超聲波除垢技術(shù)論文

　　現(xiàn)在舉不清洗有很多種方法，其中就有超聲波除垢技術(shù)。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的超聲波除垢技術(shù)論文，僅供參考!

　　超聲波除垢技術(shù)論文篇一

　　超聲波防垢除垢技術(shù)在電廠凝汽器的應(yīng)用

　　摘要：超聲波技術(shù)以其除垢、防垢、防腐、提高換熱效率、殺菌滅藻、環(huán)保節(jié)能等杰出的性能在電廠凝汽器清洗方面得到 應(yīng)用并將得到大面積推廣。

　　關(guān)鍵詞：超聲波;防除垢

　　目前大部分發(fā)電廠的凝汽器清洗一般采用化學(xué)清洗(酸性)、膠球清洗或者停機(jī)后 機(jī)械清洗的方法。采用上述方法不但會浪費人力、物力，還可能造成凝汽器銅管的表面受損，而且破壞生態(tài) 環(huán)境。另外在清洗之后水垢還會重新產(chǎn)生，反復(fù)造成電廠燃煤的損失，增加生產(chǎn)經(jīng)營成本。

　　一、KSD超聲波防除垢原理和特性簡介

　　KSD超音頻脈沖防垢、除垢設(shè)備的防垢除垢機(jī)理是純物理特性。超音頻脈沖電信號功率放大后經(jīng)磁致轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生加速度是重力加速度3000倍的超音頻脈沖機(jī)械振動，由于轉(zhuǎn)換器安裝在凝汽器外殼上并正對管板，振動就由管板傳給管束上，造成水中垢質(zhì)不易附著在管壁上，起到防垢作用。另外當(dāng)超聲波由結(jié)垢的熱交換管金屬外表面向里傳播時，即會引起板結(jié)在金屬換熱界面上的垢質(zhì)跟隨金屬同步振動，但由于垢質(zhì)性態(tài)和彈性阻抗和金屬不同，垢質(zhì)與金屬之間會在相鄰界面上形成剪切作用，導(dǎo)致板結(jié)在金屬管上的垢質(zhì)疲勞、裂紋、疏松、破碎而脫落，起到除垢作用。同時，受到超聲波激振的液體介質(zhì)，能將其中的溶解氧包圍封鎖，這就切斷了微生物進(jìn)行生命活動所需的氧氣，從而達(dá)到了殺菌滅藻的目的。

　　二、現(xiàn)場應(yīng)用分析

　　以某熱電廠2臺25MW機(jī)組配套的N-2000-2型凝汽器為例進(jìn)行分析：

　　1、相關(guān)數(shù)據(jù)采樣:

　　2、結(jié)垢現(xiàn)狀：鐵離子、鈣鎂離子，硬垢，結(jié)垢速度較快。垢質(zhì)成分分析結(jié)果如下：

　　3、冷卻水源： 4月--10月取自涼水塔(補(bǔ)水為深井水);11月--次年3月為供暖回水。

　　4、成垢的原因分析：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要因為當(dāng)?shù)厮|(zhì)硬度非常大，又風(fēng)沙大，運行不久塔內(nèi)就會沉積大量的灰塵和泥垢。另外，由于積水池有限，塔內(nèi)沉積的泥土、雜質(zhì)等來不及沉淀就回到循環(huán)水中，這些泥垢在凝汽器銅管內(nèi)壁附著，致使銅管結(jié)垢。冬春季利用循環(huán)水供熱，供暖回水水溫一般在 40~50℃之間，熱用戶暖器中的鐵銹以及難溶鹽類物質(zhì)如CaCO3、MgCO3 等由于水溫高而結(jié)晶析出附著于凝汽器銅管換熱面上，形成質(zhì)地較為堅硬的水垢。另一方面，循環(huán)冷卻水水溫和 PH 值都適合大多數(shù)微生物的繁殖生長，并且隨著循環(huán)冷卻水的不斷循環(huán)蒸發(fā)，水中的營養(yǎng)源也隨之增加，更促使微生物大量繁殖。微生物與污泥摻混在一起，形成生物粘泥，并最終形成生物垢。

　　三、防除垢設(shè)備應(yīng)用技術(shù)方案

　　1、KSD防除垢設(shè)備數(shù)量選擇

　　1、防垢、除垢能力計算：現(xiàn)以KSD 設(shè)備的相關(guān)參數(shù)為例分析，1個轉(zhuǎn)換器可以去除50 -80m2換熱面積的水垢，鑒于該凝汽器銅管的結(jié)垢為硬垢，所以取下限，取1個轉(zhuǎn)換器可以去除50m2換熱面積的水垢，一臺機(jī)器帶6個轉(zhuǎn)換器，即一臺KSD機(jī)器能除300 m2換熱面積的水垢。

　　2、設(shè)備數(shù)量選擇： 該N-200-2凝汽器的總換熱面積是2000 m2，需要KSD主機(jī)的數(shù)量2000 m2÷300 m2/臺≈6臺。即一臺凝汽器共需KSD型主機(jī)6臺。

　　2、機(jī)器安裝

　　(1)主機(jī)：

　　N-2000-2凝汽器共配備6臺主機(jī)，每臺主機(jī)分別安裝在凝汽器基礎(chǔ)附近。用戶需將每臺防除垢裝置的電源線AC220V±10%接至主機(jī)。

　　(2)轉(zhuǎn)換器：

　　每臺凝汽器安裝6臺KSD防除垢主機(jī)箱，共配置36只轉(zhuǎn)換器。其中：前管板處18只;后管板處18只。轉(zhuǎn)換器位置均布凝汽器管板整個弧段。轉(zhuǎn)換器焊在凝汽器的殼體并正對管板位置上，這樣轉(zhuǎn)換器直接和凝汽器殼體緊密連接，以減少能量的損失。

　　四、預(yù)測效果

　　1、一般條件下：

　?、湃绨惭b防除垢裝置前未經(jīng)過任何防、除垢處理，投入使用后，垢層不再增加，原有垢層逐漸脫落，直至實現(xiàn)動態(tài)無垢化運行。

　?、迫绨惭b防除垢裝置前先進(jìn)行徹底的化學(xué)清洗除垢，投入使用后即可達(dá)到動態(tài)無垢化運行。

　　2、實現(xiàn)了在線防垢和除垢同步進(jìn)行，不再需要停產(chǎn)進(jìn)行化學(xué)清洗和用其它方法除垢。

　　3、由于傳熱表面產(chǎn)生的高速微渦，破壞了介質(zhì)的隔熱層，提高了傳熱效率，保持系統(tǒng)暢通，降低循環(huán)水泵電耗。

　　4、減少了由于結(jié)垢而造成的垢下腐蝕及氧化銹蝕，保證了設(shè)備運行的安全性，延長了設(shè)備的使用壽命。

　　5、使用期間不需任何維護(hù) 工作。

　　五、綜合 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　1、端差對效益的影響

　　現(xiàn)以某熱電廠25MW機(jī)組為例，裝配N-2000-2型凝汽器，正常運行中凝汽器端差控制在5℃以內(nèi)，運行一段時間后，凝汽器端差就升高到9℃左右，嚴(yán)重影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行。

　　造成端差大的主要原因是循環(huán)水中的污泥、微生物和溶于水中的碳酸鹽以及供暖水中的鐵銹析出附在凝結(jié)器銅管水側(cè)產(chǎn)生水垢，形成很大的熱阻，使傳過同樣熱量時傳熱端差增大，凝結(jié)器排汽溫度升高，真空下降。

　　根據(jù)N-2000-2型凝汽器熱力計算說明書查得：其設(shè)計傳熱端差為5℃。經(jīng)測試機(jī)組的平均傳熱端差為9 ℃左右，較設(shè)計值大5 ℃。

　　根據(jù)公式tz = t1+ △t+ δt，

　　式中：tz：凝汽器排汽溫度?！?/p>

　　t1：循環(huán)水入口溫度，取20 ℃，

　　△t：循環(huán)水在凝汽器中的溫升，取13 ℃，

　　Δt：凝汽器端差，取9℃，

　　則： tz=42.14 ℃。對應(yīng)的排汽壓力，Pk′=-0.085 MPa。

　　由于端差增大5 ℃，使汽輪機(jī)熱耗率增加1.69%，供電煤耗增加8.31g/kW·h(標(biāo)煤)。

　　經(jīng)計算，機(jī)組發(fā)電煤耗率增加8.31g/kW·h(標(biāo)煤)，年多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1795噸，標(biāo)煤按800元/T計算，折合人民幣約144萬元，對電廠的經(jīng)營影響很大。按此計算，若KSD防除垢設(shè)備運行10年，可為電廠節(jié)約1440萬元的生產(chǎn)經(jīng)營費用。

　　2、真空對效益的影響

　　以某熱電廠為例，機(jī)組為2臺25MW機(jī)組，1號機(jī)組安裝了KSD除防垢設(shè)備，2號沒有安裝，運行中兩臺機(jī)組真空相差較大，今年2月一般相差最低4%最高10%，1號機(jī)組真空在94KPa，2號機(jī)組真空不到90KPa。熱耗一般在13000kj/kwh。保守估算真空相差2%計算，根據(jù)《火電廠節(jié)能工程師培訓(xùn)教材》介紹的實驗數(shù)值：真空每降低1%，影響汽輪機(jī)熱耗率增加0.86%，真空降低2%，影響熱耗率增加1.72%，影響供電煤耗增加6.97 g/kW·h(標(biāo)煤)。每臺機(jī)組可節(jié)省的熱量為13000*1.72%=223.6kj/kwh

　　1、節(jié)省熱量每年多發(fā)電創(chuàng)造的產(chǎn)值為：(13604-熱量轉(zhuǎn)化為電能的系數(shù))

　　330天*24h/天*25000kw/h*223.6kj/kwh=44272800000kj

　　44272800000kj/13064kj/kwh*0.4=135.5566442萬元

　　2、每年清洗銅管兩次，每次費用10萬元，共20萬元。

　　每年多創(chuàng)效益135+20=155萬元

　　KSD防除垢設(shè)備每臺投資76萬元，運行6個月節(jié)約的成本就可收回購置該設(shè)備的全部費用。KSD防除垢設(shè)備設(shè)計壽命在10年以上，本公司產(chǎn)品質(zhì)保2年終身免費維護(hù)，本產(chǎn)品不遇外界損壞，故障率極低，電耗低，每臺主機(jī)的功率只有240w，該設(shè)備的應(yīng)用不僅有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的意義，而且具有積極的 社會意義，也是構(gòu)建節(jié)約型社會的一種有效技術(shù)手段。

　　超聲波除垢技術(shù)論文篇二

　　超聲波防除垢技術(shù)在水冷坩堝中的應(yīng)用

　　1 水冷紫銅坩堝結(jié)垢特點及危害

　　水冷紫銅坩堝是鈦材真空熔煉的的關(guān)鍵設(shè)備之一，根據(jù)調(diào)查顯示我公司所有的水冷坩堝都存在結(jié)垢問題，結(jié)垢后的水冷紫銅坩堝換熱效率下降50%，并且紫銅坩堝容易發(fā)生變形，每年給我公司帶約為600～800萬人民幣的經(jīng)濟(jì)損失。

　　1.1 結(jié)垢特點

　　鈦材在熔煉過程中，熔池的溫度達(dá)到1700℃，鈦溶液在坩堝中需要結(jié)晶，就需要通過紫銅坩堝的換熱能力，降低鈦溶液的內(nèi)能。由于紫銅坩堝的工作溫度較高，導(dǎo)致垢質(zhì)大量析出。根據(jù)測量得：紫銅坩堝每月的結(jié)垢厚度約為0.7～0.8mm，需要每月進(jìn)行清洗除垢，否則會因水垢太厚，換熱效率太低而無法進(jìn)行使用。

　　1.2 結(jié)垢后的危害

　　1.2.1 增大能耗

　　結(jié)垢后的紫銅坩堝導(dǎo)熱系數(shù)較小，使得換熱性能下降。而且垢層的存在減小了冷卻水的流通面積，增加了流動阻力，直接導(dǎo)致了動力設(shè)備能耗的增加。

　　1.2.2 增加生產(chǎn)銅坩堝維護(hù)成本

　　為了補(bǔ)償結(jié)垢后紫銅坩堝傳熱能力降低的問題，需要在設(shè)計紫銅坩堝換熱時增加水流量，使得冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的水泵功率增加，增加了電能的損耗。

　　1.2.3 縮短紫銅坩堝壽命

　　由于結(jié)構(gòu)問題，紫銅坩堝的換熱效率降低，使坩堝一直處于高溫工作狀態(tài)，紫銅坩堝容易發(fā)生熱應(yīng)力變形。變形后的紫銅坩堝造成熔化后的鈦錠難以順利取出，造成坩堝報廢。

　　2 超聲波防除垢的工作原理

　　超聲波的輻射能對被處理液體介質(zhì)直接產(chǎn)生大量的空穴和氣泡，也就是把液體拉裂而形成無效極微小的局部空穴，當(dāng)這些空穴氣泡破裂或互相擠壓時，產(chǎn)生一定范圍的強(qiáng)大的壓力峰，這一強(qiáng)匿力峰能使積垢物質(zhì)粉碎懸浮于液體介質(zhì)中，并使已生成的積垢層破碎使其易于脫落，這就是超聲波的空化效應(yīng)。當(dāng)超聲波由金屬外表面向里傳播時，即會引起金屬界面上的垢質(zhì)跟隨金屬振動。但由于垢質(zhì)的性態(tài)和彈性阻抗不同，垢質(zhì)與金屬會在換熱界面上形成剪切應(yīng)力作用，導(dǎo)致金屬換熱界面上的垢質(zhì)層疲勞、裂紋、疏松、破碎而脫落，這就是超聲波的剪切效應(yīng)。

　　3 常用防垢技術(shù)與超聲波防除垢技術(shù)的比較

　　目前工業(yè)領(lǐng)域運用較多的傳統(tǒng)防垢技術(shù)主要有阻垢劑、離子交換及高頻磁場技術(shù)，這些技術(shù)的優(yōu)點是能實現(xiàn)在線防垢，缺點是防垢不徹底，仍需進(jìn)行定期除垢，設(shè)備仍處于帶垢運行狀態(tài);同時需要輔助設(shè)備，使得成本增加。

　　傳統(tǒng)的除垢方法主要有酸洗、堿洗的化學(xué)方法，機(jī)械清洗以及膠球系統(tǒng)。酸洗和堿洗方法除垢，可以清除比較細(xì)致，但是會對紫銅坩堝造成一定的腐蝕，清洗后的液體排放還會造成對環(huán)境的二次污染;并且如果水垢比較厚時，需要較長時間進(jìn)行浸泡，嚴(yán)重影響熔煉設(shè)備的運行率;同時清洗時需要大量的水，造成水資源的浪費。機(jī)械清洗雖然對水垢的厚度沒有要求，清理的也比較徹底，但需設(shè)計制造專門的水垢清理設(shè)備，在清理的過程中還需要專人操作，并且需要在熔煉設(shè)備切換條件下進(jìn)行，影響了正常生產(chǎn)，增加了清理成本。與傳統(tǒng)的除垢技術(shù)相比，超聲波除防垢技術(shù)有以下優(yōu)點：

　　3.1 使用超聲波防除垢技術(shù)，不需要進(jìn)行酸、堿洗清理污垢，會延長紫銅坩堝的使用壽命。

　　3.2 使用超聲波防除垢技術(shù)，減少了熔煉設(shè)備切換紫銅坩堝的次數(shù)，減少了設(shè)備的停機(jī)時間。

　　3.2 從提高生產(chǎn)效率、消除化學(xué)除垢和提高機(jī)械設(shè)備壽命計算，超聲波防除垢技術(shù)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　3.4 超聲波防除垢技術(shù)，不對環(huán)境造成危害，具有較好的社會效益。

　　4 超聲波防除垢的安裝方法及節(jié)能分析

　　4.1 超聲波設(shè)備的安裝

　　我公司應(yīng)用的c-5000型防垢器主要由超聲波功率發(fā)生器、傳輸電纜和裝于冷卻水外水套的壓電式換能器組成如圖1所示。功率發(fā)生器機(jī)箱安裝在安裝熔煉設(shè)備的下爐室位置，將換能器安裝在冷卻水的外水套上如圖1所示。

　　4.2 超聲波防除垢設(shè)備的應(yīng)用效果分析

　　針對我公司對水冷坩堝污垢治理情況進(jìn)行調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)，超聲波防除垢技術(shù)的應(yīng)用切實地解決了我公司水冷紫銅坩堝的結(jié)垢問題，提高了傳熱效率，降低了能耗，減少了環(huán)境污染，同時給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)收益。以下是引用了超聲波防除垢技術(shù)，并且對安裝設(shè)備前后運行參數(shù)進(jìn)行跟蹤調(diào)查。

　　圖3 是安裝超聲波以前每個月清理時的實物照片，水垢的平均厚度約為≥0.4mm，并且十分堅硬;圖4 是安裝超聲波以后的每個月觀察時的照片，水垢的平均厚度≤0.1mm。由以下的兩個照片對比觀察：安裝前的水垢每月的積累的水垢厚度嚴(yán)重影響了生產(chǎn)，必須停機(jī)清理;而安裝超聲波后的水垢符合生產(chǎn)要求，不用停機(jī)清理。由以上的分析可知安裝超聲波以后，紫銅坩堝表面的水垢符合生產(chǎn)要求，減少了停機(jī)時間。

　　5 結(jié)束語

　　如何有效的防、除垢，已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題，這個問題的解決將是節(jié)能減排的新突破點。目前的方法也很多，酸洗、堿洗、阻垢劑、機(jī)械清洗等，但其在不同程度上增加了成本，有的還會造成環(huán)境的二次污染。與傳統(tǒng)方法相比，超聲波防除垢技術(shù)是一種高效、環(huán)保的先進(jìn)技術(shù)，具有廣闊的市場潛力，而且我公司的應(yīng)用案例表明，超聲波防除垢技術(shù)能去的良好的節(jié)能減排的效果。