锅炉结垢动态评价方法的建立及PESA系阻垢剂的研制
发布时间：2021-10-17 08:16
锅炉作为消耗燃料向外输出热能的密闭设备,在发电、传热、供汽等工业生产和居民生活等方面有着不可或缺的地位。然而,为防止腐蚀造成的严重事故,要求锅炉运行环境的pH在保持10以上,这使得锅炉,尤其是热水锅炉（进水和补水管控不严）在运行过程中传热面易产生结垢问题,垢层在传热面上沉积会降低传热效率,极大增加锅炉能耗。因此,评价锅炉结垢程度和开发性能优异的锅炉阻垢剂对锅炉的安全、节能、保护环境及确保工业设备维持高效稳定的运转,具有重要的意义。目前锅炉结垢的评价方法主要包括垢重法和垢层测厚法,测量过程都需要锅炉停炉所以无法实现对锅炉结垢程度的实时测评。为解决这一问题,本文参考用于测量工业循环冷却水系统换热设备结垢程度的污垢热阻原理,建立了一种通过测量传热界面的污垢热阻,进而实时评价锅炉结垢程度的方法。设计了一种简单的锅炉模拟传热装置,建立传热模型并用污垢热阻法测量不同水质下传热过程中污垢的沉积。结果表明:模拟装置加热器传热面上的污垢热阻随控温时间的增加而升高,结垢行为最终达到沉积-脱附平衡,经计算此时的污垢热阻为7.24=10-3m2·K/W。这之后污垢热阻处于上升下降的往复循环,不在有大幅度的上升...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２工业锅炉汽水循环图??１－锅炉，２－省煤器，３－除氧器，４－给水泵，５－热交换器，６－给水箱，７－钠离子交换器，８－原水泵??
２实验部分??ｒ——??４?＼?＝＝＾＾－３??醒神■?Ｍｓｐｌｉｌ?■?屋??５?１?■ｓｌｉＭ．ＭｓｉｉＫＩ??图２－１污垢热阻动态测评装置图；１－水温探头，２－加热管壁温探头，３？加热管，４－壁温显示器，５－水??温控制器??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｆｏｕｌｉｎｇ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；?１－?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ，?２－??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｉｐｅ，?３－ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｉｐｅ，?４－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙ，?５－?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ??２．２．２污垢热阻法??用标准浓度的氯化钙溶液调节实验水样硬度。加入适量实验水样于２Ｌ烧杯中，标记??初始液面刻度。按设计的污垢热阻测量装置（图２－１）搭建，设置控温器实验水样温度为??８０°Ｃ，加热管和水样测温探头的位置固定，另一温度探头固定于管壁槽内用以测壁温，??开始实验。并每隔１小时加入实验水样补充蒸发所损失的水量。每隔２小时记录一次温??度变化过程，由于整个装置为敞开体系，温度控制器的控温存在一定的温度感应范围，??将到其最低温感温度，控温器开始加热，当水温达到其最高温感温度，则停止加热，是以??整个实验过程就是一个不断升温－降温的温度变化过程，温度数据按２．２．４所述三点法记??录（每次记录温度时烧杯中实验水样液面刻度保持一致），并按传热模型计算污垢热阻变??化，从而得以监测评价整个实验过程结垢变化情况。??２．２．３测评装置的稳定性评价??选用去离
?２实验部分???Ｔ／°Ｃ?Ａ??：：翁八ｉ??！?Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??〇１?：?！?？?ｏ１?１?？??七１?＾２?ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??图２－２测评装置的温度数据曲线（左）；锅炉实际运行温度曲线（右）??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ（ｌｅｆｔ）；?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｂｏｉｌｅｒ?ａｃｔｕａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??ｄａｔａ（ｒｉｇｈｔ）??２．２．６锅炉实际运行测评??通过动态测评装置对污垢热阻法用于测量水质硬度参数和监测加热器结垢行为的可??行性进行验证，而后再将此方法用于监测锅炉实际运行过程中的结垢导致的加热器表面??温度变化情况来评价污垢热阻法在工业生产中的可应用潜力。??验证污垢热阻法在锅炉实际运行过程中的可应用性实验，以小型电加热锅炉为实验??对象，通过控制水质、实验温度、ｐＨ和流速来观察加热器温度曲线的变化情况，运行过??程如图２－３所示。进行九组正交实验水质参数如表２－３所示，测试系统每隔３０秒自动记??录加热器的壁温，锅炉控温时间持续２００ｈ，拟合锅炉在不同运行条件下所得的时间－温度??数据进行比较来研宂污垢热阻与结垢行为的关系。与本文设计的模拟装置相比，实际锅??炉循环水量大且为密闭系统，这使得加热器壁温可测量范围变大，更容易体现污垢热阻??的变化。??｜！７?；１?敗??￣￣￣ｊ??ｉ?…，十．Ｓ控ｉ??原水?〇?Ｈ－＼?ＩＩｈＩ?！?！?＾?ｍ?：??图２－３锅炉装置运行流程示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究[J]. 尹一铭,张一江,崔继方,柳鑫华,宋思佳,田竹青,王瀚琦,吴卫华. 工业水处理. 2019(08)
[2]快速沉淀法制备高分散高纯度球霰石晶体[J]. 陈佩圆,胡秀平,孙龙,周国安,任翔. 人工晶体学报. 2019(03)
[3]阻垢剂研究及应用进展[J]. 王语林,李常青,谷丽芬,韦清华,张鹏. 广东化工. 2018(09)
[4]工业循环水腐蚀结垢预测系统设计与实现[J]. 董超,李超,李晨光,张晓伟. 化工自动化及仪表. 2018(02)
[5]黏度法测定聚乙二醇分子量实验方法改进[J]. 洪琴,刘法英,李祖贵,杨普曾,殷悦,鲍晶莹,卢文清,钟爱国. 当代化工. 2017(12)
[6]聚N-马来酰甘氨酸的合成及其阻垢缓蚀性能的研究[J]. 姜源,陈丽玮,王平. 现代化工. 2017(12)
[7]关于GB/T 1576——2008《工业锅炉水质》标准修订项目情况说明[J]. 郭琳媛,王骄凌. 中国特种设备安全. 2017(06)
[8]主动温差激励状态下有机热载体锅炉的结垢检测技术研究[J]. 姚国平,余焕伟,郑小腾. 中国特种设备安全. 2015(10)
[9]腐殖酸钠阻垢性能评价方法研究[J]. 胡新华,马良杰,高红斌. 腐植酸. 2015(05)
[10]一种快速评价反渗透阻垢剂性能的方法——浊度法[J]. 刘娟,李茂东,杨麟,周柏青. 清洗世界. 2015(04)
博士论文
[1]聚环氧琥珀酸衍生物的合成及其阻垢缓蚀性能研究[D]. 柳鑫华.河北工业大学 2015
[2]新型污垢热阻在线监测装置的研发与应用研究[D]. 孙灵芳.华北电力大学（河北） 2004
[3]锅炉受热面污垢在线监测理论及应用[D]. 王建国.华北电力大学 2001
硕士论文
[1]聚合物硅垢阻垢剂的合成与性能研究[D]. 邱同同.山东大学 2019
[2]荧光示踪型水处理剂的合成与性能研究[D]. 李元镇.山东大学 2018
[3]高分子聚合物流变特性研究与应用[D]. 曾一芳.成都理工大学 2018
[4]大型锅炉燃烧系统的支持向量机建模方法的研究[D]. 谢碧霞.华北电力大学 2018
[5]ESA/IA/AMPS共聚物的合成及其与磁场、静电场协同阻垢作用研究[D]. 高美玲.河北工业大学 2017
[6]绿色聚合物阻垢剂的合成及其阻垢性能的研究[D]. 王娅.武汉工程大学 2016
[7]绿色膜用阻垢剂的制备与评价研究[D]. 昌诚.山东建筑大学 2015
[8]聚环氧琥珀酸的改性及其阻垢机理的研究[D]. 安良海.内蒙古工业大学 2014
[9]锅炉钢材腐蚀破坏及机理研究[D]. 刘炳伟.郑州大学 2013
[10]阻钙垢聚合物的合成与性能研究[D]. 邹玮.长江大学 2013
本文编号：3441435
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２工业锅炉汽水循环图??１－锅炉，２－省煤器，３－除氧器，４－给水泵，５－热交换器，６－给水箱，７－钠离子交换器，８－原水泵??
２实验部分??ｒ——??４?＼?＝＝＾＾－３??醒神■?Ｍｓｐｌｉｌ?■?屋??５?１?■ｓｌｉＭ．ＭｓｉｉＫＩ??图２－１污垢热阻动态测评装置图；１－水温探头，２－加热管壁温探头，３？加热管，４－壁温显示器，５－水??温控制器??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｆｏｕｌｉｎｇ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；?１－?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ，?２－??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｉｐｅ，?３－ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｉｐｅ，?４－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙ，?５－?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ??２．２．２污垢热阻法??用标准浓度的氯化钙溶液调节实验水样硬度。加入适量实验水样于２Ｌ烧杯中，标记??初始液面刻度。按设计的污垢热阻测量装置（图２－１）搭建，设置控温器实验水样温度为??８０°Ｃ，加热管和水样测温探头的位置固定，另一温度探头固定于管壁槽内用以测壁温，??开始实验。并每隔１小时加入实验水样补充蒸发所损失的水量。每隔２小时记录一次温??度变化过程，由于整个装置为敞开体系，温度控制器的控温存在一定的温度感应范围，??将到其最低温感温度，控温器开始加热，当水温达到其最高温感温度，则停止加热，是以??整个实验过程就是一个不断升温－降温的温度变化过程，温度数据按２．２．４所述三点法记??录（每次记录温度时烧杯中实验水样液面刻度保持一致），并按传热模型计算污垢热阻变??化，从而得以监测评价整个实验过程结垢变化情况。??２．２．３测评装置的稳定性评价??选用去离
?２实验部分???Ｔ／°Ｃ?Ａ??：：翁八ｉ??！?Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??〇１?：?！?？?ｏ１?１?？??七１?＾２?ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??图２－２测评装置的温度数据曲线（左）；锅炉实际运行温度曲线（右）??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ（ｌｅｆｔ）；?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｂｏｉｌｅｒ?ａｃｔｕａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??ｄａｔａ（ｒｉｇｈｔ）??２．２．６锅炉实际运行测评??通过动态测评装置对污垢热阻法用于测量水质硬度参数和监测加热器结垢行为的可??行性进行验证，而后再将此方法用于监测锅炉实际运行过程中的结垢导致的加热器表面??温度变化情况来评价污垢热阻法在工业生产中的可应用潜力。??验证污垢热阻法在锅炉实际运行过程中的可应用性实验，以小型电加热锅炉为实验??对象，通过控制水质、实验温度、ｐＨ和流速来观察加热器温度曲线的变化情况，运行过??程如图２－３所示。进行九组正交实验水质参数如表２－３所示，测试系统每隔３０秒自动记??录加热器的壁温，锅炉控温时间持续２００ｈ，拟合锅炉在不同运行条件下所得的时间－温度??数据进行比较来研宂污垢热阻与结垢行为的关系。与本文设计的模拟装置相比，实际锅??炉循环水量大且为密闭系统，这使得加热器壁温可测量范围变大，更容易体现污垢热阻??的变化。??｜！７?；１?敗??￣￣￣ｊ??ｉ?…，十．Ｓ控ｉ??原水?〇?Ｈ－＼?ＩＩｈＩ?！?！?＾?ｍ?：??图２－３锅炉装置运行流程示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究[J]. 尹一铭,张一江,崔继方,柳鑫华,宋思佳,田竹青,王瀚琦,吴卫华. 工业水处理. 2019(08)
[2]快速沉淀法制备高分散高纯度球霰石晶体[J]. 陈佩圆,胡秀平,孙龙,周国安,任翔. 人工晶体学报. 2019(03)
[3]阻垢剂研究及应用进展[J]. 王语林,李常青,谷丽芬,韦清华,张鹏. 广东化工. 2018(09)
[4]工业循环水腐蚀结垢预测系统设计与实现[J]. 董超,李超,李晨光,张晓伟. 化工自动化及仪表. 2018(02)
[5]黏度法测定聚乙二醇分子量实验方法改进[J]. 洪琴,刘法英,李祖贵,杨普曾,殷悦,鲍晶莹,卢文清,钟爱国. 当代化工. 2017(12)
[6]聚N-马来酰甘氨酸的合成及其阻垢缓蚀性能的研究[J]. 姜源,陈丽玮,王平. 现代化工. 2017(12)
[7]关于GB/T 1576——2008《工业锅炉水质》标准修订项目情况说明[J]. 郭琳媛,王骄凌. 中国特种设备安全. 2017(06)
[8]主动温差激励状态下有机热载体锅炉的结垢检测技术研究[J]. 姚国平,余焕伟,郑小腾. 中国特种设备安全. 2015(10)
[9]腐殖酸钠阻垢性能评价方法研究[J]. 胡新华,马良杰,高红斌. 腐植酸. 2015(05)
[10]一种快速评价反渗透阻垢剂性能的方法——浊度法[J]. 刘娟,李茂东,杨麟,周柏青. 清洗世界. 2015(04)
博士论文
[1]聚环氧琥珀酸衍生物的合成及其阻垢缓蚀性能研究[D]. 柳鑫华.河北工业大学 2015
[2]新型污垢热阻在线监测装置的研发与应用研究[D]. 孙灵芳.华北电力大学（河北） 2004
[3]锅炉受热面污垢在线监测理论及应用[D]. 王建国.华北电力大学 2001
硕士论文
[1]聚合物硅垢阻垢剂的合成与性能研究[D]. 邱同同.山东大学 2019
[2]荧光示踪型水处理剂的合成与性能研究[D]. 李元镇.山东大学 2018
[3]高分子聚合物流变特性研究与应用[D]. 曾一芳.成都理工大学 2018
[4]大型锅炉燃烧系统的支持向量机建模方法的研究[D]. 谢碧霞.华北电力大学 2018
[5]ESA/IA/AMPS共聚物的合成及其与磁场、静电场协同阻垢作用研究[D]. 高美玲.河北工业大学 2017
[6]绿色聚合物阻垢剂的合成及其阻垢性能的研究[D]. 王娅.武汉工程大学 2016
[7]绿色膜用阻垢剂的制备与评价研究[D]. 昌诚.山东建筑大学 2015
[8]聚环氧琥珀酸的改性及其阻垢机理的研究[D]. 安良海.内蒙古工业大学 2014
[9]锅炉钢材腐蚀破坏及机理研究[D]. 刘炳伟.郑州大学 2013
[10]阻钙垢聚合物的合成与性能研究[D]. 邹玮.长江大学 2013
本文编号：3441435
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