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， 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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