工程概况： 1、项目概况： XX厂循环水系统保有水量约为210m3，循环水量约为180m3/h。循环水系统已运行较长时间，循环水在运行过程中由于温度的不断变化，很容易引起结垢。再加之循环水系统为敞开式，系统中沉积物较多，换热温差明显下降，冷却塔填料及设备管道内部也会附着有大量菌类藻类、水垢泥沙、氧化物等污垢，若不清除干净，会严重影响设备运行和生产安全，为了保证循环水系统长期安全有效的运行，延长设备的使用寿命，减少设备腐蚀和结垢的产生，提高设备换热效率，保证满负荷、长周期的运转，在检修开车前需要对该循环水系统进行彻底的化学清洗及预膜处理。
工程概况：
1、项目概况：
XX厂循环水系统保有水量约为210m3，循环水量约为180m3/h。循环水系统已运行较长时间，循环水在运行过程中由于温度的不断变化，很容易引起结垢。再加之循环水系统为敞开式，系统中沉积物较多，换热温差明显下降，冷却塔填料及设备管道内部也会附着有大量菌类藻类、水垢泥沙、氧化物等污垢，若不清除干净，会严重影响设备运行和生产安全，为了保证循环水系统长期安全有效的运行，延长设备的使用寿命，减少设备腐蚀和结垢的产生，提高设备换热效率，保证满负荷、长周期的运转，在检修开车前需要对该循环水系统进行彻底的化学清洗及预膜处理。
预膜处理是循环冷却水处理的一个重要环节。预膜是在化学清洗结束后，用较大剂量的缓蚀剂使活化的金属表面形成一层薄而致密的完整保护膜，以此来降低设备的腐蚀速率。
2、循环水系统参数
循环冷却水系统参数表
循环水量Q m3/h |
|
保有水量V m3 |
|
出水温度 ℃ |
|
回水温度 ℃ |
|
补充水量Qm m3/h |
/ |
蒸发水量Qe m3/h |
/ |
总排污量Qb m3/h |
/ |
设备材质 |
碳钢、不锈钢、铜 |
方案编制依据
1、中华人民共和国化工行业标准HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》；
2、中华人民共和国国家标准《冷却水系统化学清洗、预膜处理技术规则》(HG/T3778-2005)；
3、实施单位相关文件；
4、成功清洗预膜工程的实例。
清洗预膜范围和目的：
1、清洗预膜范围：循环水系统所有管线，换热器以及循环水系统所连接的相关设备。
2、清洗预膜目的：化学清洗是使循环水系统的设备及管线内表面清洁，防止因腐蚀和结垢引起事故的必要措施，同时也是提高换热效率，改善水质的有效措施之一。
化学清洗是利用化学药剂与设备内表面的铁锈、污垢等进行反应、溶解、剥离等作用，从而达到循环水系统清洁去污的过程。预膜是为了防止设备在日常运行过程中发生严重腐蚀，预膜完成后，可以在日常投加缓蚀阻垢剂的协同作用下减缓设备的腐蚀。
污垢成分：循环水系统的污垢主要成分一般为：生物粘泥、锈泥、碳酸盐水垢及少量硅酸盐污垢等。
保护膜性质：
预膜剂 |
性质 |
特点 |
铬酸盐、亚硝酸盐 |
氧化型膜 |
致密，薄，与金属表面结合牢固，防腐效果好。如γ-Fe2O3。 |
聚磷酸盐、硅酸盐、杂环化合物 |
沉积型膜 |
质地多孔，较厚，须控制沉积速度。 |
胺类 |
吸附型膜 |
结合性较差，较少使用。 |
常用的预膜方案：
1.专用配方的预膜方案：预膜配方的性能一般较好，但它们的组成与该冷却水系统正常运行时所用配方的组成之间并无直接联系，因此在操作和管理上要麻烦一些。专用的预膜配方较多，如铬酸盐-聚磷酸盐-锌盐。
2.提高浓度的预膜方案：预膜配方的组成和正常运行配方的组成之间有密切的联系。在预膜期间，将冷却水系统正常运行时配方的浓度提高2～4倍作为预膜方案，在预膜浓度下运行一段时间，然后，把配方的浓度降低到正常运行浓度运行。这种方案的效果虽不及专用预膜配方，但管理和操作简单。
预膜时机：
通常在以下情况下对系统进行预膜：
新的换热器或冷却水系统清洗后；
旧的换热器或冷却水系统清洗后；
冷却水系统出现了低pH值漂移但被复原到控制的pH值后；
冷却水系统在检修后随即进行开车前。
代表性的预膜方案：聚磷酸盐方案；膦酸盐方案；钼酸盐方案；聚磷酸盐-锌盐方案；铬酸盐-聚磷酸盐-锌盐方案。
清洗系统设计：
根据以往清洗预膜成功的经验，本次循环水系统清洗采用循环水专用清洗剂及预膜剂，再复配一定量的络合清洗剂的清洗工艺，进行除垢、除锈清洗；再采用预膜剂进行预膜处理的清洗预膜工艺。
1、清洗设计简述
循环水系统的清洗设计是按正常的生产工艺流程，从循环水系统泵的循环泵出口为清洗主进液，清洗液进入循环水出水管线后，按循环水工艺流程，通过各区的换热设备，清洗液从循环水回水管线进入凉水塔后，进入循环水系统集水池中，进行循环化学清洗及预膜处理。
2、清洗前的准备工作
1）被清洗的循环水系统中设备、相关管线等，检查合格；
2）清洗系统的顶部应设有排气管，排气管应有足够的流通截面积，以便畅通地排出清洗过程中产生的气体；做好相应的保护措施；
3）清洗现场的道路应平整、畅通，并有良好的照明设施；
4）准备好化学清洗所需的工业药品，并完成药品的质量检测工作，确保药品质量；
5）腐蚀试片应称重、制作完毕，并将腐蚀试片分别放置在循环水池内；
6）公用工程
a.水源：补充水，应按我方技术人员的要求进行供水。
b.排污：清洗废液从装置里的各个设备处排放至污水处理系统。
清洗预膜步骤及监控分析：
本次清洗预膜的操作步骤为：
杀菌及粘泥剥离（脱脂）→水质置换→清洗除垢（锈）→水质置换→预膜→水质置换→药剂基础投加（水处理药剂）→转入正常运行
1、粘泥剥离（脱脂）→水质置换
（1）关闭循环水系统的补水阀及各装置的排水阀门，在集水池中投放粘泥剥离剂、脱脂剂。粘泥剥离清洗时间控制在8-10小时。
（2）粘泥剥离时药剂的投加：
药品名称 |
浓 度（mg/L） |
控制温度 |
清洗时间 |
粘泥剥离剂 |
200-250 |
常温 |
8～10小时 |
粘泥剥离增效剂 |
100-200 |
||
脱脂剂 |
500 |
（3）粘泥剥离时控制监测项目：
监测项目 |
监测指标 |
监测频次 |
浊度 |
缓慢升高或平稳 |
1次/2小时 |
（4）粘泥剥离工序结束后，根据水质浊度确定是否需要置换部分循环水。若浊度大于20NTU,则需要对水质进行置换。置换时逐步在各装置的换热设备排放循环水，同时开启循环水系统的排污阀及补水阀。当循环水目测澄清后，置换工序结束，进行化学清洗作业。
2、清洗除垢（锈）→水质置换
（1）清洗的目的是将循环水系统的污垢及铁锈等物质清除，用清洗剂及络合剂进行化学和电化学反应，生成可溶性物质而使设备内表面清洁达到安全生产的目的。清洗除垢（锈）是整个化学清洗过程的关键步骤。
（2）根据结垢程度及设备管线材质，可以选用各种清洗添加剂。应用XX公司专有的系列清洗技术，通过加入循环水专用缓蚀剂和还原剂等，解决了金属在清洗时，氢离子腐蚀和三价铁离子加速腐蚀的问题。
（3）水质置换达标后，先在循环水池加入缓蚀剂，待混合均匀后，再依次加入各种清洗药剂：复合清洗剂、缓蚀剂及清洗助剂等。同时挂入与清洗设备材质相同或相似的标准腐蚀试片，以便对清洗效果适时监控。
（4）清洗时药剂的投加：
药品名称 |
浓 度（mg/L） |
控制温度 |
清洗时间 |
清洗剂 |
800-1000 |
常温 |
根据分析化验指标确定，通常控制在24到48小时为宜。 |
分散剂 |
100 |
||
缓蚀剂 |
300 |
||
硫酸（98%） |
400～500 |
（5）清洗时控制监测的项目：
监测项目 |
监测指标 |
监测频次 |
pH值 |
前24小时3-4，24小时之后4-5 |
1次/1小时 |
总铁 |
上升缓慢或平稳 |
1次/2小时 |
Ca2+ |
上升缓慢或平稳 |
1次/2小时 |
浊度 |
上升缓慢或平稳 |
1次/2小时 |
清洗的终点判定：在2小时内，当连续两次取样检测的铁离子浓度及钙离子浓度基本不变时，可结束清洗。
清洗结束后，开始水质置换，置换到循环水浊度小于20mg/L，总铁小于1 mg/L。
3、预膜→水质置换
（1）水质置换达标后，用硫酸来调节pH 值，循环水系统pH值控制在5.5～7.0之间。操作：
从集水池向循环水系统中一次性加预膜增效剂，浓度按250～300mg/L添加，投药1～2小时后，测定水中的总磷，维持浓度大于120mg/L。若总磷浓度小于120mg/L，可补加预膜增效剂。
用工业级硫酸调节循环水的pH值，控制在5.5～7.0之间，维持该pH值运行。
系统pH值在5.5～7.0之间稳定后，从集水池急流区向循环水系统一次性加预膜剂，浓度按500～600mg/L添加，预膜时间根据检测试片的情况以及循环水温度而定，通常在常温下需要24～48小时。
运行8～10小时后，投加分散剂，浓度按100～150mg/L添加。
（2）预膜时药剂的投加：
药品名称 |
浓 度（mg/L） |
控制温度 |
预膜时间 |
预膜增效剂 |
250～300mg/L |
常温 |
根据检测试片的情况而定，一般需要运行24～48小时 |
分散剂 |
100～150mg/L |
||
预膜剂 |
500～600mg/L |
||
硫酸（98%） |
调PH值用 |
（3）预膜时控制监测的项目：
监测项目 |
监测指标 |
监测频次 |
总磷 mg/L |
≥120 |
1次/4小时 |
浊度 |
≤20 |
1次/4小时 |
pH值 |
5.5-7.0 |
1次/2小时 |
4、药剂基础投加（水处理药剂）→转入正常运行
预膜结束后，用新鲜水更换部分预膜液。当循环水系统pH值在6～9之间，总磷含量达标后，可以投放水处理药剂转入正常运行。
清洗预膜总结报告：
化学清洗及预膜工作全部结束后，整理有关分析测试数据及腐蚀速度数据，结合清洗过程提交化学清洗总结报告。
清洗预膜质量要求：
1、被清洗的金属表面应基本清洁，无明显金属粗晶析出的过洗现象，不允许有镀铜现象；
2、用腐蚀指示试片现场测量的金属腐蚀速度的平均值应碳钢小于3g/m2·h，不锈钢、铜小于0.3g/m2·h，挂片悬挂于循环水池中；
3、清洗表面应形成良好的预膜保护膜，无点蚀；
4、固定设备上的阀门等不应受到损伤。
质量管理及保证措施：
1、工程质量保证体系及责任
以XX公司编写的《质量手册》为依据，结合本工程的特点、难点及厂里的具体要求，确定本工程的质量目标，完善质量体系，健全质量责任制，全面贯彻各项标准，严格控制影响工程质量的各要素，确保产品质量，赢得顾客满意。
质量方针：
严格管理，持续改进，遵守标准，争创优质，信守承诺，顾客满意。
质量目标：
单位工程质量合格率100%；
腐蚀率：碳钢≤3g/㎡·h，不锈钢、铜≤0.3g/㎡·h；
质量保证体系责任：
①本工程的质量管理工作准则是预防为主，不仅要抓好各部门及各职能负责人的工作质量，而且一定要抓好施工质量，质保体系各级责任人员必须到岗到位，深入施工现场和施工班组，履行本专业职责，从图纸会审，方案措施编审，技术交底，设计变更，材料代用，施工质量控制，停点确认，中间验收，各性能试验、试运，质量评定等入手，严格把关，保证质量保证体系运转正常。
②严格遵守国家有关工程质量规范、标准。采用正确的施工技术和方法以保证施工质量。定期检查施工质量以排除质量隐患。与业主和监理公司紧密配合，共同抓好施工质量，满足业主要求。
③项目经理是工程质量的总负责人，质量负责人是日常质量管理工作的主要负责人，负责现场的工程质量管理。各部门的施工生产主要负责人是质量负责人，在布置岗位、调整分工的同时还要下达工作质量要求，明确质量责任，作到质保体系和工作机构一体化，保证质保体系与施工活动有效地同步运转。
④质量检验负责人作为整个工程的质量管理的核心，管理着各专职工程师、现场检查员，指导并督促各施工阶段工艺卡的下发和回收，保证质量管理上下协调一致。
⑤加强质量检查职能，按照公司质量保证体系程序文件的要求，建立工程施工质量检查验收制度。对原材料、配件进行验收，对工序交接、隐蔽工程、试压等关键部位进行检查验收，并有见证资料。加强质量否决制度，对有质量问题的部位，检查员及时签发返修通知书，限期整改。
⑥施工过程中，严格执行“三级检查制度”即施工班组做好自检，班组间或工序间进行互检，各专职质控人员进行专检。此外，专职质检员对各道工序将采取“三检制”，即自检、巡检和终检。专业技术人员和专职质检员应深入现场，巡回检查，指导和监督施工工艺纪律的实施。并对停点和控制点进行认真的检查，验收并签证，以确保施工质量。
⑦由质量负责人下发质量控制点，检查人员要在每一个控制点进行停点检查。
⑧项目经理部设配管检查员、清洗工艺检查员、分析化验检查员等，所有以上质量控制人员在现场要质量关，出现质量问题及时处理，搜集各阶段的质量资料，做好过程管理工作，质量管理阶段以防患于未燃为原则；
⑨施工前对技术方案及有关具体规定进行技术交底及答疑，通过考试合格者方可上岗，不断提高操作者的施工技术水平；
⑩针对施工难点进行技术培训，并在培训中首先讲解有关的质量标准，把质量控制交给每个施工者，使之通过搞好质量自检，实现施工质量自我控制；
2、项目质量体系的运行
1)项目经理按照质量体系文件的要求，负责项目部质量管理体系的建立和有效运行，确保资源配置，明确有关人员的职责，确定项目管理目标，制定控制措施，确保业主的要求在项目上得到落实。
2)项目经理在组织施工准备时，要针对工程特点、业主的期望和要求，制定出项目质量方针和项目质量目标实施措施，并确保项目部各级人员都理解，贯彻执行；
3)项目部应组织编制与工程项目和质量要求相一致的、操作性强的施工组织设计来指导工程项目施工，满足设计、生产过程和业主要求。
4)施工作业的质量监督由作业层的自检、互检，项目部的质量专检和外部监控组成。
3、技术特点
（1）缓蚀剂技术
在化学清洗中腐蚀率的控制是至关重要的，国标要求腐蚀率≤6g/m2·h，循环水系统清洗专用缓蚀剂可控制碳钢腐蚀率≤3g/m2·h以内，而且适用范围较广，能有效地控制清洗腐蚀率，防止过洗。
（2）清洗工艺模拟技术
我公司对从未遇到过的新材料、新垢型可进行小型清洗实验，从而确定最佳药剂配比与施工工艺，最大可能降低由于清洗所产生的过洗等现象。
（3）过程监控技术
我公司已实现了对清洗过程中的pH值、总铁、钙离子、总磷的监控，腐蚀率等数据都可在清洗过程中检测，为安全、优质的清洗提供准确的数据保障。
4、质量控制
（1）过程控制
过程质量控制由施工专责技术员、班组长负责，检查监督操作人员执行作业指导书、规程、规范的情况，严格遵守下列规定：
①作业指导书未经批准不得用于过程运行控制；作业指导书不得擅自修改，必须修改时应由专责技术人员编制补充措施，按原审批程序审批；
②施工过程中的所有设计修改变更一律以“设计修改通知单”或“工程联络单”为依据；
③项目部技术负责人应随时掌握施工进展情况，组织分析，处理随时出现的问题，以便对关键过程进行控制；
④专责技术员应按施工图纸、作业指导书要求做好一般过程的质量控制，质检员进行监控和检查验证；
（2）质量记录
①质量记录应包括以下几类：
a质量体系运行管理记录；
b工程(产品)质量检验、试验记录；
c工程质量评定表；
d交工文件；
e其它质量管理记录。
②记录填写
记录的内容须完整、准确，装订规范；
质量体系运行记录由责任人员填写；
交工技术文件由专责技术员填写；
工程质量评定由专责质检员填写；
检验、试验记录由具有相应资格人员填写。
安全措施：
1、清洗现场用彩条布等将原料存放、清洗操作等区域隔离；
2、清洗施工人员必须严格遵守厂方的有关安全规定及各项制度；操作人员在作业中，须认真执行操作规范，杜绝违章操作；
3、清洗现场禁止吸烟，夜间施工需要有充分的照明设施；
4、对清洗所用原料、药剂等均应密闭包装运输；
5、对操作人员进行安全教育，强化“安全第一”思想；
6、清洗作业前，参加清洗人员对现场应充分了解，并熟悉周围的新鲜设施；
7、现场除操作人员外，闲杂人员一律不得入内；
8、清洗作业中，操作人员需配备全套防护设施，如防清服、手套、眼罩、面罩、安全帽等；清泵、取样点、化验站等附近须设有水源，应用胶管连接，以备阀门或管道泄露时冲洗用；
9、施工现场应设专职安全员一名，负责施工中的安全事项。
预膜效果的检验：
硫酸铜检验法：CuSO4 + Fe2+ → FeSO4 +Cu
将配置好的硫酸铜溶液滴于预膜的和未预膜的挂片上，同时测定出现红点的时间，时间查越大表明预膜的效果越好。或将预膜的挂片浸入0.1％ CuSO4溶液中，若15分钟不析出铜即认为预膜成功。
亚铁氰化钾检验法 ：4Fe3+ +3K4[Fe(CN)6]→ Fe4[Fe(CN)6]3+ 12K+
测定出现兰点的时间。
附录：化学清洗分析方法
【均匀腐蚀测定】
金属的腐蚀程度可以由试片在腐蚀前后重量的变化(增加或减少),即算出金属单位面积(米2或厘米2)在单位时间(小时) 内由于腐蚀而引起的重量变化。如果根据重量的减少来测定， 可以用下式表示腐蚀速度。
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知识点：循环水系统清洗预膜方案（文字版）
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