李維紅

（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司甕?；す?，貴州福泉 550501）

磷酸的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為熱法和濕法。廣義上講，凡是用酸性強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸分解磷礦制成的磷酸，可統(tǒng)稱為濕法磷酸［1］。濕法磷酸裝置有建設(shè)規(guī)?？纱罂尚〉膹椥詢?yōu)勢(shì)，也有因管道結(jié)垢影響裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行、限制產(chǎn)能發(fā)揮的問(wèn)題。

1 濕法磷酸裝置容易結(jié)垢的管道

濕法磷酸裝置主要由反應(yīng)、過(guò)濾、濃縮、酸儲(chǔ)存、冷卻等工序和渣漿系統(tǒng)、磷石膏堆場(chǎng)組成。二水法工藝中磷酸w（P2O5）大多控制在25%左右，磷酸中的溶解性雜質(zhì)較多。由于磷酸與環(huán)境溫度差較大，其中溶解的雜質(zhì)易在工藝管道析出，導(dǎo)致其結(jié)垢堵塞問(wèn)題非常嚴(yán)重［2］。在反應(yīng)、過(guò)濾、濃縮、酸儲(chǔ)存工序容易結(jié)垢的管道主要有料漿管、返酸管、成品稀磷酸管、濃縮產(chǎn)品磷酸管、磷酸儲(chǔ)槽送下游裝置的長(zhǎng)輸管線。渣漿系統(tǒng)將過(guò)濾分離得到的w（游離水）25%的磷石膏用渣場(chǎng)導(dǎo)滲出的酸性回水在渣漿槽中攪拌再漿后送往磷石膏渣場(chǎng)堆存。長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行中，渣漿管道受生產(chǎn)負(fù)荷，泵流量、揚(yáng)程，停車時(shí)沖洗清理程度等因素影響，而出現(xiàn)沉積結(jié)垢現(xiàn)象。磷石膏再漿后帶到渣場(chǎng)的酸性回水經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的自然冷卻溫度可從55 ℃下降到常溫，冬天時(shí)水溫會(huì)變得更低。酸性回水冷卻過(guò)程中，雜質(zhì)出現(xiàn)過(guò)飽和析出，在管道內(nèi)壁形成結(jié)垢，使酸性回水管道流量變小、泵出口壓力升高，安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)增大。

2 濕法磷酸裝置管道除垢技術(shù)

化學(xué)清洗、物理清洗是濕法磷酸裝置除垢的基本方法，近些年管道除垢技術(shù)既有常規(guī)方法的應(yīng)用，也有創(chuàng)新方法的突破。

2.1 化學(xué)清洗技術(shù)

濕法磷酸裝置反應(yīng)、過(guò)濾、濃縮工序的酸管道，渣漿系統(tǒng)的回水管、渣漿管，磷酸儲(chǔ)槽送下游裝置的長(zhǎng)輸管線，均可以構(gòu)建循環(huán)清洗回路進(jìn)行化學(xué)除垢。循環(huán)清洗系統(tǒng)屬于封閉清洗系統(tǒng)，是由配制清洗液的罐和泵、閥、管、流量計(jì)、加熱清洗液的換熱器等組成。化學(xué)清洗的藥劑有酸性藥劑，也有堿性藥劑。磷酸管道清洗中常用的酸性藥劑主要是無(wú)機(jī)酸，包括硫酸、硝酸、氟硅酸等；清洗中常用的堿性藥劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉等。無(wú)論是酸循環(huán)清洗，還是堿循環(huán)清洗，都要控制合適的清洗液濃度、溫度和清洗時(shí)間，才能達(dá)到既有利于成本控制，又能除垢的效果。

2.2 物理清洗技術(shù)

化學(xué)清洗技術(shù)在磷酸生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐中雖具有普遍的適用性，但對(duì)于一些特殊生產(chǎn)單元，如渣漿系統(tǒng)的渣漿管、酸性回水管，以及不便于或沒(méi)有必要建立循環(huán)清洗回路的裝置管道的結(jié)垢，又表現(xiàn)出相應(yīng)的劣勢(shì)。甕?；す抉R場(chǎng)坪磷酸廠經(jīng)過(guò)20 多年實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐的探索，針對(duì)特殊生產(chǎn)單元的管道采用物理清洗技術(shù)進(jìn)行除垢［3］，取得了非常不錯(cuò)的效果。

2.2.1 氣脈沖清洗技術(shù)

氣脈沖清洗技術(shù)以壓縮空氣為動(dòng)力源，以水（可以是酸性水）為清洗介質(zhì)，由空壓機(jī)送出的高壓氣流，通過(guò)可編程邏輯控制器（PLC）脈沖震蕩發(fā)生器，與水一起形成脈沖和高速水氣流。脈沖隨水氣流向下繼續(xù)傳播，使管內(nèi)形成高速水氣湍流，與管道內(nèi)的硬性雜質(zhì)（如鈣、鈉、鉀化合物的顆粒等）一起對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷和噴砂效應(yīng)，促使附著在管壁上的垢層脫落，并隨著水從管道末端排出。甕?；す抉R場(chǎng)坪磷酸廠渣漿泵距離磷石膏堆場(chǎng)4.5 km，堆場(chǎng)導(dǎo)滲緩存池酸性回水泵距離廠區(qū)3.5 km。經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行，磷石膏渣場(chǎng)回水管道流量因結(jié)垢從設(shè)計(jì)時(shí)的550 m3/h 下降到230 m3/h，管道末端壓力從0.30 MPa下降到0.15 MPa，制約了裝置用水，也嚴(yán)重影響雨季防洪度汛。過(guò)去的幾年間，為解決回水管道堵塞問(wèn)題，每年都利用大修時(shí)間構(gòu)建循環(huán)清洗回路，用硫酸、氟硅酸、堿液浸泡等方式除垢。但因管線長(zhǎng)、化學(xué)清洗熱量易損失、清洗時(shí)間長(zhǎng)，一直收效甚微。2020年在廠區(qū)DN150的酸性回水管道上試用氣脈沖清洗技術(shù)除垢，取得非常不錯(cuò)的效果。而后將氣脈沖清洗技術(shù)推廣到磷石膏渣漿系統(tǒng)DN200、DN400 酸性回水管道，DN500 渣漿管道除垢上，相繼也取得很好的效果，有效解決了渣漿管、酸性回水管流量小、泵出口壓力高難題。

2.2.2 PIG清管技術(shù)

PIG 清管技術(shù)是一種預(yù)防管道結(jié)垢的有效手段。該清管技術(shù)是將PIG放入發(fā)射器，發(fā)射介質(zhì)在PIG 前進(jìn)方向產(chǎn)生壓力差，形成前進(jìn)推力，使PIG沿管線前進(jìn)，PIG與管壁的結(jié)垢物接觸、摩擦、刮削。運(yùn)行中介質(zhì)在PIG與管壁之間形成高速環(huán)形射流，推動(dòng)脫落的垢層排出管道。PIG清管技術(shù)較適用于清除質(zhì)地偏軟的管道結(jié)垢物，對(duì)濕法磷酸裝置管道附著的氟硅酸鈉（鉀）化合物等硬質(zhì)結(jié)垢物效果有限。四川達(dá)州某磷酸工廠每年利用集中停車檢修時(shí)間對(duì)磷石膏渣漿管通PIG球，經(jīng)過(guò)十多年預(yù)防性清管，渣漿管的流量和壓力完全在正常狀態(tài)運(yùn)行。

2.2.3 空氣爆破清洗技術(shù)

空氣爆破清洗技術(shù)是利用氣動(dòng)彈的特殊氣室結(jié)構(gòu)，以及管道內(nèi)原有的流體作為工作介質(zhì)，將管道中充入的壓縮空氣所儲(chǔ)存的能量瞬間釋放出來(lái)，形成巨大的水氣波，沖刷管壁結(jié)垢物使其松動(dòng)、破碎，并在高速水氣的推力作用下排出管道。使用空氣爆破清洗技術(shù)最成功的案例屬貴州某磷肥企業(yè)磷石膏渣場(chǎng)至礦山的長(zhǎng)距離酸性廢水輸送管道結(jié)垢清理。該公司應(yīng)用空氣爆破清洗技術(shù)，將結(jié)垢的長(zhǎng)輸管線分成多段爆破清理，成功將大管徑、長(zhǎng)距離管道中的結(jié)垢物清除，恢復(fù)了管道設(shè)計(jì)流量，解決了濕法排渣企業(yè)渣場(chǎng)積水多的安全環(huán)保難題。

2.2.4 高壓水射流技術(shù)

高壓水射流技術(shù)利用加壓泵將水壓力升高到一定值（＞10 MPa）后，通過(guò)規(guī)定的路徑從噴嘴中排泄出來(lái)而形成高壓水流，射流的形狀有圓柱形、扇形、扁鏟等。根據(jù)生產(chǎn)中結(jié)垢管道的需要自由選擇合適形狀的噴嘴，并調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)纳淞鲏毫ν瓿晒艿莱?。高壓水射流清洗技術(shù)對(duì)濕法磷酸裝置中使用次數(shù)少、結(jié)垢速度慢、成垢周期長(zhǎng)的不銹鋼或耐腐蝕材質(zhì)管道以及無(wú)法建立化學(xué)循環(huán)清洗回路的非標(biāo)直段、彎管、盲腸管道除垢效果較為理想。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者介紹的更多為近年來(lái)濕法磷酸裝置管道除垢較為實(shí)用的方法和技術(shù)進(jìn)展，對(duì)于超聲波清洗技術(shù)、表面活化清洗技術(shù)還需在濕法磷酸裝置管道除垢應(yīng)用中進(jìn)一步深層次認(rèn)識(shí)、實(shí)踐和探索。當(dāng)然，更要做好管道結(jié)垢的預(yù)防。