陽極保護(hù)酸冷器是硫酸廠重要設(shè)備，昌暉儀表工程師在本文分享酸冷器的酸側(cè)、水側(cè)的使用限制及陽極保護(hù)酸冷器日常使用及維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，干貨技術(shù)文章，值得硫酸廠技術(shù)人員大家收藏。

一、陽極保護(hù)酸冷器酸側(cè)注意事項(xiàng)
1、酸濃和酸溫的限制

陽極保護(hù)必須要在一定的溫度限制范圍內(nèi)才能正常工作，這樣不銹鋼才可用于硫酸工業(yè)而不會(huì)腐蝕，因此，在運(yùn)行期間要確立一個(gè)安全工作溫度，此溫度值不應(yīng)超出設(shè)計(jì)溫度的范圍。最高工作酸溫應(yīng)取決于酸濃，較低酸濃應(yīng)該對(duì)應(yīng)較低酸溫。允許達(dá)到的酸溫和其對(duì)應(yīng)的酸濃的關(guān)系見圖1。

注1：在第一次開車時(shí)或者停車檢修之后，若干燥酸酸濃小于93%(用超聲波酸濃表測(cè)量)或一、二吸收酸濃小于98%(用酸濃表測(cè)量)是不可能自鈍化的。
注2：為了使陽極保護(hù)設(shè)備、管道保持在上述表達(dá)的安全區(qū)域中，如果酸濃度降低，則相應(yīng)酸溫也要降低以確保酸冷器工作在上述安全區(qū)域。因此，盡可能將酸濃提高到規(guī)定的濃度之上。

在運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)酸濃度有所下降，則酸溫也要相應(yīng)降低，不要讓酸冷卻器(分酸器、管道也相同)工作在圖1所示斜線以上的非陰影區(qū)域。除了設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)成91%酸以外，在其他任何情況下決不允許酸濃低于91%。

2、酸濃降低的起因及后果
假如酸濃降低的話，那么在酸冷器接觸酸液的金屬表面很難建立起一層鈍化膜，實(shí)際上就建立不起來。如果在這種情況下繼續(xù)運(yùn)行的話，不但對(duì)酸冷器而且對(duì)與之相連的泵和管道都極易造成腐蝕而失效。
除生產(chǎn)工藝波動(dòng)外，造成酸濃降低的原因可能有如下幾個(gè)：
①在系統(tǒng)停車時(shí)由于酸管道的閥門在打開位置而產(chǎn)生稀釋；
②裝置由于吸收濕氣而使得循環(huán)酸稀釋；
③在水壓大于酸壓時(shí)，因換熱管發(fā)生泄漏而使得冷卻水流到了循環(huán)酸中；
④在檢修時(shí)，酸冷器中的酸液雖已排出，但進(jìn)出酸口接管法蘭處敞口，殼體暴露于空氣當(dāng)中，大量的濕氣會(huì)使得酸冷器中殘留的酸被稀釋而增加腐蝕速度。因此，當(dāng)酸冷器內(nèi)酸液排空時(shí)，排污口、進(jìn)出酸口接管法蘭處要用塑料把它包起來以使酸冷卻器里面空氣濕度降到最低，或者用大量的水反復(fù)沖洗殼程，直到?jīng)_出的水的PH值顯中性。
⑤在停車期間，稀酸液從塔內(nèi)沿管道流入到酸冷器中。

3、停車時(shí)，對(duì)酸冷器應(yīng)做的準(zhǔn)備
短時(shí)間停車時(shí)，與排空酸冷器中的酸液相比，用98%的酸注入酸冷卻器殼程使得酸液完全充滿更可取，僅僅是為了檢修酸冷器時(shí)才會(huì)排空酸冷器中的酸液。檢修后，應(yīng)該用98%的酸重新注入酸冷器致鈍并開始循環(huán)。
如果在停車期間環(huán)境溫度足以使98%的酸（凝固點(diǎn)-4℃）處于凝固的危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該用96%（凝固點(diǎn)-13℃）或93%的酸（凝固點(diǎn)-33℃）將酸冷器完全充滿。長(zhǎng)時(shí)間停車必須排空酸冷器中的酸液。

4、檢修其他設(shè)備時(shí)酸冷器完全排空或者與管道斷開 當(dāng)除酸冷器之外的設(shè)備、管線要進(jìn)行檢修、清洗或者進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，要確保因檢修、清洗或水壓試驗(yàn)而遺留下的稀酸液及水不能進(jìn)入酸冷器，酸冷器應(yīng)完全排空或者與管道斷開。

5、在任何情況下都不能讓稀酸、水或中性溶液殘留在酸冷器中

二、陽極保護(hù)酸冷器水側(cè)注意事項(xiàng)
1、循環(huán)水量、水速
①酸冷器中水側(cè)（即換熱管內(nèi)）的流速一般都比酸速設(shè)計(jì)的高，因?yàn)楦叩乃倏墒剐纬伤傅膬A向降到最小化，還能使得管壁溫度盡可能的低，所以，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須保證充足的水量。
②檢查酸冷器中循環(huán)水量的方式之一是測(cè)量水側(cè)壓降。若此壓降不高于該臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)中的壓降，表明水流道通暢且水量充足。另外一個(gè)方法就是如果酸冷器出口酸溫明顯升高，說明換熱管內(nèi)部有垢或者堵塞，冷卻水流動(dòng)不暢。
③當(dāng)循環(huán)水量減少了10%時(shí)即視為故障，應(yīng)該及時(shí)處理。

2、水的過濾和處理
①在循環(huán)冷卻水流動(dòng)過程中，經(jīng)常會(huì)有一些固體懸浮物、藻類、泥沙及其它雜質(zhì)出現(xiàn)，這些物質(zhì)會(huì)使得一些換熱管內(nèi)壁部分或完全堵塞。如果發(fā)生這種情況，換熱管里面的水因?yàn)椴涣鲃?dòng)而溫度升高，在某些情況下可能會(huì)達(dá)到沸點(diǎn)，這種狀況會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管因應(yīng)力腐蝕而開裂，最終可能導(dǎo)致整臺(tái)設(shè)備因換熱管開裂而腐蝕損失，因此，一定要避免換熱管堵塞。
②根據(jù)污垢層沉積的機(jī)理，污垢可分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢和凝固污垢。酸冷器的結(jié)垢主要有結(jié)晶污垢和生物污垢，結(jié)晶結(jié)垢在管內(nèi)會(huì)形成碳酸垢、硫酸垢和二氧化硅結(jié)垢層；生物污垢指微生物污垢，會(huì)產(chǎn)生粘泥，粘泥又為生物污垢的繁殖提供了條件，在適宜的溫度條件下，生物污垢會(huì)形成一定厚度的污垢層。由于管壁溫度偏高、水中鈣鎂離子濃度偏高及管內(nèi)水流速度偏低時(shí)，水垢就會(huì)形成。
③水垢的清除有兩種方法，即物理方法和化學(xué)方法，國(guó)內(nèi)目前的物理清洗主要用高壓水沖洗，但由于其需要專用設(shè)備，清洗費(fèi)用較高，不太適合硫酸廠使用?；瘜W(xué)的方法主要有不停車清洗和停車化學(xué)清洗兩種。 “陽極保護(hù)專用運(yùn)行阻垢除垢劑”能在不停車下的情況下有效清除水垢并阻止水垢的形成。停車檢修時(shí)可采用化學(xué)清洗的方法清除水垢，由于酸冷器采用不銹鋼材質(zhì)，氯離子Cl-會(huì)在奧氏體不銹鋼表面產(chǎn)生孔蝕，因此嚴(yán)格禁止用HCl或含有Cl-的清洗劑進(jìn)行清洗；H2SO4會(huì)與水中的Ca2+、Mg2+形成極難溶解的CaSO4和MgSO4，也不推薦采用硫酸清洗；硝酸清洗原料易得，專用的酸洗緩蝕劑技術(shù)成熟，費(fèi)用不高，對(duì)于結(jié)垢較薄的垢層可通過清洗液循環(huán)的方法在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)清除管內(nèi)的水垢，所以，對(duì)于酸冷器宜采用硝酸酸洗技術(shù)（陽極保護(hù)專用緩蝕劑+硝酸）。管內(nèi)壁結(jié)垢如超過1mm時(shí)屬重度結(jié)垢，可以采用浸泡加循環(huán)復(fù)合清洗技術(shù)，清洗的時(shí)間也需相應(yīng)延長(zhǎng)。
④藻類堵塞換熱管的現(xiàn)象常發(fā)生在南方地區(qū)，尤其在夏季氣溫高時(shí)，經(jīng)玻璃鋼冷卻塔冷卻的循環(huán)水溫高于30℃時(shí)，適合各種藻類繁殖。在水池內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)綠色黏附物，有時(shí)它的繁殖速度很快，如果不及時(shí)處理，藻類會(huì)黏附在換熱器的管箱及換熱管內(nèi)壁，使流道冷卻水量變小，降低酸冷器的換熱效率。此時(shí)，可以使用 “陽極保護(hù)酸冷器專用殺菌滅藻劑”，幾天內(nèi)即可清除各種藻類且成本低廉。
⑤在所有的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，都要求有完善的過濾設(shè)備以避免換熱管堵塞，所采用的過濾器必須確保在任何運(yùn)行時(shí)間內(nèi)都有充足的水流過。任何一個(gè)過濾器的篩目大小都要小于酸冷器內(nèi)換熱管的內(nèi)徑，以便讓一些小的雜質(zhì)能通過換熱管。

3、冷卻水的PH值
①為什么要監(jiān)測(cè)PH值，有如下理由：
a、若冷卻水在重復(fù)循環(huán)(如在冷卻塔中)，如果有酸性氣體進(jìn)入到冷卻塔里的水中，會(huì)使水中的PH值降低，此時(shí)可以通過監(jiān)測(cè)水的PH值發(fā)現(xiàn)問題所在。
b、如果換熱管泄漏(尤其是在酸壓大于水壓時(shí))，循環(huán)冷卻水的PH值肯定會(huì)降低，通過監(jiān)測(cè)循環(huán)水的PH值可以及時(shí)判斷出換熱管已經(jīng)泄漏，此時(shí)應(yīng)立即停車，這樣可避免因換熱管泄漏而損壞整臺(tái)酸冷器及系統(tǒng)中的其他設(shè)備和管線。
c、如錯(cuò)將酸管接到水管上，通過測(cè)量PH值可以馬上發(fā)現(xiàn)，避免呈酸性的冷卻水使酸冷器的換熱管和管箱及系統(tǒng)中的其他設(shè)備和管線腐蝕。
②冷卻水PH值的檢查方法可以采用以下幾種方式：
a、冷卻水側(cè)安裝PH計(jì)或者漏酸報(bào)警器(強(qiáng)烈推薦)。
b、管箱上安裝取樣管監(jiān)測(cè)(可以采用)。
c、循環(huán)水槽取樣檢查監(jiān)測(cè)(不建議采用)。
③進(jìn)入每臺(tái)酸冷器的循環(huán)冷卻水應(yīng)單獨(dú)布管，不推薦采用串水的方式，因?yàn)閹着_(tái)酸冷器的循環(huán)水如串水，一旦發(fā)生泄漏將很難判斷到底是哪一臺(tái)酸冷器發(fā)生了泄露。
④冷卻水PH值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要盡可能靠近酸冷器，最好在酸冷器出水口側(cè)管道或者管箱上，大量的經(jīng)驗(yàn)表明，僅從冷卻塔取樣化驗(yàn)循環(huán)水中的PH值是很難判斷引起水中PH降低的根源的。

4、冷卻水的氯離子（CL-）含量
①不銹耐酸鋼最大的天敵就是氯離子，因此要嚴(yán)格控制循環(huán)冷卻水及補(bǔ)充水中氯離子的含量≤50ppm，濃縮后的冷卻水中氯離子的含量≤100ppm。
②對(duì)于陽極保護(hù)酸冷器，絕對(duì)不能使用鈉離子交換器的出水作為其冷卻用水，因?yàn)槠渲懈缓入x子。
③不允許使用海水作為陽極保護(hù)酸冷器冷卻水的水源，設(shè)置有水過濾或者澄清（或沉降）池的設(shè)施旁不得存貯含有氯離子的物質(zhì)。

5、冷卻水出口水溫 除軟化水外，酸冷器的冷卻水出口溫度應(yīng)低于45℃以防止結(jié)垢。因?yàn)榻Y(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，垢下氯離子易富集，極易發(fā)生垢下氯離子腐蝕，造成換熱管的應(yīng)力腐蝕及點(diǎn)蝕，從而造成酸冷器的失效。

6、防止酸冷器受凍
系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停車，在環(huán)境溫度低的情況下，若酸冷器水側(cè)的水沒有排放干凈，極易發(fā)生凝固結(jié)凍的現(xiàn)象，此時(shí)可采用在酸冷器水側(cè)注入蒸汽的方法來處理。絕對(duì)不允許在酸冷器結(jié)凍的情況下繼續(xù)運(yùn)行設(shè)備，也不允許采用盲死水側(cè)而采用在酸冷器殼體外澆水強(qiáng)制冷卻的方法使用設(shè)備。警告：一定要采取措施避免酸冷器內(nèi)部凝固。

三、陽極保護(hù)酸冷器日常維護(hù)與操作
1、因本控制系統(tǒng)為微電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以在第一次開車調(diào)整完成、運(yùn)行正常后無需任何操作。
2、必須建立定時(shí)檢查記錄制度，每1小時(shí)記錄一次，記錄內(nèi)容至少有：電流、控參電位、監(jiān)參電位、輸出電壓及相應(yīng)的酸濃、酸溫、水的出口溫度。
3、須設(shè)專職的陽極保護(hù)酸冷器技術(shù)人員1-2名，負(fù)責(zé)處理運(yùn)行過程中出現(xiàn)的工藝波動(dòng)、短期停車、突然停電等各種問題。
4、把水側(cè)閥門開到最大，若冷卻后酸溫過低，應(yīng)通過酸側(cè)進(jìn)、出口管之間的旁路來調(diào)節(jié)，不允許用調(diào)節(jié)冷卻水量大小的方法來調(diào)節(jié)酸溫。
5、操作人員必須保證酸濃的相對(duì)穩(wěn)定。如干燥酸為93%酸，控制酸濃在93%±0.5%，如干燥酸為98%酸，控制酸濃在98%±0.5%；吸收酸控制在98%±1.0%范圍內(nèi)。嚴(yán)禁使用發(fā)煙酸或低于91%的硫酸，否則將破壞參比電極表面狀態(tài)，使基準(zhǔn)電位波動(dòng)很大，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控。一旦出現(xiàn)這種情況應(yīng)關(guān)閉儀器，待酸濃度恢復(fù)正常后，檢查參比電極表面狀態(tài)，如完好，則重新啟動(dòng)。
6、須保證冷卻水量，注意冷卻水的水溫，并及時(shí)補(bǔ)充新水。若出現(xiàn)電流突然增大或儀器失控等異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即檢查酸濃、酸溫是否發(fā)生變化，若酸濃下降或酸溫升高，此時(shí)要查看酸濃的數(shù)值，如酸濃是在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的有限下降，電流增大是正常的，此時(shí)應(yīng)提高酸濃，降低酸溫；如生產(chǎn)工藝正常而酸濃下降很多，則可以判斷此時(shí)酸冷器已經(jīng)泄漏，要按照本手冊(cè)提及的維修方法進(jìn)行檢修；若酸濃、酸溫沒有發(fā)生變化，而電流突然增大，可能是儀器失控，此時(shí)應(yīng)及時(shí)通知技術(shù)人員盡快處理。
7、每班定期定時(shí)檢查是否漏酸，至少每一小時(shí)檢查一次冷卻水的PH值。
8、運(yùn)行過程中，由于暫時(shí)檢修或突然停電等各種原因造成儀器暫時(shí)停止工作時(shí)，其停用時(shí)間不得超過3小時(shí)。
9、不涉及酸冷器的短期停車時(shí)，在保證硫酸充滿酸冷器且酸濃度大于93％的情況下，不必關(guān)閉儀器；若需排空酸冷器中的酸時(shí)，需先關(guān)閉從機(jī)電源。重新開車時(shí)，當(dāng)確認(rèn)酸冷器中充滿大于98%的濃硫酸后再打開從機(jī)電源。若長(zhǎng)期停車(超過三天)，應(yīng)先關(guān)閉儀器電源，然后再把酸冷器里的酸排空。之后，再用大量的水反復(fù)沖洗殼程，直到?jīng)_出的水的PH值顯中性即可。
10、酸冷器運(yùn)行過程如需停車檢修時(shí)，必須確保冷卻水不得倒灌入酸冷器中。
11、不要拔出參比電極內(nèi)的電極棒，以免損壞其外部的F4絕緣和導(dǎo)致酸液流出。
12、禁止在酸冷器、管道、分酸器運(yùn)行過程中檢修、調(diào)整點(diǎn)狀陰極。