2018-08-20 11:46:53
Enmax Technology (Shanghai) Company Ltd., Shanghai, China
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恩曼CPRS装置在换热器上的应用探析
一、换热器
 
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备,是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体,使流体温度达到流程 规定的指标,以满足工艺条件的需要,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右,主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。
 
 二、换热器结垢的原因分析
  1. 颗粒污垢:悬浮于流体的固体微粒在换热表面上的积聚。这种污垢也包括较大固态微粒在水平换热面上因重力作用形成的沉淀层,即所谓沉淀污垢和其他胶体微粒的沉积。
  2. 结晶污垢:溶解于流体中的无机盐在换热表面上结晶而形成的沉积物,通常发生在过饱和或冷却时。典型的污垢如冷却水侧的碳酸钙、硫酸钙和二氧化硅结垢层。
  3. 化学反应污垢:在传热表面上进行化学反应而产生的污垢,传热面材料不参加反应,但可作为化学反应的一种催化剂。
  4. 腐蚀污垢:具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的杂质对换热表面腐蚀而产生的污垢。通常,腐蚀程度取决于流体中的成分、温度及被处理流体的 pH 值。
    生物污垢:除海水冷却装置外,一般生物污垢均指微生物污垢。其可能产生粘泥,而粘泥反过来又为生物污垢的繁殖提供了条件,这种污垢对温度很敏感,在适宜的温度条件下,生物污垢可生成可观厚度的污垢层。
  5. 凝固污垢:流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢。例如当水低于冰点而在换热表面上凝固成冰。温度分布的均匀与否对这种污垢影响很大。
     
    三、传统防垢除垢的方法
     
  6. 机械在线除垢技术: 使用磨粒 在流体中加入固体颗粒来摩擦换热器表面,以清除污垢,但对换热器表面易产生腐蚀。抑或使用海绵胶球连续除垢主要应用于电站凝汽器中冷却水侧的污垢清除,海绵胶球在换热器管内通过泵打循环,胶球比管子直径略大,通过管子的每只胶球轻微地压迫管壁,在运动中擦除沉积物。
  7. 化学清洗: 化学清洗技术是一种广泛应用的方法,有时在设备运行时,也能进行清洗,但其主要缺点是化学清洗液不稳定,对换热器和连结管处有腐蚀。机械清洗技术通常用在除去壳侧的污垢,先将管束取出,沉浸在不同的液体中,使污垢泡软、松动,然后用机械方法除去垢层。
  8. 化学添加剂: 化学防垢是通过添加化学添加剂来达到阻垢的目的,使用添加剂 针对不同类型结垢机理,可用不同的添加剂来减少或消除结垢形成。如生物灭剂和抑制剂、结晶改良剂、分散剂、絮凝剂、缓蚀剂、化学反应抑制剂和 适用于燃烧系统中防止结垢的添加剂等。但它只能延缓结垢的速度,不能从根本上解决结垢的问题
  9. 离子交换法: 借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。但它受树脂的粒度、密度、强度等因素影响很大。
     
    四、恩曼CPRS装置的作用
     
    CPRS工作原理
    流体通过进口进入装置,通过由特殊合金制成的核心材料芯片的电化学催化作用,向溶液体系提供电子,使溶液发生电化学作用,从而使原油中的蜡和胶体物质呈悬浮状态,不易吸附于管壁上;使液体中的各种离子及杂质不易相互结合形成垢,并能破坏垢的晶格键,使结的垢慢慢脱落;同时减弱溶液组分对金属的氧化作用,增强其还原作用,抑制对管网的腐蚀。该装置是一种非牺牲体催化剂,整个反应既不添加任何物质到流体中,也不从流体中带走物质,只是对流体中的气体有脱气效果。
     
    CPRS工作特性
     
  10. 通过阻碍固体粒子之间力学上的吸附和聚集来防止和清除 蜡、垢和腐蚀产物沉积,无磁、无电、无需添加任何化学药剂,故无 污染物排放。
  11. 软化和清除已经存在的蜡、垢和锈,抑制藻类生长,防止新的藻类生成,防止腐蚀的形成。
  12. 由于整个过程是催化作用,节省了大量的化学处理费用,适用于高温高压工作环境,不受其它因素的影响。
  13. 缩短设备和设施停工时间和节省维护费用,提高设备使用效 率和延长使用时间,安装简便,使用过程中免维护。
     
    五、应用案例
     
    巴陵石化车间于2011年8月在氮气换热器E2222壳则入口循环水管线上安装了上海恩曼公司生产的CPRS防垢、除垢、防腐蚀装置,到2013年2月止,已累计使用18个月。使用期间,我车间对该产品进行了跟踪观察,利用停车机会,分别于2011年11月、2012年5月、2012年11月对该换热器进行抽芯检查、清洗。检查发现换热管表面结垢变得松软、蓬松,用水一冲即全部脱落。对能抽芯的换热器来说,免除了酸洗工作,减少了酸洗污水对环境的污染;换热器换热效果较以前有明显好转。