2019-07-16 20:24:25
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CPRS防垢除垢技术在锅炉及换热器的应用研究

导读

经试验,CPRS防垢装置防垢除垢效果良好,能有效解决锅炉及换热器的结垢问题,且使用方便、环境友好。

摘要

锅炉及换热设备积垢严重时会导致设备效能下降或设备损坏,严重影响生产。如何防垢除垢是工业生产过程中必须处理好的一个难题。论文将CPRS防垢装置应用于生产实际,探讨了CPRS在锅炉及换热器防垢除垢方面的应用,经试验,CPRS防垢装置防垢除垢效果良好,能有效解决锅炉及换热器的结垢问题,且使用方便、环境友好。

关键词:CPRS除垢装置;锅炉;换热器;应用

Study on Remove and Anti-scaling Technology Application on Boiler and Heat Exchanger
Hong Ru
(Service center for SMB of Jinwan Zhuhai,519090,China)

Abstract:Boiler and heat exchanger fouling in severe cases would lead to decreased performance devices or equipment damage,severely affecting production. Anti-fouling is a problem that must be dealt with in the course of industrial production. In the paper,the CPRS Anti-scaling Device was used in practice,and application on the boiler and heat exchanger Experiment shows that CPRS Device could remove and anti- scaling with good effect,it can effectively solve the problems scaling in boilers and heat exchangers,and easy to use,environmentally friendly.
Key words:CPRS Anti-scaling Device;Boiler;Heat exchanger;Application 

引言


未经处理的水在锅炉、换热器、蒸发器等换热设备进行热交换过程中,由于水分不断蒸发,一些原来溶解于水溶液中的杂质的如钙、镁化合物的浓度会不断增加,当杂质浓度达到饱和状态时便会生成沉淀物析出,附着于换热设备表面上而形成积垢。蒸发受热面管子结垢后流通截面减少,流动阻力增大;积垢的导热能力很低,当结垢严重时,换热器的换热效果会变差,导致能耗增大,造成能源浪费。锅炉水垢的形成会降低其传热效率,影响安全运行及缩短锅炉寿命[1],据报道[2]锅炉表面水垢达到1mm时,浪费燃料7.8%,热效率下降8%~9%。此外,结垢会局部腐蚀设备或提高结垢部位受热金属壁的温度,造成过热,导致金属设备出现蠕伸、变型、鼓包,甚至过热爆管。


换热设备的防垢、除垢问题一直是企业生产比较头痛的问题,因为,当积垢严重导致设备效能下降时,企业不得不停止正常生产对换热设备进行清洗或处理,严重影响到正常的生产。目前常用的除垢方法有:化学除垢、高压水喷射除垢、机械除垢、超声波除垢、管道内移动除垢机具等方法,它们都有各自的长处与不足,如化学除垢法不仅要消耗大量的化学药品,使生产成本提高,而且也容易带来二次污染[3-4]。2011年10月,陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂将一种新型的防垢除垢装置-CPRS防垢装置直接安装(串接)于炼钢3#、4#连铸浊环循环水系统中,并取消阻垢剂的用量,经过几个月的试用,收到了良好的效果,不但节约了资金,而且减轻了操作人员的劳动强度,同时防止了阻垢剂中的化学药品对操作人员和周围环境的影响[5]。为了对CPRS防垢除垢装置的应用进行更为深入的研究,笔者先后将CPRS装置应用于香港培力(南宁)药业有限公司的锅炉、珠海益力味精厂的板式换热器的防垢除垢,试验结果显示防垢除垢效果良好,现将实验办法及结果报道如下:

1.主要材料及设备

  • CPRS防垢除垢器,恩曼技术(上海)有限公司产;
  • 板式换热器(珠海益力味精厂使用,100m2),一效蒸发器(珠海益力味精厂,200m2
  • 锅炉(香港培力(南宁)药业有限公司使用,三浦工业设备(苏州)有限公司生产,蒸汽量6t/h、4t/h各一台);清缸剂(三浦工业设备(苏州)有限公司提供)。

2.CPRS防垢器工作原理

CPRS系统是一项美国专利技术,CPRS防垢除垢器是一种环保型产品,使用时不需在流体中添加任何物质。核心材料是由铜、锌、镍等九种金属和稀有金属经过特殊工艺处理组成的特殊合金,该合金材料利用各种金属之间电动势的差异,会在材料的周围形成一个强大的电子云,尤如一个电化学催化体。当流体通过CPRS工具系统时,在紊流的状态下与合金材料接触,合金材料放出大量的电子进入到流体中,从而使流体中的矿物质(主要是阳离子,比如钙、镁等金属离子)极化,即钙镁等离子得到电 子,如同单质一样悬浮在液体中,阻止其和阴离子结合,防止结垢的生成,使液相中的胶体物质呈悬浮状态,不易聚集吸附于管壁上;使各种离子及杂质不易结合形成垢,并能使已结的垢脱落。

2.1 防垢机理

工具抑制垢形成的效应:

CPRS防垢除垢技术在锅炉及换热器的应用研究

 

3. 实验效果分析

3.1.1 CPRS防垢器在锅炉除垢防垢上的应用试验

  • 用清缸剂对锅炉水垢的除垢情况
    2013年5月13日, 香港培力(南宁)药业有限公司对一台蒸汽量为4t/h的锅炉(编号为269,水垢厚度0.3mm,用三浦工业设备苏州有限公司提供的清缸剂进行第一次除垢,第一次除垢后锅炉运行的结垢情况见表1。

表1 第一次除垢后锅炉结垢情况 

日期
水垢厚度(mm)
除垢情况
2013-5-13
0.3
实行第一次除垢
2013-10-13
0.5
实行第二次除垢
2013-113-20
0.3
 
2014-4-22
水垢堵塞
实行第三次除垢
2014-6-1
0.4
 
2014-10-2
出水口水垢堵塞
 

从表1数据可发现出,使用清缸剂无法使锅炉结垢情况得以完全解决,而且随着堵塞除垢次数增多,情况有加重的趋势,据企业估算,未用CPRS防垢器前,编号269锅炉一年因水垢造成损坏的金额为4687.9元。

3.1.2 使用CPRS防垢器后锅炉的防垢除垢情况

2015年2月9日在锅炉给水主管道上安装了DN50CPRS防垢器,安装后三浦公司提供的清缸剂继续使用,安装第三天锅炉排污时出现大量黄色污水排出,判断为锅炉污水排出。锅炉在安装防垢器前已除垢,三浦公司已经发有除垢过来,为了检查除垢效果,并未让除垢剂加入锅炉内。

以下图一至图六均为锅炉同一部位水垢变化情况图片。2015年3月27日炉内水垢有减少趋势,列管表面水垢疏松,见图一。5月23日检查发现结垢有脱落迹象,水垢厚度相对于3月27日有明显的降落,已经开始出现,见图二。8月28日,炉内发现有大量 状沉淀,并发现炉内有面积较大的水垢脱落痕迹,脱落位置已 颜色,说明水垢已完全脱落了,见图五。8月30日打开锅炉,发现炉内有大量块状水垢脱落,见图六。

 

CPRS防垢除垢技术在锅炉及换热器的应用研究 

 

3.1.3 CPRS防垢器在锅炉除垢防垢上的应用实验结果分析

通过使用CPRS防垢器后的结垢除垢情况可知,在减少了清缸剂的情况下,锅炉水垢没有增加反而脱落出现了原铁的原色,说明了防垢器已经发生了作用,停用清缸剂后锅炉无结垢现象,说明使用CPRS防垢器,利用其特殊的防垢除垢原理,锅炉完全可以保持无水垢状态。据公司估算,如果安装CPRS防垢器,在完全不使用清缸剂的情况下,年可节约锅炉运行成本222,730.00元。


3.2 CPRS防垢器在珠海益力味精厂板式换热器器和一效蒸发器的应用试验

3.2.1安装CPRS前情况

珠海益力味精厂在味精生产的过程中,使用的原料为糖厂生产过程中产生的糖液, 糖液中含有大量的钙镁离子,在发酵时又加入了一定量的盐算  ,因此造成味精生产过程中 钙镁离子含量达2000--3000PPM,PH=3.2。在对该糖液进行加热蒸发浓缩时,由于钙镁含量高,产生的结垢经常堵塞板式换热器和一、二、三效蒸发器的管路,通常每隔三至五天工人都必须停车进行煮碱清洗除垢才能保证生产的正常运行。

3.2.2 使用CPRS防垢器后板式换热器的防垢除垢情况

2015年1月26日,在板式换热器前,以及一个一效蒸发器前安装了CPRS防垢器。 安装CPRS后除垢效果明显,表二为两条生产线参数对比。

表2 生产线工作参数对比

蒸汽温度
糖液流量 M3/H
入口物料温度℃
未安装出口温度℃
安装出口温度℃
未安装一效温度℃
安装一效真空度 mmHg
未安装一效温度℃
安装一效真空度
mmHg
检测日期
100
14.98
61
82
92
80
510
74.2
632 
2015.3.26
100
14.91
61
83
92
80.5
520
74.5
630 
2015.4.10
100
15.4
64
82
92
79.7
510
74.3
620
2015.6.3
100
15.1
60
82
94
79.9
510
74.2
620 
2015.7.12
 

从表中可知,使用 CPRS 除垢器后,出口温度提高了约12%,可见除垢效果明显。

3.2.3 CPRS防垢器在板式换热器上防垢除垢的应用试验结果分析

一效蒸发器里的真空度由安装 CPRS 除垢器之前的-510mmHg上升到了-620mmHg, 而一效蒸发器的温度降低了约6度,大大地增加了一效蒸发器的蒸发量。板式换热器未安装 CPRS 防垢器之前一般每四天煮碱除垢一次,安装 CPRS 除垢器以后,节约了蒸汽用量约12%,煮碱除垢周期延长到了十天一次。按工厂平均每月处理的物料7000吨计算, 每月节约蒸汽147吨,水96吨,碱1.5吨。而结垢硬度方面,使用较长时间后板式换热器结垢的速度非常快,结的垢硬度非常高,煮碱后,工人需要用铁铲才能把垢除掉。安装CPRS防垢除垢器后,即使有结垢产生,但垢很疏松,用手轻轻压,结垢就能松动跌落如下图。

 

CPRS防垢除垢技术在锅炉及换热器的应用研究

4.结束语

试验结果表明:将CPRS防垢除垢技术应用于锅炉、板式换热器和一效换热器,设备不结垢不仅减轻了工人的劳动强度和由于除垢停机而造成的产量损失,还能提高劳动生产率,延长设备的寿命,减少了能源损耗,经济效益非常明显,而且CPRS防垢除垢技术使用时不需在流体中添加任何物质,不会产生二次污染,是一种环境友好的绿色技术。因此,在工业生产领域推广CPRS防垢除垢技术具有较好的发展前景和现实意义。

参考文献
[1]王宝剑.锅炉水垢的形成及清除方法综述[J].科技致富向导,2012,(26):275-275.88.
[2]杨丽华.锅炉水垢的形成、危害及防范措施[J].山西科技,2004,(3):67-68.
[3]丘泰球,刘石生,黄运贤,等. 物理场防除积垢节能技术[J].2002,31(3):162-166.
[4]王兵,李长彼,朱伟,等.结垢及除垢技术在管道中的应用研究[J].石油化工腐蚀与防护,2008,25(1):28-30,36.
[5]孙浪波,高建明. 新型防垢装置应用探讨-炼钢3#、4#连铸浊环循环水系统[C]. 2012青岛国际脱盐大会论文集,2012,729-733.

 

资料来源:中国期刊网&《建筑学研究前沿》2017年第19期 作者:洪茹