定了运行设备的允许清洗次数，例如规定锅炉在其使用年限内最多允许清洗两次。我国有关部门也曾引用过这一规定，但是化学清洗技术的发展已经证明，在清洗20多次以后，锅炉金属的机械性能仍然没有受到多大影响，不及时清洗锅炉金属表面结垢会引起垢层腐蚀并妨碍传热，轻则造成燃料的浪费，重则导致锅炉管爆裂事故的发生。因此在一些新的规定中，不再出现对设备清洗次数的限制，代之以定期清洗等方法。

锅炉压力越低给水品质越差，也就越容易结垢，特别是低压锅炉给水品质差别很大，有的甚至没有进行给水化学处理，因而清洗时间间隔不能一概而论，应该根据结垢速度和运行周期的关系确定不同的时间间隔。

在换热器的定期清洗方面，这不仅保证了设备长周期安全运行而且创造了同类设备的最长使用寿命记录，相反未采用化学清洗的工厂同类设备因严重的垢层腐蚀而发生泄漏和进行更换的较多。

五、根据结垢量决定化学清洗时机

采用这种方法时最好是从设备中割取一段管样，根据管内结垢的量决定清洗与否，割管的部位应挑选最易结垢的地方，以后先称取重量，然后用缓蚀酸清洗干净，再次称重并量取管内表面尺寸，可按下式求得结垢量

P=（W-W ₀）/A

式中，P为结垢量，g/m²，W为带垢管重，g；W ₀为清洁管重，g；A为管段内表面积，m²。

六、根据设备运行参数决定化学清洗时机

一般对装有监测仪器的设备来说，设备内是否发生结垢和结垢的程度都能从运行参数上反映出来，这时只要总结出运行参数的变化与结垢程度之间的关系就可以判断设备是否应该清洗。对锅炉来说，若产汽量降低，排烟温度升高，燃料消耗增大，在没有发现其他故障时，就可断定内部结垢。对水冷换热器来说，只要监测进出水温度，就可根据温差减小的程度来确定清洗时机又可以用来判断清洗效果。

七、从经济上考虑化学清洗

以上几种清洗时机的确定方法，主要考虑了设备安全和正常生产，在保证安全和生产的基础上，也可以从经济上考虑，按照能量的节约价值大于化学清洗投资的原则，来决定化学清洗的时机。能量节约价值对锅炉来说，可以是燃料的节约价值，对换热器来说，可以是水电费的节约价值。如某台设备经过一段时间的运行后已经结垢，设此设备带垢继续运行T个月比清洗干净后运行T个月多消耗动力费ΔE元，结垢是个逐渐积累的过程，影响因素较多，为了简化计算我们不妨近似地认为，设备带垢继续运行时和清洗干净后运行时其动力费消耗随时间增加的趋势相同，则

ΔE=（E ₁-E ₀）

式中，E ₀为清洗干净后的月动力费，元/月；E ₁为未清洗时的月动力费，元/月。

从经济上考虑，清洗的条件是 T（E ₁-E ₀）>C+D

式中，C为清洗投资，元；D为清洗期间的生产损失费，元。

若清洗是在设备检修期限内完成，则D为零，于是

T（E ₁-E ₀）>C

T>C/（E ₁-E ₀）

该公式的实际意义是，清洗干净的设备运行T个月以后，工厂的清洗投资即可由能量节约价值收回。换言之，工厂主管人员可以从清洗投资回收的期限来考虑是否合算，从而决定设备是否应当清洗。

在大多数情况下，运行设备的清洗都在工厂的正常大检修期内进行，这时应当先检修好设备，待水压试验完成后再开始清洗，若工厂没有停工计划即需要计划外清洗时，应提前做好准备，一旦设备停运立即开始清洗，尽量减小停工损失甚至可考虑不停工清洗。

八、化学清洗计划评估

以上所述的清洗时机确定方法都是积极的，都是将化学清洗作为计划内的、保障设备安全运行、维持设备正常生产和节能的重要措施，所要确定的只是时间问题。

但是，在实际遇到的很多例子中，化学清洗常常被看作迫不得已的应急手段。当锅炉结垢达到使金属过热而发生胀管爆管的时候，当结垢使蒸气压力和产量不能符合生产要求而被迫停工的时候，当换热器的效率降低到生产工艺无法继续的时候，才被迫考虑进行化学清洗，因此这种清洗时机没有选择的余地，是消极被动的化学清洗。消极的化学清洗本身的花费较大，这是由于结垢过于严重再加上检修费、材料费，特别是临时停工造成工厂的经济损失将是巨大的，难以由清洗后能量的节约弥补。积极的化学清洗当然也要一定费用，但清洗后取得的节能效益往往比清洗费用大得多。