[發明專利]一種利用回流稀釋擾動減緩熱水鍋爐結垢的方法與裝置

無效

• 申請號: 200810239583.8
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN101430174A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 王立;陳超;岳獻芳;尹少武
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F28F19/00
• 分類號: F28F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鍋爐設備領域，特別是提供了一種緩解、減少結垢的方法與裝置。

背景技術

污垢是換熱設備運轉一個時期后，在傳熱面上產生的一層固體附著物。產生污垢的主要原因是由于溶質及有機物在換熱表面上的析出及附著。鍋爐換熱管內壁結垢是影響工業生產的一個嚴重問題。結垢(或成垢)對換熱設備的影響主要有兩個方面：(1)由于污垢層的導熱系數很低，從而增加了傳熱熱阻，降低了換熱設備的傳熱效率；(2)污垢層的形成，減少了換熱設備中流體通道的過流面積，導致流動阻力增大，從而消耗更多的泵功率。2007年日本、德國、英國及美國等發達國家由于污垢所帶來的損失均高達當年國內生產總值的0.25％，全世界(不包括東方)煉油廠每年因結垢而造成的經濟損失達44億美元。

目前，許多國家都在研究結垢的處理問題。1974年西德最早使用的是獲得了專利技術的旋轉螺旋線強化傳熱和防垢的技術，就是在管殼式換熱設備的每根傳熱管內設置一個轉動螺旋線來刮掃內壁污垢，這種技術的缺點是結構復雜，需要外部驅動力，除垢功能單一，移植性較弱。20世紀60-70年代以來，研究者開始探索把多相流態化技術引入防、除垢過程，通過在換熱裝置加入一定種類、濃度、粒徑的惰性固體顆粒的方法達到強化傳熱和防、除垢的目的，取得了明顯效果，這種技術需要安置復雜的顆粒添加設備和持續的固體顆粒供給，成本高，經濟性較差。基于美國DIALOG系統數據庫對相關傳熱表面清洗的1325件世界專利進行的統計分析結果表明，機械方法占清洗污垢方法的大部分，化學方法約占25％，物理方法只占2％左右。應用較多的機械方法有往復式機械法、旋轉式機械法、振動機械法、噴丸清洗、射流清洗、固體顆粒流態化清洗等除垢方法，常用的化學方法有堿洗、酸洗、氨洗、專用溶劑清洗、燃燒除垢等；物理方法則有變形除垢法、磁化處理、靜電處理等。如對于油田摻輸系統的熱水鍋爐結垢問題，常采用機械疏通方式，每2-3個月一次的頻繁清洗需要投入大量的人力、物力和財力，特別是在大慶、遼河油田，冬季的清洗工作異常艱苦。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用回流稀釋擾動進行鍋爐減垢的方法與裝置，以延長管子產生結垢堵塞的時間，延長設備使用周期，提高鍋爐熱效率和減少除垢維修次數。

對于水加熱過程中的結垢現象，主要影響因素有以下幾個方面：

(1)被加熱水中的離子濃度，結垢隨離子濃度的增加而加重；

(2)水的流速，隨流態(層流或紊流)的不同對結垢的影響也不同；

(3)加熱溫度，水的加熱溫度越高、管壁溫度越高，結垢就越嚴重。

另外，水在管中加熱的溫度分布對結垢也有很大影響。水的進出口溫差越大，沿管程結垢越不均勻，越容易造成因局部快速結垢而過早造成管路堵塞，設備使用周期縮短。結垢嚴重區域多發生在接近換熱管段出口處，對于油田摻輸系統熱水鍋爐，此區域水溫近50℃，水中的Ca²⁺和HCO₃^-成垢趨勢急速增強，水質轉為強結垢性水質導致換熱管出口嚴重堵塞，CaCO₃垢大量沉積在管段出口處，導致管段出口嚴重堵塞，出口水壓嚴重不足。

一種利用回流稀釋擾動技術進行鍋爐減垢的方法，其特征是在鍋爐進出口之間增加回流旁通管，使部分鍋爐水通過旁通管循環回流至鍋爐入口處與新的鍋爐入口水摻混后進入鍋爐內。

一種利用回流稀釋擾動技術進行鍋爐減垢的裝置，包括：鍋爐1、第一閥門2、增壓水泵3、回流旁通管4、鍋爐入口段5、鍋爐出口段6、循環水泵7、第二閥門8、第三閥門9、單向閥10。來水經過增壓水泵3增壓后達到鍋爐入口壓力，通過第二閥門8進入鍋爐1加熱，經過鍋爐加熱后的高溫熱水經鍋爐出口段6送出鍋爐。在鍋爐進出口之間增加回流旁通管，使部分鍋爐水通過旁通管循環回流至鍋爐入口處與“新水”摻混后進入鍋爐內再加熱。回流旁通管內的水循環采取“泵前循環”和“泵后循環”兩種形式：在泵前循環方式下，安裝回流旁通管4連接增壓水泵3的前段和鍋爐出口段6，回流旁通管4上安裝單向閥10；在泵后循環方式下，安裝回流旁通管4連接鍋爐入口段5和鍋爐出口段6，回流旁通管4上安裝循環水泵7和單向閥10。

第一閥門2、第二閥門8、第三閥門9、單向閥10與管道間的連接均采用法蘭或螺紋連接，熱水鍋爐1、增壓水泵3、循環水泵7與管道的連接采用法蘭連接。回流旁通管4中的水流量通過調節單向閥10控制，回流旁通管直徑和長度根據鍋爐和現場實際情況確定。