[发明专利]一种利用回流稀释扰动减缓热水锅炉结垢的方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于锅炉设备领域，特别是提供了一种缓解、减少结垢的方法与装置。

背景技术

污垢是换热设备运转一个时期后，在传热面上产生的一层固体附着物。产生污垢的主要原因是由于溶质及有机物在换热表面上的析出及附着。锅炉换热管内壁结垢是影响工业生产的一个严重问题。结垢(或成垢)对换热设备的影响主要有两个方面：(1)由于污垢层的导热系数很低，从而增加了传热热阻，降低了换热设备的传热效率；(2)污垢层的形成，减少了换热设备中流体通道的过流面积，导致流动阻力增大，从而消耗更多的泵功率。2007年日本、德国、英国及美国等发达国家由于污垢所带来的损失均高达当年国内生产总值的0.25％，全世界(不包括东方)炼油厂每年因结垢而造成的经济损失达44亿美元。

目前，许多国家都在研究结垢的处理问题。1974年西德最早使用的是获得了专利技术的旋转螺旋线强化传热和防垢的技术，就是在管壳式换热设备的每根传热管内设置一个转动螺旋线来刮扫内壁污垢，这种技术的缺点是结构复杂，需要外部驱动力，除垢功能单一，移植性较弱。20世纪60-70年代以来，研究者开始探索把多相流态化技术引入防、除垢过程，通过在换热装置加入一定种类、浓度、粒径的惰性固体颗粒的方法达到强化传热和防、除垢的目的，取得了明显效果，这种技术需要安置复杂的颗粒添加设备和持续的固体颗粒供给，成本高，经济性较差。基于美国DIALOG系统数据库对相关传热表面清洗的1325件世界专利进行的统计分析结果表明，机械方法占清洗污垢方法的大部分，化学方法约占25％，物理方法只占2％左右。应用较多的机械方法有往复式机械法、旋转式机械法、振动机械法、喷丸清洗、射流清洗、固体颗粒流态化清洗等除垢方法，常用的化学方法有碱洗、酸洗、氨洗、专用溶剂清洗、燃烧除垢等；物理方法则有变形除垢法、磁化处理、静电处理等。如对于油田掺输系统的热水锅炉结垢问题，常采用机械疏通方式，每2-3个月一次的频繁清洗需要投入大量的人力、物力和财力，特别是在大庆、辽河油田，冬季的清洗工作异常艰苦。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用回流稀释扰动进行锅炉减垢的方法与装置，以延长管子产生结垢堵塞的时间，延长设备使用周期，提高锅炉热效率和减少除垢维修次数。

对于水加热过程中的结垢现象，主要影响因素有以下几个方面：

(1)被加热水中的离子浓度，结垢随离子浓度的增加而加重；

(2)水的流速，随流态(层流或紊流)的不同对结垢的影响也不同；

(3)加热温度，水的加热温度越高、管壁温度越高，结垢就越严重。

另外，水在管中加热的温度分布对结垢也有很大影响。水的进出口温差越大，沿管程结垢越不均匀，越容易造成因局部快速结垢而过早造成管路堵塞，设备使用周期缩短。结垢严重区域多发生在接近换热管段出口处，对于油田掺输系统热水锅炉，此区域水温近50℃，水中的Ca²⁺和HCO₃^-成垢趋势急速增强，水质转为强结垢性水质导致换热管出口严重堵塞，CaCO₃垢大量沉积在管段出口处，导致管段出口严重堵塞，出口水压严重不足。

一种利用回流稀释扰动技术进行锅炉减垢的方法，其特征是在锅炉进出口之间增加回流旁通管，使部分锅炉水通过旁通管循环回流至锅炉入口处与新的锅炉入口水掺混后进入锅炉内。

一种利用回流稀释扰动技术进行锅炉减垢的装置，包括：锅炉1、第一阀门2、增压水泵3、回流旁通管4、锅炉入口段5、锅炉出口段6、循环水泵7、第二阀门8、第三阀门9、单向阀10。来水经过增压水泵3增压后达到锅炉入口压力，通过第二阀门8进入锅炉1加热，经过锅炉加热后的高温热水经锅炉出口段6送出锅炉。在锅炉进出口之间增加回流旁通管，使部分锅炉水通过旁通管循环回流至锅炉入口处与“新水”掺混后进入锅炉内再加热。回流旁通管内的水循环采取“泵前循环”和“泵后循环”两种形式：在泵前循环方式下，安装回流旁通管4连接增压水泵3的前段和锅炉出口段6，回流旁通管4上安装单向阀10；在泵后循环方式下，安装回流旁通管4连接锅炉入口段5和锅炉出口段6，回流旁通管4上安装循环水泵7和单向阀10。

第一阀门2、第二阀门8、第三阀门9、单向阀10与管道间的连接均采用法兰或螺纹连接，热水锅炉1、增压水泵3、循环水泵7与管道的连接采用法兰连接。回流旁通管4中的水流量通过调节单向阀10控制，回流旁通管直径和长度根据锅炉和现场实际情况确定。