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加热炉应用超声波除垢防垢技术节能效果分析

来源:
时间:2016-06-15 20:47:03
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加热炉应用超声波除垢防垢技术节能效果分析  节能 大庆油田采油七厂目前建有各类燃气加热装置148 台,其中加热炉133 台、锅炉15 台。加热炉主要存在以下问题: 运行一段时间后,

  节能 大庆油田采油七厂目前建有各类燃气加热装置148 台,其中加热炉133 台、锅炉15 台。加热炉主要存在以下问题: 运行一段时间后, 火筒外壁结垢,影响加热炉火筒的传热效果,降低加热炉的整体效率,而且在火筒结垢严重的地方,热量不容易散发出去, 严重时造成加热炉的鼓包、开裂等事故,增加了安全隐患。2012 年在TN2 转油站应用了超声波除垢防垢技术,该技术能够阻止加热炉流体中的溶盐沉积产生管垢,同时还能够使已生成的管垢逐渐溶解,实现清除已有水垢的目的,提高了加热炉的整体效率,降低加热炉在运行过程中存在的安全隐患,起到了除垢、防垢、高效换热、环保节能的作用。

  1、除垢防垢原理及应用

  1.1 原理

  1) 除垢机理: 超声波的声波作用于液体中时, 液体内形成许多微小的气泡, 形成“ 空化效应”,气泡的破裂会产生能量极大的冲击波,影响碳化沉积物内部之间的牢固性,破坏了碳化沉积物和金属之间的关系,因此,产生许多小裂纹。当裂纹逐渐增多后,水垢便形成砂砾状颗粒,一部分从管壁表面脱落。水在毛细的作用下通过细小裂缝渗入到受热表面,那里有水被蒸发,从而带动碳化沉积物的膨胀和成片地脱落,将垢清除彻底。

  2) 防垢机理:超声波在液体介质中通过“空化效应”,将水分子分裂,增加水的溶解能力,使其溶垢能力相对提高,具有“活化”效应。超声波的辐射把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴和气泡,在这些气泡的周围,形成许多的结晶中心,在水中开始形成硬盐,形成细小的沙状物,即产生超生凝聚现象,有很强的争夺水中离子的能力。受热表面上的振动使金属与水之间产生高速微流和空化效应,破坏垢类生成和在管壁沉积的条件,阻碍了这些沙状物在管壁上的沉淀。水中尚未结晶的盐以及结晶后难溶解的盐形成悬浮的状态,随介质流走或通过排污排除。

  1.2 应用情况

  1) 在第二采油厂应用效果情况(见表1)。

  2008 年在大庆油田第二采油厂Q 转油站进行了现场试验。Q 转油站加热装置由于水质结垢严重, 掺水、热洗提温速度较慢,每年该站平均进行加热盘管清垢3~4 次,严重影响该站的安全生产,同时由于炉体高温运行,也造成自耗气居高不下。尽管采取一些物理防垢措施,但不能有效抑制结构对生产造成的影响。2008 年5 月, 在该站2#、3#、4# 掺水、热洗炉进出口管线上分别采用超声波除垢、防垢技术进行试验。

  表1 Q 转油站应用超声波除防垢装置效果对比

  2008 年12 月,Q 转油站1#热洗炉仍能够保持较好的热洗温度以及炉膛压力,但加热效率较投运初期小幅度降低。

  2) 应用效果情况。2012 年在采油七厂开展了超声波除垢防垢技术试验。2012 年10 月8 日在TN2站的5 台加热炉(1#二合一、2#二合一、3#二合一、1#外输炉、2#外输炉) 上应用该技术。于2012 年10月9 日完成该项目的现场调试推广工作,现场设备调试合格,运行正常。

  对比安装前后10 d TN2 站耗气情况,安装前10天2# 站耗气4815 m3, 安装后10 天2# 站耗气4094 m3,节气率14.9%,经过一段时间的运行,除垢效果良好,节气对比安装前提高了2%以上,节气效果明显。节气数据见表2。

  表2 TN2 站应用超声波除垢防垢技术效果对比

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