熱交換器の洗浄方法: 6 つの実証済みの技術

汚れは、業界における熱交換器の損失の唯一の最大の貢献です スケール、バイオフィルム、腐食、および固体粒子からなる堆積物は、熱交換器内で形成され、数ヶ月のサービスの後に、熱伝達を制限し、運用コストを適切に管理しないと、汚れが原因の熱交換器は、その有効な熱容量の20-30%を失う可能性があります ー 重要な資産をコストのかかる制限に変える。.

この記事では、淡水化プラント、製油所、化学プラント、空調システムで実装されている 6 つの安価で効果的な熱交換器洗浄戦略について詳しく説明します。それぞれについて、コスト データ、段階的な指示、材料適合性ノート、および特定の汚れ状況に正確な洗浄方法を一致させるために設計された意思決定マトリックスにアクセスできます。BOSHIYA グループは、熱交換器システムの 110 年以上にわたる産業支援を活用しており、何が効果的か、そしてコストがかかるかを学びました。.

冷却水システム内の炭酸カルシウムスケールを扱う場合でも、製油所交換器内の硬化コークス堆積物を扱う場合でも、これら 6 つのアプローチの 1 つは、ユニットを完全な熱交換器性能に回復します。適切なスケジュールで熱交換器を洗浄する ――適切な方法で ―― は、ほとんどのプロセス プラントで最高の ROI メンテナンス活動です。.

熱交換器の汚れが思った以上にかかる理由

汚れは、堆積物が熱伝達面に付着または形成するときに発生します。温度勾配により溶解した鉱物が沈殿しますが、生物生物は暖かいチューブ壁に定着します。一般的な堆積物の種類には、結晶化汚れ(炭酸カルシウム、水垢)、粒子汚れ(汚れ、錆、破片)、生物学的汚れ(バイオフィルム、藻類)などがあります。深刻な場合、汚れによる過熱によりチューブ壁の歪みが発生し、熱交換器の故障につながります。 ⁄ プロセスライン全体が停止する可能性がある安全上の危険。.

産業用ファウリングコストは驚異的です。 によってまとめられた調査に基づいています 米国 エネルギー省 (OSTI), 、ファウリングでは年間数十億ドルを超える損失が発生し、a テキサス A&M 大学 研究 先進国の産業汚損コストを国のGDPの4分の1と推定。.

加熱、負荷、冷却温度などのプロセスパラメータ、またはプロセスのpHレベルを監視することで、プロセスオペレータは、さまざまなプロセス条件によって引き起こされるさまざまな種類の汚れの蓄積を判断できます。定期的な検査とトラブルシューティングにより、ユニットの現在の汚れの状態も明らかになります。.

実際の汚れコストは、エネルギー効率の問題を超えています。機器のダウンタイム、計画外のメンテナンスダウンタイム、計画外のメンテナンスコスト、産業機器の巻き添え被害、生産の増分損失などの要因と、実際の汚れごとのコストは、機器の寿命を大幅に短縮する可能性があります。.

化学洗浄 ――分解せずに堆積物を溶解する

化学洗浄は、チューブ束を除去する必要のない酸、アルカリ、または溶媒ベースの溶液を使用して、熱伝達から汚れやその他の堆積物を除去します。炭酸カルシウムスケール、生物学的汚れ、軽腐食製品に広く採用されています。.

化学洗浄の 4 つの手順は何ですか? 4 主な方法: 1) 酸洗浄 (塩酸、クエン酸、またはリン酸によってミネラルスケールを溶解します 2) アルカリ洗浄 (水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを使用して有機堆積物とグリースを除去します 3) 溶剤洗浄 (石油または合成溶媒による油、ワックス、炭化水素残留物 4) キレントの洗浄 (EDTA またはその他のキレート剤を使用して、酸作用による卑金属の攻撃が制限された金属を金属封鎖します

段階的な化学洗浄手順

1. ダブルすすぎ
2. アルカリステージ
3. 中間 すすぎ
4. 酸の段階
5. 中和
6. 不動態化
7. 最終すすぎ

接触時間が不足しているため、化学洗浄が失敗することがあります。.

酸の段階はしばしばユニットがラインに戻ることを可能にするために急ぐ 4 時間の浸漬はわずか90 分に切断されるかもしれません しかし、あなたは表面の40-60%しかスケールを下げず、クリーンアップサイクルは数ヶ月ではなく数週間続きます。.

機械的洗浄 ――ブラシ、スクレーパー、および発射システム

堆積物を除去するもう 1 つの技術は、古き良き研磨材との接触によるものです。これにより、有害な廃棄物の処理が不要になり、カルシウムスケールの頑固な膜、微粒子の汚れ、腐敗して圧縮された堆積物、コークス状の残留物が除去されます。.

ブラシによるチューブの機械的洗浄が効果的です。.

実際には、4 つの主要な機械的洗浄方法が使用されます:

• 回転式ブラシ ー 柔軟なシャフトドリルによって回転するナイロンまたはステンレス鋼のブラシ 直線管のための表面的または軽いスケールのために推薦される 速度の推薦は500-1500 RPMの範囲にあるべきです。.
• プランジャーとカッター ~ 頑固なグリットとスケールのためのカーボンチップチゼル スケールの厚さが3mmを超える場合、または化学洗浄に続いて、全深度チューブ洗浄が必要です
• 発射システム ー 泡、プラスチックまたは金属の発射体は、静止プラットフォームまたはウォータージェットを通して圧縮空気または350-450 PSIの水圧によって80-120 PSIの圧力でチューブを通して撃たれます。良好な除去速度を得るには、30フィート/秒に達する必要があります。最小。.
• 自動中心のランス システム ー チューブ シートの機械クリーニングのために使用される高速回転および回転固定ランス 柔軟なランス バンドルクリーニング 管板全体のシステムは、従来の労働指向の方法よりもはるかに効率的です。.

私たちの フレックスランスバンドル洗浄 システムは、単一のチューブブラシよりも高速に最大300%をクリーニングします 自動インデックスシステムが手動での再配置を必要とせずにチューブシート上を移動する間に、マルチランス構成は2-5 チューブで同時に動作するため、2,000 本のチューブの束をクリーニングする場合は、従来のブラシクリーニングプロセスに3-4 日かかるのと比較して、機械的なクリーニング全体を8-12 時間で完了します。.

機械的洗浄プロセスでは、視覚的な確認も可能です。パスごとに、ボアスコープでチューブの穴を検査して、スケールの除去を確認できます。化学洗浄を使用すると、流量回復と圧力損失の測定値が得られます。どちらも堆積物の除去の間接的な指標です。;特定のチューブが正常に洗浄されたかどうかは特定されません。.

機械的方法の欠点の 1 つは、一般に、ほとんどの種類の熱交換器を使用するには分解が必要であるということです。チューブの束をシェルから取り出すか、少なくともチューブ シートを露出させるにはチャネル カバーを取り外す必要があります。清掃計画には、クレーンへのアクセス、リギング、ガスケットのコストを必ず含めてください。.

高圧ウォータージェット ――頑固なスケールのためのパワークリーニング

高圧ウォーター ジェッティングは、化学的または機械的洗浄では単純に動かせないセメントで固められた堆積物を分解する運動エネルギーを供給します。ウォーター ジェットは、指向性の流れを堆積物表面に分散させ、1 回のクイック ショットで亀裂を入れて洗い流します。ウォーター ジェッティングのメンテナンス業界の専門家は、これを「ハイドロ ブラスト」洗浄と呼んでいます。 ~ 700+ バーの破砕力に圧倒されたウォーター ブラストは、酸性溶液を使用して反応する石灰化した堆積物さえも取り除きます。.

ウォータージェッティングを使用して熱交換器から堆積物を取り除く方法: 1 熱交換器の準備と排水 2 チャネルカバーを取り外してチューブシートを露出 3 チューブIDに従って右ノズルを選択します。 (ノズルODがチューブIDの60-70%の間であることを確認します) 4 ゼロ圧力電源設定 (150 bar) から始めて、堆積物が強制的に解放されるまで圧力を徐々にエスカレートさせます。 5 最大動作圧力でチューブごとに2-3 回のパスを作ります。 6 低圧リンスで緩んだ材料を洗い流します。 7) ボアスコープで清浄度を確認します。.

多数の管が付いている熱交換器のために、, 熱交換器バンドル用の当社の自動チューブ洗浄システム 高圧ウォーター ジェッティングと自動ランス インデックス処理を組み合わせて汚れ作業を行います。チューブ洗浄ランスは、自動供給プラットフォーム内のコンピュータ制御のアクチュエータによって所定の位置に保持されるため、オペレータはチューブの開口部ごとにランスの位置を変更する必要はありません。.

ウォータージェット機の費用は、通常、チューブの数と堆積物の重大度に基づいて、現場作業で $1,500-5,000/交換機で実行されます。現場での機器レンタルは、700 バーのユニットとアクセサリを使用して $500-1,200/日から行うことができます。.

超音波および熱洗浄 ――特殊なアプローチ

汚れた装置に化学的、機械的、またはウォーター ジェッティング技術以外のものを使用することを選択するかどうかは、軽減しようとしている特定の堆積物によって異なります。超音波洗浄と熱洗浄は、化学的、機械的、またはウォーター ジェッティングではそれほど効果的に処理されない特定の堆積物に対処します。.

超音波洗浄

超音波熱交換器の洗浄は、液浴中の部品を洗浄し、チャンバー内に配置することであり、このチャンバーでは、超音波トランスデューサーが極めて高い超音波音の周波数 (20-40 kHz) を生成し、超音波音波の影響下で、キャビテーション気泡が形成され、汚れた堆積物上に激しいエネルギーで崩壊し、研磨工具なしでそれらを離脱させる。.

超音波キャビテーションにおいて、浴温度は重要な役割を果たします。 50-85°Cの範囲内で動作する場合、キャビテーションの強度だけでなく洗浄剤の効率も向上します。浴温度が 40°Cを下回ると、キャビテーション活性は大幅に減少します。温度が 85°Cを超えると、蒸気圧の上昇により超音波キャビテーション気泡が過飽和になり、キャビテーション強度が急速に低下します。.

超音波は、酸化物、光スケール、および小型から中型のコンポーネントからの汚れに効果的です ーステンレス鋼板、長さ1 メートル未満のチューブバンドル、バルブ内部タンクサイズの制約のため、大型のシェルおよびチューブ交換器はあまり適していません。.

サーマルクリーニング

熱洗浄は、有機汚損物質を熱分解するために、汚損成分を高温 (400-600C) にさらします。コークス、熱で重合した炭化水素、その他のより重い有機汚損物質は、簡単なブラシまたは吹き込み技術でガスと軽い灰に分解します。.

熱を制御して下さい。 carbon鋼鉄部品は600Cを超過しなければ冶金の変更が起こります。 stainless鋼鉄は700Cに耐えるかもしれませんが合金指定に相談します。 50-100C/hrのランプは厚い壁の管部品の熱衝撃を避けます。.

どちらのプロセスも、熱交換器の専門家への輸送のために分解と除去が必要です スケジュール 輸送、清掃、検査、および返品を含む3-7 日 タイムクリティカルな状況の場合、現場での酸または研磨剤の除去は、サービスへの復帰を劇的に加速します。.

現場清掃 (CIP) とオフライン清掃 ――正しいアプローチの選択

熱交換器に最低限有効な洗浄方法は何ですか?これは、汚れの種類、交換器の設計、生産スケジュール、および資金によって異なります。CIPを使用してユニットを所定の位置に維持し、洗浄化学を循環させます。設計、予算、スケジュールが許す限り、オフラインで使用してください。.

事前清掃検査チェックリスト

熱交換器の 10/13 ルール

10/13 圧力設計マージン (PDM) ルールは、洗浄手順および圧力試験中に利用される安全基準です。シェルサイド設計圧力がチューブサイド設計圧力の 10/13 (~77%) を超えることが必要です。このクッションは、片側を加圧し、もう片側を大気中に排出するときに、洗浄中にチューブ間の接合部を保護します。.

CIP 洗浄では、循環ポンプの圧力が 2 つの設計圧力のうち低い方を超えないことを常に確認してください。その時点でチューブの破損や壊滅的なガスケットの吹き出しが発生する可能性があります。.

クリーニング頻度ガイドライン

洗浄頻度はサービスの重大度によって異なります。高硬度の冷却水や原油の予熱などの高汚れサービス条件では、3-6 か月ごとに洗浄サイクルが必要になる場合があります。汚れのない中程度のサービス (クローズドループグリコール) は 12-18 か月実行できます。低汚れの用途 (処理水、きれいな乾燥ガス) は 2-3 年かかる場合があります。.

入口/出口の温度と圧力低下を比較することで、熱交換器の熱効率を毎月追跡します。熱効率がクリーンなベースラインより 10-15% 低下した場合は、カレンダーまたはデータ主導の手順によって、洗浄のスケジュールを設定します。環境および安全コンプライアンスに関するこれらのベスト プラクティスに従うことは、化学廃棄物の取り扱い中の規制上の罰則を回避するのにも役立ちます。.

プレート熱交換器の洗浄方法の決定のための私達の基礎は、最初に堆積物の種類のカテゴリーから始めます 次に、交換器の形状、ユニット動作生産問題、および総所有コストに基づいて、高周波洗浄の場合、,BOSHIYAのバンドル洗浄液 手動洗浄と比較して洗浄あたりのコストを 40-60% 削減します。これは、洗浄が迅速化されることで、シャットダウン時間が短縮され、作業時間が短縮されることを意味します。.

よくある質問frequently Asked Questions