长效钢水热管的开发研究与工业应用.pdfVIP

2005年全国石油和化学工业动力技术(设备)交流研讨会论文集 长效钢—水热管的开发研究与工业应用 周丽纯1 颜祥富 刘群 (长炼设备研究所有限公司湖南岳阳414012) 摘要：碳钢一水热管在使用过程中不凝气的积聚是常见的问题。通过近几年的研究，成功地开发 出一种既适合于中温又适用于常温的不凝气消除技术。用该技术生产的长效钢一水热管，已成功的 进行了工业应用。在相同热管数量下，热风平均温度提高20℃以上，节能效果明显；而使用寿命是 普通热管两倍以上。其性能己基本达到铜材的效果，但成本较铜材大幅降低．取得了节能、降本增 效的双重目的。 关键词： 热管不凝气消除剂研究应用 1前言 八十年代以来，由于热管技术的高速发展，热管换热器在工业上得到了广泛的使 用。然而，钢一水不相容性使热管使用寿命受到限制，无法满足工业应用的要求，为此， 国内外的科研人员一直在探究一种较好的解决办法。目前，最好的方法是在碳钢管内壁 采用化学液钝化、工质中添加氧化型缓蚀剂的基础上再加用氧化除氢技术。 采用氧化除氢技术在线消除热管内不凝气体，是国内、外研究者都在进行的一项研 究课题，但必威体育精装版研究的氧化除氢技术所要求的反应温度比较高一般在90℃以上，最低不 得低于65℃。而在石化行业应用碳钢．水热管最多的是工艺加热炉的空气预热器，一般 加热炉的排烟温度在170℃～180℃或更低，空气入口温度20℃左右，现有的氧化除氢 技术应用效果不明显。 针对上述问题，开发研制一种既能在中温下又能在常温下有效地消除热管内不凝气 体(氢气)的消除剂，将大大提高钢水热管的工作可靠性和使用寿命。为此我们开始进 行了这一实用技术的开发及应用研究，已达到预期效果。 2不凝气体消除剂的反应机理 所研制的不凝气体的消除剂由电极电位为正值的多种氧化剂复合而成，这凿物质具 备以下性质：在碳钢一水热管的正常工件温度下不会自行分解，但容易被还原；还原后 的产物无腐蚀、无毒；成本较低，存在量大，不与水蒸汽起反应；能与氢发生反应，反 应后产物无毒、无腐蚀，能与热管内管壁和工质很好相容。复配后由于协同增效，氧化 除氢性能比单一组分有了极大的改善；通过吸附作用，加快了不凝气体与消除剂的大面 积接触，促进了反应进程的快速进行。 1周丽纯，湖南岳阳长炼设备研究所有限公司工程师，从事冷换设备及空气预热器强化传热研究．加 热炉监测及故障诊断。曾多艇获得省部级科技成果进步三等奖，己发表论文十余篇。 2005年全国石油和化学工业动力技术(设备)交流研讨会论文集 3试验研究 3．1试验室研究情况 试验室研究经历了热态单剂试验、热态复配试验、热态复配改进试验等三个不同的试验 过程，最终我们获得了最优的不凝气体消除剂的配方组成。强化试验结果见附图1、2。 附图．1 热管热态对比试验结果 2005年全国石油和化学工业动力技术(设备)变流研讨会论文集 管在运行过程中冷却端温度无明显变化，而普通热管端部出现明显的低温区即不凝气聚 积区，两种热管等温性能相差明显；再从趋势图来看，试验启动时，长效热管始末点温 差为8℃，普通热管温差为IOC，二者相差不大，运行约70小时后，普通热管始末端 两点温差达到最大值51℃，其后基本趋于稳定；而长效热管在整过试验过程，温差在8～ lO。C范围内波动，尢明显变化，说明／卜凝气体消除剂在线去除不凝气的效果明显。 附图．2 酸性工质热管冷态、热态对比试验结果 2008年垒国石’油和化学工业动力技术(设各)交流研讨会论文集 为了考察常温下不凝气体消除剂的使用效果，我们在热管工质内加入适量的酸，让 其在常温下就能产生不凝气体。新型长效钢 水热管与普通热管制作后同时静放1个月 再进行热态试验，试验结果见附图一2。从趋势图来看，试验一开始普通热管始末点温差 为80。C左右，而新型长效热管始末点温差只有7℃左右；再从红外热像图看，新型长效 热管等温性能极好，仍无不凝气聚积区，而普通热管有明屦的低温区，即不凝气聚积区， 说明该消除剂在低温下对不凝气就有很好的去除效果。 3．2工业应用情况 此课题完成试验室研究工作之后，我们于2003年5月开始，在长岭分公司1联合、 铂重整；巴陵分公司环己酮部、合成氨部进行了工业应用。 3．2．1 巴陵分公司环己酮部 2003年5月在设备大检修时，对炉3001热管空气预热器原用的萘管改为长炼设备 研究所有限公司生产的新型长效钢一水热管，投用两年来，使用情况满意，节能效果明 显。改造前后，炉子操作参数变化情况见表1。 表1 巴陵分公司环己酮部炉3001操作参数变化情况 排烟温度 热风温度 炉实际负荷 燃料耗量 测试时间 (℃) (℃) (KW) (T／h) 2002．9 244 80 22204 1872 2003．5 189 186 24681 2080 2005．4 199 185