超声波防除垢技术的工业应用

　　1换热器结垢的危害

　　换热设备是工农业生产以及日常生活中广泛应用的设备。Steinhagen对新西兰1100家企业的3000台各种类型换热器的调查表明,90%以上的换热器都存在结垢问题。而结垢造成的能源浪费和经济损失是相当严重的,Garrett-Price对美国在换热器结垢方面带来的经济损失进行了估计,约为80亿~100亿美元,结垢给发达工业国家造成的损失平均占国民生产总值的0.3%;对我国这样的发展中国家,结垢使得换热器的运行效率下降50%。具体在工业生产中,结垢所带来的危害主要体现在如下方面。

　　(1)增大能耗。

　　污垢的导热系数较小,污垢的存在使得换热设备的传热性能下降。而且垢层的存在减小了换热介质的流通面积,增加了流动阻力,直接导致了动力设备能耗的增加。

　　(2)增加污染排放。

　　因设备结垢导致换热器的传热效率降低,能耗增加,而每多增加1吨标准煤的能耗,就会增加2.6t二氧化碳、8.4kg二氧化硫、7.6kg氮氧化合物排放到环境中,进而造成污染。与此同时,由于结垢需要对换热设备进行定期清洗,而化学清洗后的酸液等直接排放会对环境造成二次污染。

　　(3)增加生产投资及设备维护成本。

　　为了补偿污垢导致的传热能力降低,需要在换热器设计时增设换热面积,使得换热设备金属耗量增加。通常情况下,污垢使得换热设备设计面积增加10%~50%。例如,通过对吉林热电厂的计算分析发现:100MW和200MW的凝汽器的冗余面积占总传热面积的比例分别高达31%和23%,而由此带来的额外费用达到了124万元和184万元,这使得企业的设备投资成本增大许多。为了保证停机清洗时生产的正常运行,需要增加备用换热设备进行替换,这两方面使得生产的初投资成本增加。同时为了避免结垢和垢质清洗的方便性,对用材和工艺要求比较严格,还需购置清洗设备,定期进行清洗,这些都使后期设备维护的成本大大增加。

　　(4)降低产品产量下降。

　　由于定期对换热设备的污垢进行停产清洗,延长生产周期,即使切换到副生产线也会影响到运行的稳定性,导致产品质量降低,产量减少。通过对抚顺石化的调查可知,主生产线停机切换到副生产线时,每小时产值净减少15万元,可见其对企业造成的经济损失是相当严重的。

　　(5)缩短垢下腐蚀设备寿命。

　　污垢使得传热性能恶化,传热面温度过热,引发鼓泡、裂纹、爆管等安全事故。据不完全统计,由于结垢和水质造成的锅炉事故占60%以上。而且结垢会引发垢下腐蚀损伤,造成设备穿孔泄漏,缩短设备使用寿命。

　　2常用除垢技术