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        恩曼(ENMAX)防垢裝置在熱水系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2022-03-21 04:06:20武紹井
        工業(yè)加熱 2022年1期
        關(guān)鍵詞:煙氣系統(tǒng)

        武紹井,徐 鵬,李 斌

        (重慶賽迪熱工環(huán)保工程技術(shù)有限公司 公用設(shè)計(jì)部,重慶 401120)

        某鋼廠為了進(jìn)一步回收加熱爐煙氣余熱,在煙道空氣預(yù)熱器后新增1套熱水系統(tǒng),即利用煙氣余熱生產(chǎn)熱水。投入運(yùn)行后不久,發(fā)現(xiàn)因源水硬度過(guò)高導(dǎo)致熱水系統(tǒng)中的煙氣-水換熱器(以下稱換熱器)結(jié)垢嚴(yán)重,影響熱水產(chǎn)量。經(jīng)多次探索,最終找到一種防熱水結(jié)垢裝置并應(yīng)用到熱水系統(tǒng)中,從而在不改變系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的情況下,以較小的代價(jià)解決了換熱器結(jié)垢問(wèn)題。

        1 熱水系統(tǒng)簡(jiǎn)介及問(wèn)題

        熱水系統(tǒng)設(shè)備包括補(bǔ)水箱、熱水泵和煙氣-水換熱器等,如圖1所示。介質(zhì)流程:外來(lái)源水→補(bǔ)水箱→熱水泵→水換熱器→流量計(jì)→溫度計(jì)→外供。系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目包括換熱器前、后煙氣溫度,熱水流量和熱水溫度等。

        設(shè)計(jì)參數(shù)如下:煙氣流量50 820~55 000 m3/h(標(biāo)準(zhǔn)),換熱器前、后煙氣溫度分別為170、130 ℃;熱水流量12 t/h,換熱器進(jìn)、出口水溫分別為25、90 ℃。

        生產(chǎn)的熱水外銷,用于食堂、浴室等,價(jià)格6.68元/t。

        熱水系統(tǒng)投運(yùn)后,運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)換熱器阻力增加,

        圖1 熱水系統(tǒng)圖

        出力下降,具體表現(xiàn)為熱水泵揚(yáng)程增大,同時(shí)熱水產(chǎn)量和熱水溫度均逐漸減小。3個(gè)月內(nèi),熱水泵揚(yáng)程升至最大,熱水流量降至約6 t/h,換熱器出口熱水溫度降至32 ℃,熱水量和品質(zhì)達(dá)不到外銷要求。

        通過(guò)檢測(cè)熱水泵能力以及冷態(tài)沖 洗換熱器,排除了水泵能力不足以及換熱器內(nèi)堵塞的可能。為最終確定原因,隨機(jī)切開(kāi)幾處換熱管,對(duì)換熱管局部進(jìn)行破壞性檢查。低溫段(換熱器進(jìn)水段)有黑色結(jié)節(jié),綠豆大小,無(wú)規(guī)則分布,數(shù)量較多,輕敲即掉,手捏即碎。此結(jié)節(jié)應(yīng)為焊渣與氧化鐵混合物,從其大小和數(shù)量上判斷,對(duì)阻力有影響。高溫段(換熱器出水段)管壁內(nèi)側(cè)有均勻分布一圈白色物質(zhì),致密,較硬,厚度約為1.0 mm,判斷應(yīng)為水垢。換熱管規(guī)格為Φ32×5,按結(jié)垢厚度1.0 mm計(jì)算,則流通面積減小17%。

        檢測(cè)源水水質(zhì),發(fā)現(xiàn)硬度較高。水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 水質(zhì)檢測(cè)表

        確定原因后,對(duì)換熱器進(jìn)行酸洗除垢,酸洗的效果很明顯:換熱器熱水流量和溫度均上升至設(shè)計(jì)值。但正常運(yùn)行持續(xù)不到3個(gè)月時(shí)間,又逐漸惡化。其后又進(jìn)行過(guò)2次酸洗,但酸洗效果越來(lái)越不明顯,特別是最后1次,酸洗過(guò)后基本上沒(méi)有明顯效果(結(jié)垢過(guò)于嚴(yán)重所致)。

        為維持熱水系統(tǒng)運(yùn)行,同時(shí)不考慮更換換熱器和源水水源以節(jié)省投資,經(jīng)多次查找資料,研究論證,決定在熱水系統(tǒng)上增加1套恩曼(ENMAX)CPRS防垢裝置,以阻止結(jié)垢繼續(xù)惡化,并期望消除原有結(jié)垢。

        2 恩曼(ENMAX)CPRS防垢簡(jiǎn)介

        恩曼(ENMAX)防蠟、防垢、防腐蝕裝置(Corrosion Prevention and Removal Systems,簡(jiǎn)稱CPRS)是目前較為先進(jìn)的用于解決結(jié)垢問(wèn)題的工具。該裝置防結(jié)垢的基本理論是其“核心材料”(特殊合金)可以形成一種特殊的電化學(xué)催化體,當(dāng)流體通過(guò)防垢裝置時(shí),核心材料通過(guò)電化學(xué)的方式使流體和流體中的物質(zhì)的特性發(fā)生改變,流體中的固相顆粒受其作用而始終處于懸浮狀態(tài)和溶解狀態(tài),不再沉淀或吸附到管壁或其他設(shè)施的金屬表面上,同時(shí)增強(qiáng)了流體的物理性能。許多專利及文獻(xiàn)都表明當(dāng)流體流經(jīng)這種由特殊合金制成的裝置后,結(jié)垢明顯減少,甚至消失,同時(shí)伴有緩解腐蝕的效果。

        該裝置無(wú)磁、無(wú)電、無(wú)需添加任何化學(xué)藥品,節(jié)能環(huán)保,不污染環(huán)境;安裝簡(jiǎn)便,使用和維護(hù)成本低廉,壽命長(zhǎng);同時(shí)可抑制藻類生長(zhǎng)并防止腐蝕的形成。

        其防垢、防腐蝕的性能已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外用戶認(rèn)可。目前已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)包括中國(guó)取得專利,并廣泛應(yīng)用于石化、鋼鐵、電力、供熱、食品等行業(yè)領(lǐng)域。

        3 恩曼(ENMAX)CPRS選型及應(yīng)用

        根據(jù)水質(zhì)、熱水流量,選擇規(guī)格為3×4″直通式恩曼(ENMAX)CPRS裝置(以下稱防垢裝置)。

        安裝位置選擇:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和管道布置情況,將防垢裝置選在補(bǔ)水箱入口豎直管道上,緊靠補(bǔ)水箱,見(jiàn)圖2。防垢裝置既能水平安裝,又能垂直安裝,對(duì)其前后有無(wú)直管段也無(wú)要求。法蘭連接,自帶配對(duì)法蘭,安裝前清除管道內(nèi)焊渣、鐵銹等雜物;安裝時(shí),按照防垢裝置長(zhǎng)度將管道切開(kāi),管道斷口與防垢裝置法蘭焊接即可;安裝完畢即可通水使用。安裝時(shí)注意裝置本體上箭頭指示方向與水流方向保持一致。

        圖2 防垢裝置安裝位置

        調(diào)整補(bǔ)水箱水位:根據(jù)防垢裝置防垢原理——“當(dāng)流體通過(guò)防垢裝置時(shí),核心材料通過(guò)電化學(xué)的方式使流體和流體中的物質(zhì)的特性發(fā)生改變,流體中的固相顆粒受其作用而始終處于懸浮狀態(tài)和溶解狀態(tài),不再沉淀或吸附到管壁或其他設(shè)施的金屬表面上”,而這種“懸浮狀態(tài)和溶解狀態(tài)”僅在一定時(shí)間內(nèi)有效,即防垢裝置對(duì)水介質(zhì)影響是有時(shí)效性的,這個(gè)時(shí)效一般在72 h。補(bǔ)水箱入口增加防垢裝置后,源水經(jīng)過(guò)防垢裝置以“不易結(jié)垢”狀態(tài)流入補(bǔ)水箱,為保持這種狀態(tài),也即時(shí)效性,在控制上做了調(diào)整,調(diào)低補(bǔ)水箱正常運(yùn)行水位,由+3 m降低到+1 m。當(dāng)補(bǔ)水箱水位降低到+1 m時(shí),水箱開(kāi)始補(bǔ)水;當(dāng)補(bǔ)水箱水位升高到+3 m時(shí),水箱停止補(bǔ)水,從而減少“不易結(jié)垢”的源水在補(bǔ)水箱中停留時(shí)間。

        其他:防垢裝置不需要電源驅(qū)動(dòng),運(yùn)行中不消耗其他能源介質(zhì)。不需添加化學(xué)藥品,不需要配套安裝溫度、壓力、流量等檢測(cè)手段。

        防垢裝置安裝完成后,熱水系統(tǒng)隨即投入運(yùn)行,在其后幾個(gè)月時(shí)間里,通過(guò)熱水系統(tǒng)在線流量檢測(cè)和溫度檢測(cè),觀察到熱水參數(shù)的緩慢變化趨勢(shì)。隨機(jī)抽取的檢測(cè)參數(shù)見(jiàn)表2。

        表2 安裝防垢裝置前后熱水參數(shù)變化

        從表2中數(shù)據(jù)可以看出,安裝防垢裝置以后,換熱器熱水流量和溫度不但沒(méi)有繼續(xù)下降,反而都有逐漸而明顯的上升,特別是熱水溫度在運(yùn)行96 d后已經(jīng)達(dá)到額定設(shè)計(jì)值。這說(shuō)明安裝防垢裝置以后,換熱器不但沒(méi)有產(chǎn)生新垢,管壁上原來(lái)結(jié)的垢也在慢慢溶解脫落。也就是說(shuō)防垢裝置達(dá)到并且超過(guò)了預(yù)期效果。

        4 結(jié) 論

        (1)恩曼(ENMAX)CPRS可有效解決硬度較大的水質(zhì)的結(jié)垢問(wèn)題,不但能防止結(jié)垢的發(fā)生,還可以溶解和清除已有的水垢。

        (2)安裝簡(jiǎn)單,無(wú)運(yùn)行管理和維護(hù)費(fèi)用,且無(wú)能源消耗。

        (3)注意裝置的時(shí)效性,盡量縮短水介質(zhì)在系統(tǒng)中的停留時(shí)間。

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