专利名称：在清洗或酸洗管道系统后对酸洗/清洗剂进行处理的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在清洗或酸洗管道系统后对酸洗/清洗剂进行处理的方法和装置。
背景技术：
已经知道，例如蒸汽发生设备的管道系统，在以工作介质加载之前或在工作介质通流管道系统之前，在其使用或其运行之前在管道内部通过酸洗/清洗剂进行清洗或酸洗。
在参考文献中探讨了许多种无机和有机酸以及不同酸的复合混合物，并提出用于管道系统或热交换管道的酸洗。尽管如此，随着时间的推移在绝大部分情况下基本上还是只使用三种酸-盐酸，-柠檬酸，-氢氟酸。
在现代大型设备的酸洗工艺中，盐酸不再象以往几十年以来那样充当重要的角色。由于使用新的管道材料，也使用其它酸洗，如柠檬酸和氢氟酸。例如由1978年12月“VGB发电技术58(VGBKRAFTWERKSTECHNIK 58)第12分册”第927至930页中的文献“氢氟酸在设备的化学技术清洗中的应用”，得知氢氟酸比柠檬酸具有一系列的优点-对于氧化铁具有更高的溶解能力以及具有溶解硅酸盐的可能性，-酸洗液体与材料的接触时间更短并最终使基底金属的去除量更少，
-更低的浓度和更低的温度能够实现更经济的方法。
按照VGB准则-R 513 H的文件“蒸汽发生设备水管和管道的内部清洗”的第五章“蒸汽锅炉设备的酸洗/化学清洗”第18至33页尤其是第20页，在欧洲使用氢氟酸，而用有机酸(柠檬酸)和复合物(EDTA/NTA)进行酸洗在亚洲和拉美一直以来仍然具有重要作用。在使用有机酸时要求约90℃的工作温度，而在使用复合物时为120-180℃。
在第三世界或发展中工业国家，生态意识也日益加强，在选用酸或酸洗/清洗剂时废水处理问题变得越来越重要。
柠檬酸以及氢氟酸都形成难以溶解的钙盐，但是只有氢氟酸能够借助于石灰乳液在实际中定量地作为氟化钙沉淀出来，直到法定的浓度以下。
在处理有机酸(柠檬酸)时，由于废水中高的CSB值(CSB＝化学的氧需求)，带来了附加的问题，这些问题通常只能通过财政上的高额投入才能够解决。
目前所使用的公知的且在下面列举的、用于清洁含柠檬酸的酸洗/清洗剂的方法不能够或只能以很高的财政投入才能够使CSB值＜100mg/l或者在那些地域是不允许的-在通过生物澄清装置去除时具有缺陷，即，澄清装置是非常昂贵的。因为这种装置大多在负荷上限工作时也只能去除微少的量。因此清洁工艺持续时间非常长。再者，不是总能有这种设备。
-不是总允许废水进入蒸汽发生设备的燃烧室。
-只在特殊情况下才允许将废水泵送到煤堆并接着与煤一起燃烧。
-同样只在特殊情况下才允许将废水泵送到烟灰存放点。
-通过多级氧化和酸洗/清洗剂沉淀，大多不能达到所要求的临界值，此外处理方法是特别昂贵的。
-通过臭氧氧化和碱性沉淀是非常昂贵的。
-借助专门的辅助蒸发设备通过蒸发来浓缩酸洗/清洗剂同样需要很大的投资费用。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种用于处理酸洗/清洗剂的方法，其中避免上述缺陷，并在生态观点上毫无问题地将废水排到环境中去，本发明还提出一种实施这种方法的装置。本发明的另一目的是，实现一种用于处理酸洗/清洗剂的方法和装置，通过该方法或该装置达到酸洗/清洗剂的废水质量要求，其CSB值(化学的氧需求)小于100mg/l，如同例如由中国标准“废弃溶液的处理”所要求的那样。
上述目的就方法来说通过权利要求1的特征组合得以实现，而就装置来说则通过权利要求8的特征组合得以实现。
本发明的有利扩展结构在从属权利要求中给出。
通过按照本发明的解决方案，提供了用于处理酸洗/清洗剂的方法和装置，具有下列优点-与已知的方法相比，只需少得多的化学药品剂量(与已知方法相比可以节省至少90％的化学药品)。由此可以更加经济地实施处理方法(否则大量的化学药品费用将导致高运行成本)，此外可以将生态上毫无问题的废水产物排到环境中去。
-通过对于必需的酸洗/清洗剂处理时间使用可携带的反渗透设备可以进一步节省投资费用。
-通过按照本发明的方法能够使酸洗/清洗剂溶液并由此使生态上毫无问题的物质通过浓缩减少到少于原始量的10％。剩余量可以接着在生物澄清装置中生态地分解或在一个燃烧设备中燃烧并因此无污染地排放。
有利的是，使用柠檬酸作为高CSB值的酸洗/清洗剂溶液，因为这种溶液在使用和搬运中是不复杂且对人没有危险的。
通过对收集在一个容器中的酸洗/清洗剂溶液添加石灰乳液、调整到pH值大于10则可以达到CSB值的初步减小(预还原)，同时部分地沉淀溶解在酸洗/清洗剂溶液中的铁。
本发明的一个有利设计规定，除了减少收集在一个容器中的酸洗/清洗剂溶液的CSB值之外，还通过将通常为空气的氧化剂输送到酸洗/清洗剂溶液中使溶解的铁氧化。
有利的是，配有一个活性炭过滤器，用于在送入反渗透设备之前从酸洗/清洗剂溶液中滤掉抑制剂。通过这一措施，能够实现使用含有抑制剂的酸洗/清洗剂溶液，抑制剂对于酸洗/清洗剂溶液是一个重要组成部分，因为它能够避免去除待清洗的管道系统的基底材料。
在本发明的一个设计中，反渗透设备多级地构成，因为由此比单级反渗透设备能够实现更大的通过量并实现更有效地过滤。
按照本发明的方法和装置以特别有利的方式应用于其管道作为热交换器管道的管道系统，即，在其管道中通流由热源加热的工作介质。
在本方法和本装置的一个适宜设计中，反渗透设备具有至少一个压力管，它配有以盘技术(Scheibentechnik)设置的扁平模块(Flach-Module)，用于过滤溶液。扁平模块可以非常好地清洗并且在很长时间运行后也不会明显地失去其过滤效果。
下面通过附图和说明详细描述本发明。附图中图1为一个按照本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式
图1简示出按照本发明的方法，从中也可以引申出用于实施按照本发明方法的装置。一个未示出的蒸汽发生器或一个蒸汽发生设备的管道系统1在其建立后、但还未投入运行之前在内部通过酸洗/清洗剂2进行清洗或酸洗。管道系统1的清洗或酸洗可以在并联或串联或两者组合的管道1上实现。在蒸汽发生器的管道系统1中，涉及的是热交换器的管道，它们在蒸汽发生器运行期间通流水/蒸汽-工作介质。
按照本发明的方法规定，为了酸洗或清洗管道系统1，采用含水的3至5％的高CSB值(CSB＝化学氧需求)的酸洗/清洗剂溶液，最好是在使用和搬运中不复杂且对人无危险的柠檬酸溶液，将它投入下面的处理步骤。
在使酸洗/清洗剂溶液2流过管道系统1进行清洗过程或导入并在一次或多次通导(依已知方式的在清洗期间测得的酸浓度值和含铁值而定)之后，将酸洗/清洗剂溶液2收集在一个适当的容器或罐3里面，并在本发明的一个有利设计中通过添加石灰乳液预中和及调节到pH值＞10。此外为了再氧化可以将空气5输入或喷入到容器或罐3里面的酸洗/清洗剂溶液2。由此可以附加地使收集到容器或罐3中的酸洗/清洗剂溶液2的CSB值降低并且还氧化溶解的铁。
接着将在酸洗/清洗剂溶液2中可能含有的抑制剂通过活性炭过滤器6从酸洗/清洗剂溶液2中滤掉，并接着将酸洗/清洗剂溶液2在至少单级、最好多级的反渗透设备7中过滤并且在此使CSB值下降到＜100mg/l。在酸洗/清洗剂溶液2通流反渗透设备7之后产生一种清洗过的渗透物8和一种在体积上少量的浓缩物9。渗透物8排到环境中去而将浓缩物9如图1所示返回到容器3，但是也可以特殊地排放。反渗透设备7的各个级分别由膜模块构成。
为了使反渗透设备7在使用寿命期间达到高的过滤效果，已经证实，酸洗/清洗剂溶液2在一个或多个反渗透设备-级(各级分别具有至少一个压力管，它配有以盘技术或垫工艺设置的扁平膜模块)中过滤是有利的，扁平膜模块的配置保证其本身具有很好的可清洁性并由此保证具有高的过滤率。代替扁平膜模块，也可以使用盘模块(Scheibenmodule)或卷绕模块(Wickelmodule)。扁平膜模块的特征结构是分别将一层膜设置在一个盘的两面(前面和背面)，而对于盘模块，典型的是将膜设置在两个盘之间。
通过上述的将石灰乳液有利地添加4(在将pH值调整到大于10的条件下)到收集在一个容器3里面的高CSB值的酸洗/清洗剂溶液2中，可以实现预降低CSB值，同时使溶解在酸洗/清洗剂溶液2中的铁部分地沉淀。
为了滤掉可能存在于酸洗/清洗剂溶液2里面的抑制剂，在本发明的一个有利设计中，将酸洗/清洗剂溶液2输送到反渗透设备7之前先穿过一个活性炭过滤器6。通过这个措施能够使用含有抑制剂的酸洗/清洗剂溶液2，抑制剂对于酸洗/清洗过程是重要的组成部分，因为它可以避免去除管道系统1的基底材料。
多级的反渗透设备7具有优点，即，由此能够实现更大的酸洗/清洗剂溶液2通过量并实现有效的过滤。按照本发明，酸洗/清洗剂溶液2的过滤在一个多级反渗透设备7中串联地即前后连接地实现，以提高清洗效果。
按照本发明的方法和装置可以有利地用在下述管道系统1中，即，其管道作为蒸汽发生器-加热面、管束加热面等等的热交换器管道，也就是说，在其管道中通流工作介质，介质通过一个热源例如通过煤石燃料加热的火焰加热。
按照本发明的方法也可以更广泛地用于化工设备、反应设备等等各种管道系统1。
附图标记清单1 管道系统或热交换管道2 酸洗/清洗剂(3-5％的柠檬酸溶液)3 容器4 石灰乳液输入5 氧化剂输入6 活性炭过滤器7 反渗透设备8 渗透物9 浓缩物
权利要求
1.在清洗或酸洗管道系统后对酸洗/清洗剂进行处理的方法，-其中，使用含水的3至5％的高CSB值的酸洗/清洗剂溶液作为酸洗/清洗剂，并且所述方法包括下列步骤-在酸洗或清洗过程后将酸洗/清洗剂溶液收集到一个容器或罐中，-接着通过在一个反渗透设备中的过滤使酸洗/清洗剂溶液的CSB值降到小于100mg/l，其中，所述反渗透设备至少为单级的，并且在采用多级反渗透设备时将各级串联连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用含水的3至5％的柠檬酸溶液作为高CSB值的酸洗/清洗剂溶液。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在添加石灰乳液的条件下将收集在容器或罐中的酸洗/清洗剂溶液调节到pH值大于10。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过喷入空气对收集在容器或罐中的酸洗/清洗剂溶液进行再氧化。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在将酸洗/清洗剂溶液导入到反渗透设备之前，通过活性炭过滤器滤掉含在酸洗/清洗剂溶液中的抑制剂。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在一个多级反渗透设备中对所述酸洗/清洗剂溶液进行过滤。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在反渗透设备级内部通过扁平膜模块对所述酸洗/清洗剂溶液进行过滤。
8.用于实施如上述权利要求中任一项所述方法的装置，其中一种酸洗/清洗剂溶液(2)先后流过下面的装置组成部分-待清洗的管道系统(1)，-一个用于收集酸洗/清洗剂溶液(2)的容器(3)，-和一个至少单级的反渗透设备(7)，用于使酸洗/清洗剂溶液(2)的CSB值通过过滤降低到小于100mg/l，并且在采用多级反渗透设备(7)时将各级串联连接。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述容器(3)有一个石灰乳液输入管道(4)，用于将酸洗/清洗剂溶液(2)调节到pH值大于10。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述容器(3)配有用于喷入氧化剂的机构，用于使酸洗/清洗剂溶液(2)再氧化。
11.如权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，在反渗透设备(7)上游设置一个活性炭过滤器(6)，用于滤掉含在酸洗/清洗剂溶液(2)中的抑制剂。
12.如权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述管道系统(1)由热交换器管道构成。
13.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述反渗透设备级具有至少一个压力管，它配有以盘技术设置的扁平模块。
14.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述反渗透设备级具有至少一个压力管，它配有以盘技术设置的盘模块(DT模块)。
15.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述反渗透设备级具有至少一个压力管，它配有卷绕模块。
全文摘要
在清洗或酸洗管道系统后对酸洗/清洗剂进行处理的方法，其中，作为酸洗/清洗剂使用含水的3至5％的高CSB值的酸洗/清洗剂溶液，并且所述方法包括下列步骤在酸洗或清洗过程后将酸洗/清洗剂溶液收集到一个容器或罐中；接着通过在一个反渗透设备中的过滤使酸洗/清洗剂溶液的CSB值降到小于100mg/l，其中反渗透设备至少单级地构成，并且在采用多级反渗透设备时将各级串联连接。
文档编号C02F1/28GK1522967SQ200410005210
公开日2004年8月25日 申请日期2004年2月17日 优先权日2003年2月17日
发明者马丁·赫伯格, 海因茨·P·H·博尔夏特, P H 博尔夏特, 马丁 赫伯格 申请人:阿尔斯托姆动力锅炉有限公司