监测换热器在循环水系统中的选择与应用

点击：1969 日期：[ 2014-04-26 22:05:56 ]

监测换热器在循环水系统中的选择与应用唐新光李飞雪孙洪涛［摘要］随着水资源日益紧缺, 为了节约用水, 实际中更多的采用循环用水的方法, 因此需要循环的水质越来越好。同时对水质监测的要求也越来越高。目前作为水质监测设备主要以监测换热器为主, 用好监测换热器, 加强对水质的监测, 显得也越来越重要。［关键词］水质监测监测换热器智能化在我国石油化工、冶金和发电等行业上, 大多采用工业循环冷却水。目前, 为了进一步节能减排, 提高循环冷却水的利用率, 从而对水处理的技术和药剂的质量要求越来越高。同时我们看到, 加强水处理的监测也越来越重要。监测换热器较好地模拟了工业现场换热器, 对测量有关水质的腐蚀、结垢数据十分重要。 1. 监测换热器的原理监测换热器是一种模拟用的小型换热器, 其工作条件较接近于换热器装置的实际运行条件, 其特点是有一个传热的金属表面, 能够监测传热面上腐蚀、结垢和沉积的情况。所以监测换热器法是冷却水系统进行腐蚀、结垢监测和评价的一种重要方法。工艺流程如图 1.1 所示。监测换热器安装在循环冷却水旁。试验管采用￠19×2 毫米无缝钢管 , 外壁镀铬 , 有效长度 1177 毫米 , 有效传热面积 0.055 米 2 , 流经试管的冷却水( 给水) 流量 636 公斤 / 小时( 流速 1 米 / 秒) ; 采用低压饱和蒸汽, 试管传热强度约 500, 000 千焦 (/ 米 2时) , 水侧壁温 75～80℃, 模拟进出口温度 8～12℃。测量水的流量、进出口温度和蒸汽温度等数据, 计算当前污垢热阻值。取出试管和挂片通过失重法计算腐蚀率、粘附速度等。 2. 监测换热器的分类根据热介质来源不一样, 可以分为我们通常说的监测换热器和电加热式监测换热器。 2.1 监测换热器的热介质来源现场带压工作蒸汽, 虽然监测换热器工作要求蒸汽压力在 0.8～1.0kg/cm2, 但在进入监测换热器前蒸汽压力要保持在 4.0～5.0kg/cm2, 然后再减压到监测换热器工作压力。如果进入监测换热器前蒸汽压力低于 4.0 kg/cm2, 在冬天尤其是在北方, 蒸汽管线中蒸汽含水过多, 影响测量; 如果进入监测换热器前蒸汽压力高于 5.0 kg/cm2, 蒸汽的波动, 难以控制。为了稳定蒸汽压力, 采用一种蒸汽自力式调压阀, 它是一种不需要外加能源的这些执行机构, 外来蒸汽压力在 4.0～10.0kg/cm2 波动, 经过蒸汽自力式调压阀, 使压力可以稳定在 0.8～1.0kg/cm2 中的某个值 , 运用场合比较大。 2.2 电加热式监测换热器用于不能提供外来蒸汽的现场, 通过电加热容器里的水产生蒸汽给试验管加热。使用电加热式监测换热器, 消耗功率在 18 千瓦以上, 监测成本较高。 3. 智能监测换热器系统在现场监测换热器使用过程中, 来自于现场的流量和蒸汽要求保持稳定。如果现场的流量和蒸汽发生波动, 影响监测的准确性, 要求采用自动控制。通过智能换热器在线监测仪, 实现对流量和蒸汽信号的采集和控制, 如图 1.1 所示。智能换热器在线监测仪, 用来测试进出口温度、蒸汽温度和流量信号, 控制流量调节阀和蒸汽调节阀, 计算污垢热阻 , 反映当前试管结垢情况 ; 还可以增加 PH、电导率和腐蚀率等参数测量功能, 然后把测量的数据传送到计算机上 , 实现计算机监控, 组成了一个智能监测换热器系统。在通过现场的局域网, 在单位的总控制室或检测中心都可以通过因特网浏览到每一台监测换热器的实时和历史数据, 实现了水质监测的现代科学管理。 4. 应用举例在莱钢银山型钢公司板带厂加热炉循环冷却水处理系统安装了一台由南京工业大学研制生产的 WGRZ—3 型换热器在线监测仪, 模拟现场条件, 检测系统腐蚀、结垢状态。协同南京工业大学罗益民教授对使用化学药剂处理的水质情况进行了检测, 并与国家标准 GB50050—1995 进行比较, 测试结果如下: 4.1 挂片法腐蚀率测试数据腐蚀率的测定根据以下公式计算: B=KG/ATD, 式中 : B— 年腐蚀率 ( mm/a) ; K—3650; G—试管腐蚀后减少的质量( g) ; T—测试时间 ( 天) ; A—试管腐蚀面积 , cm2; D—金属密度 ( g/cm3) ,( 碳钢 7.85, 铜 8.94, 黄铜 8.65, 不锈钢 7.92) 。化学药剂处理时腐蚀挂片测定由表 4.1 可知化学药剂处理水质时, 采用不同材料制作的腐蚀挂片的腐蚀率均低于国际最低标准值, 水质检测为合格, 满足了现场设备的需要。注: 测试使用的挂片均由专业工厂江苏高邮市新邮仪器厂生产的 I 型标准挂片。 4.2 污垢热阻值的测试数据比较分析污垢热阻反映了换热器试管热阻的情况, 通过对其数据的分析可以了解监测换热器结垢的情况和预测工艺生产上换热器结垢的发展趋势。我们对采用化学药剂处理时测试的污垢热阻值( 图 4.2) 进行了分析。注: 测试使用的试管均由专业工厂江苏高邮市新邮仪器厂生产的φ10×690×1mm×2 标准低碳钢试管。从污垢热阻曲线走势来看化学药剂处理时测试的污垢热阻数据最大值小于 2.0×10- 4m2K/W, 基本稳定在 1.2×10- 4m2K/W, 低于国标下限, 水质污垢热阻性能良好, 满足现场设备需要。 5. 选用监测换热器的外部条件如何选用监测换热器, 首先要了解本单位的使用的换热器是什么材质、热物料的温度、循环水的流速、进出口水的温差等参数, 还要考虑现场引入的循环水的给水和蒸汽源是否能够满足监测换热器使用要求, 需不需要增加自动控制等措施。为了实现水质现代化科学管理, 采用具有网络通讯的换热器在线监测仪等。 6. 结束语换热器在线监测仪在循环冷却水系统的使用, 能够使我们及时了解循环水水质存在的问题, 及时制定处理问题的方案, 确保设备正常运行。总之, 换热器在线监测仪的正确使用将有利于我们进一步提高循环水的水质, 实现更为科学的水质监测与管理。参考文献 [1]罗益民,薄翠梅.换热器在线监测仪的研制[J].南京工业大学学报,2004,11:94- 97 [2]冯建庆.自动监测系统在循环水场的应用[J].工业水处理, 2002,10:53- 54. [3]周本省.工业水处理技术(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2002.5

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