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        燃?xì)馔钙届o電除鹽霧裝置的研發(fā)及應(yīng)用

        2016-08-23 06:21:21吳長(zhǎng)虎中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司天津300452
        中國(guó)科技縱橫 2016年12期
        關(guān)鍵詞:集電極鹽霧電暈

        吳長(zhǎng)虎(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司,天津 300452)

        燃?xì)馔钙届o電除鹽霧裝置的研發(fā)及應(yīng)用

        吳長(zhǎng)虎
        (中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司,天津 300452)

        了解海上燃?xì)馔钙綑C(jī)組進(jìn)氣環(huán)境,以及進(jìn)氣鹽霧對(duì)機(jī)組內(nèi)部各種精密零部件的腐蝕情況,分析鹽霧的存在形式。了解靜電原理在除塵、脫硫、脫硝上的應(yīng)用情況,大膽的嘗試并驗(yàn)證了靜電原理除鹽霧的可靠性,解決了鹽霧對(duì)機(jī)組零部件的腐蝕,提高機(jī)組的使用壽命,穩(wěn)定平臺(tái)的正常生產(chǎn)。該裝置的成功研制,對(duì)海上惡力環(huán)境下進(jìn)氣除鹽起到較好的推廣作用,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)采用靜電除鹽的空白。

        燃?xì)馔钙?集電極管 電暈線 蜂窩管束

        燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組是海上采油平臺(tái)非常關(guān)鍵和重要的設(shè)施,要保證平臺(tái)的正常生產(chǎn),透平的穩(wěn)定運(yùn)行則是重中之重。近幾年來(lái)透平機(jī)組不斷地發(fā)生故障,其中由于渦輪葉片等精密零部件的腐蝕斷裂而引起透平出現(xiàn)故障的頻率最高。而這些精密零部件的進(jìn)貨周期長(zhǎng),價(jià)格昂貴,并且維修成本每年高達(dá)上千萬(wàn)元,給海上平臺(tái)生產(chǎn)帶來(lái)了直接的影響。因此如何有效去除透平進(jìn)氣中的鹽霧,實(shí)現(xiàn)渦輪葉片不受高溫鹽霧腐蝕,成為當(dāng)前生產(chǎn)中的一個(gè)迫切課題。為此我們研制靜電除鹽霧裝置,解決海上燃?xì)馔钙竭M(jìn)氣質(zhì)量問(wèn)題。

        1 大氣鹽霧的形成

        海洋中海水激烈擾動(dòng),風(fēng)浪破碎,海浪拍岸等情況產(chǎn)生大量泡沫、氣泡,這些氣泡破裂后會(huì)變成微小的水滴。部分處于同渦動(dòng)擴(kuò)散分布于海面上,它們隨氣流升入空中,經(jīng)裂解、蒸發(fā)、混并等過(guò)程彌散成大氣鹽霧,這些鹽霧可上升至2000多米的高空。

        2 大氣鹽霧的危害

        大氣鹽霧中含有大量的氯離子,這些氯離子含有一定的水合能,易被吸附在金屬表面的空隙、裂縫等處。而氯離子可以穿透金屬表面的氧化層和防護(hù)層,與內(nèi)部金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),排擠并取代氯化層中的氧,把不溶性的氧化物變成可溶性的氯化物,使鈍化態(tài)表面變成活潑態(tài)表面,造成對(duì)金屬零部件的嚴(yán)重腐蝕。

        3 海上燃?xì)馔钙降仍O(shè)備進(jìn)氣除鹽的常規(guī)方法

        目前海上燃?xì)馔钙降仍O(shè)備除鹽都是采用物理的過(guò)濾法,物理過(guò)濾法是采用濾紙和濾布制作的過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾,而鹽霧在空氣中是以氣溶膠狀存在的,因此要求過(guò)濾紙的精度很高。而使用高精度的過(guò)濾紙去除鹽霧時(shí),會(huì)因空氣的流量不足而影響燃?xì)馔钙降墓?,于是就?dǎo)致了在很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高壓報(bào)警。

        因此這種物理除鹽法在滿足氣量的前提下是根本無(wú)法完全去除鹽霧的。這導(dǎo)致了海上使用的燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)常出現(xiàn)葉片腐蝕斷裂的現(xiàn)象。

        圖1

        圖2

        圖3

        圖4

        圖5

        圖6

        圖7

        圖8

        4 靜電除鹽原理

        為了使燃?xì)馔钙郊饶艹}除塵又能保證氣量要求,我們對(duì)此展開(kāi)了研究,大膽提出設(shè)想:采用靜電除鹽的方法進(jìn)行海上除鹽和除塵。

        靜電除鹽的原理:在集電極和電暈線之間產(chǎn)生一個(gè)非均勻電場(chǎng),電暈線周圍電場(chǎng)最大,改變直流高壓電源的電壓值,就可以改變電暈線周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度與空氣的擊穿電場(chǎng)相近時(shí)氣體發(fā)生電離,形成大量的正離子和自由電子。自由電子隨電場(chǎng)向正極漂移,在漂移的過(guò)程中和鹽霧中性分子或顆粒發(fā)生碰撞,這些鹽霧和顆粒吸附電子以后就成了荷電粒子,這樣就使原來(lái)中性的鹽霧和塵埃帶上了負(fù)電。在電場(chǎng)的作用下,這些帶負(fù)電的鹽霧和塵埃顆粒繼續(xù)向正極運(yùn)動(dòng),并最后附著在集電極上。(圖1)集電極管和電暈線;(圖2)電暈線形成電場(chǎng);(圖3)集電極上吸附鹽霧顆粒。

        5 靜電除鹽霧試驗(yàn)

        通過(guò)靜電原理的了解,我們立即展開(kāi)試驗(yàn),盡快完成靜電除鹽的試驗(yàn)裝置制作。通過(guò)大力推進(jìn)管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新,挖潛增效、提升實(shí)力、增添動(dòng)力、迸發(fā)活力,大家頂住壓力迎接挑戰(zhàn),加班加點(diǎn),經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),終于完成了制作靜電除鹽的試驗(yàn)裝置(見(jiàn)圖4、圖5)。該試驗(yàn)裝置試驗(yàn)效果良好,其除鹽效率可達(dá)到95%以上。

        6 靜電除鹽霧制造

        為更進(jìn)一步成功實(shí)現(xiàn)靜電除鹽的愿望,我們決定做一臺(tái)與現(xiàn)有透平進(jìn)氣口能連接在一起的靜電除鹽裝置送到海上進(jìn)行實(shí)際的效果驗(yàn)證,這樣靜電除鹽裝置方能大量的在海上推廣。受海上各個(gè)因素的影響,靜電除鹽裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多個(gè)版本的更改。該設(shè)備重量必須要滿足平臺(tái)的承重;體積必須滿足現(xiàn)有的安裝位置。為保證除鹽效果,集電極管采用正六邊形的管子組裝成蜂窩管束,中心的電暈線上均布布置五角星片來(lái)增大電場(chǎng)。圖6為海上燃?xì)廨啓C(jī)所設(shè)計(jì)的靜電除鹽霧裝置。

        7 靜電除鹽霧在海上的安裝及應(yīng)用

        通過(guò)在海上安裝試用,并通過(guò)第三方對(duì)鹽霧的含量進(jìn)行檢測(cè),該裝置除鹽霧效果比較明顯,除鹽霧效率能達(dá)到94%。(見(jiàn)圖7、圖8)

        通過(guò)陸地試驗(yàn)和海上的實(shí)際驗(yàn)證,研發(fā)的靜電除鹽霧裝置可提高透平進(jìn)氣質(zhì)量,降低燃?xì)馔钙綔u輪葉片等精密零部件高溫鹽霧腐蝕,提高渦輪葉片等精密零部件的使用壽命,穩(wěn)定海上采油平臺(tái)的正常生產(chǎn)具有非常實(shí)際的意義。

        吳長(zhǎng)虎(1976—),男,天津?yàn)I海新區(qū)人,本科,工程師,主要從事新產(chǎn)品、新工藝等開(kāi)發(fā)工作。

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