高郵市秦郵儀器化工有限公司
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電加熱換熱器
發布者:admin 發布時間:2019-07-29 14:13 閱讀:次 【字體:

一、   概述
隨著我國石油、化工、冶金、紡織、電力工業的發展,大型冷卻循環水系統的使用越來越廣泛,由此引起循環水在系統中的腐蝕、結垢的矛盾越來越突出。為保證大型循環冷卻水系統的正常運轉和連續生產,必須有效地對循環水系統的結垢、腐蝕等情況進行監測,從而評定出最佳的水處理方案。由于大規模冷卻循環水的水質穩定劑配方的好壞直接影響到換熱器的換熱效率及管道的腐蝕狀況、維修周期、能源消耗等諸多方面,因此使用智能監測換熱器就具有特別重要的意義。它不僅可以直觀地反應出現場的水質實際情況,而且可以對現場水質穩定劑的配方篩選進行指導。
   由我公司研制并生產的JHQ-Z型智能監測換熱器,經過幾年的廠家使用得到證明,是一種較理想的水質監測設備。它能在大型冷卻水系統不停工的情況下,利用冷卻水旁路,對其傳熱面上的腐蝕、結垢、粘附速率、循環水流量、溫度、PH、電導率、濃縮倍數、濁度等參數進行在線不間斷的有效監測。其測試效果對于冷卻水化學處理方案的確認和調整以及藥劑效果的評定是可靠而有效的。由于監測換熱器裝置是模擬生產裝置換熱器的工況條件設計的,因此它具有較好的相似性。同時它還具有結構簡單、規格較小、獨家設計試管方便拆卸的特點,被廣泛運用于循環冷卻水化學處理的現場監測。
智能化監測換熱器直接對現場水質的監測可以做到:
1)通過對循環水狀況進行評估和預測,最終給出一份精度很高的現場循循環水水的全分析動態報告為實驗人員配置符合實際的水質穩定劑提供可靠依據。
2)對循環水現場管理做到有據可依,有據可查。
3)迅速發現現場循環水的異常,為及時處理贏得了時間。
4)通過后續水質管理軟件包對水質進行分析和后處理,減輕化驗部門的工作強度,提高分析精度;強大的歷史數據庫可供查詢,為今后水質配方的修改提供有力的參考依據。
5)通過對循環水的PH值、電導率、濃縮倍數、污垢熱阻等的檢測,并傳送信號到DCS控制室分析使用的設備。檢測系統為ICS小型集散控制系統,采用CRT顯示和I/O端子,人機對話的型式。監測換熱器系統循環水的電導率、濃縮倍數、污垢熱阻、腐蝕率和結垢速率送入DCS中顯示。
     JHQ-Z型智能監測換熱器由于安裝使用方便、性能穩定可靠,數據準確,可對循環冷卻水化學處理工藝進行準確評價和監測,對冷卻水系統腐蝕、結垢等進行綜合評估,受到眾多客戶的好評。

二、裝置功能
1、通過腐蝕速率測試儀和污垢熱阻測試儀自動在線檢測循環水腐蝕速率、點腐蝕趨勢、污垢熱阻、污垢沉降速率。還可以用試片、試管通過人工秤重計算了解循環水腐蝕、污垢信息。
2、通過溫度傳感器自動在線檢測模擬換熱器進、出口水溫和蒸汽溫度并在電控柜內工控機上顯示數值。還可以用雙金屬溫度計觀察模擬換熱器進、出口水溫和蒸汽溫度。
3、通過流量傳感器、電動調節閥來自動控制水流量。還可以用浮子流量計觀察裝置水流量,控制流經試管水流速度。
4、通過溫度傳感器、電動調節閥來自動控制蒸汽流量??杀3终羝_到一個平穩的壓力和平穩的溫度。
5、pH值在線監測提供4-20mA電流信號與加酸量連鎖控制。
6、電導率在線監測提供4-20mA電流信號與排污量連鎖控制,和補充水的電導率計算濃縮倍數。
7、設備具有對循環水中濁度進行在線監測功能。
8、系統有數據自動采集、處理、輸出功能??奢敵?~20mA信號(信號在電控柜內接線端子上,用戶取走)至DCS/FCS系統;可實現計算機遠程監控和就地電控柜控制;
9、設備自帶工控機能實時在線監測上述參數,可以隨時調用監測數據,打印報表、曲線。
10、試驗周期可以根據試驗要求來定。

三、計算方法
試驗中,隨著試管水側污垢的沉積,換熱效率逐漸降低,反映在模擬換熱器進出口水溫差減小,若進口水溫恒定,流量恒定,蒸汽溫度恒定則可用下式計算熱阻:
(一)、清潔管熱阻的計算
R0 =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t'出- t'入)/(t'出- t'入)]*3600   (公式1)
     式中: R0—清潔管熱阻: ㎡.k/w
      t'出、t'入—清潔管時循環水出口、入口溫度:℃
      G—循環水流量:Kg/h(千克/小時)
      D—換熱管內徑:m(米)
L—換熱管有效長度:m(米)
Cp—循環水定壓比熱:4186.8焦/Kg.℃
T-蒸汽溫度:℃
例如,換熱管內徑為0.0075m,換熱管有效長度1.177m,循環水定壓比熱:4186.8焦/Kg.℃,循環水流量1908 Kg/h,t'出為42℃,t'入為32℃,蒸汽溫度為100℃,則代入公式1可得:R0=0.000024948㎡.k/w=2.4948×10-4㎡.k/w
(二)瞬時熱阻的計算
Rf =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t出- t入)/(t出- t入)]*3600      (公式2)
     式中: Rf —瞬時熱阻(總熱阻): ㎡.k/w
      t出、t入—瞬時時循環水出口、入口溫度:℃
      G—循環水流量:Kg/h(千克/小時)
      D—換熱管內徑:m(米)
L—換熱管有效長度:m(米)
Cp—循環水定壓比熱:4186.8焦/Kg.℃
T-蒸汽溫度:℃
(三)瞬時污垢熱阻的計算
R=Rf- R0                                            (公式3)
R—瞬時污垢熱阻: ㎡.k/w
(四)污垢沉降速率的計算
污垢沉降速率=(污垢熱阻值×污垢熱導率×污垢密度)/ 時間  (公式4)
單位:污垢熱阻值———㎡.k/w
污垢熱導率———w/m.k
污 垢 密度———kg/m3
時      間———d(天數)
污垢沉降速率—— kg/m2.d
注:1污垢沉降速率的最終顯示值以mg/cm2.d為單位,轉換關系式為:1 kg/m2.d=1×102mg/cm2.d。
          2污垢熱導率、污垢密度可由用戶輸入,若用戶沒有輸入,則它們的參考值為:
污垢熱導率:0.62 w/m.k(以鈣、鎂的碳酸鹽垢計)
污垢密度:, , , , 1.3×103 kg/m3     (以鈣、鎂的碳酸鹽垢計)
瞬時污垢熱阻R、污垢沉降速率,由智能儀表運算并顯示出計算結果。


四、技術條件
●設備使用條件:0℃~50℃;
●空氣相對濕度:<85%;
●日操作時數24小時,年操作時數大于8000小時;
●供電電源:220VAC±5%;整機功率:<0.7KW;
●一般工作狀態下,循環水流量≤2000L/h
                  蒸汽消耗量:≤35Kg/h

五、技術指標
1、滿足對循環水系統模擬監測的要求。
2、監測換熱器技術指標:   
流體介質 管程(殼側) 冷卻水
殼程(管側) 飽和蒸汽
蒸汽壓力 Mpa 0.3~1.3
熱負荷 Kcal ≤27400
蒸汽消耗量 Kg/h ≤35
進口水溫 32
模擬水流量 m3/h 0-2.5
水流速 m/s 0-1.5
模擬溫差 8--12
換熱管尺寸 mm ¢19×2×1250
掛片尺寸 mm 50×25×2
循環水進出口尺寸 mm DN25,法蘭
蒸汽進口尺寸 mm DN25,法蘭
蒸汽出口尺寸 mm DN20,法蘭
水流量 m3/h 1.95±0.05

3、監測指標要求
序號 監測指標    測量精度
1 瞬時污垢熱阻 ±0.001×10-4㎡.k/w
2 腐蝕速率(平均腐蝕率) ±0.001mm/a
3 污垢沉積速率 ±0.001×102mg/cm2.d
4 循環水流量 ±0.01 m3/h
5 進口溫度 ±0.1 ℃
6 出口溫度 ±0.1 ℃
7 蒸汽溫度 ±0.5℃
8 PH ±0.1
9 循環水電導率 ±0.1μS
10 濃縮倍數 ±0.1
11 濁度儀 ±0.1
4、監測換熱管:
         換熱面積:0.055m2/根
材質:碳鋼 、不銹鋼、銅
尺寸:φ19×2×1250mm/根,有效長度:1177mm。
5、掛片:
材質:碳鋼 、不銹鋼 、銅        
       尺寸:(長×寬×厚、I型)50×25×2mm/片

六、主要監測參數:
●  循環水進口溫度
●  循環水出口溫度
●  蒸汽溫度
●  循環水流量
●   PH值
●  循環水電導率
●   瞬時污垢熱阻
●  污垢沉降速率
●   腐蝕速率
●   濃縮倍數
●   濁度儀

七、工作原理、測試裝置及流程

(一)、工作原理
          監測換熱器安裝在冷卻循環水旁路上進行測試,用低壓飽和蒸汽作介質。根據獲取的參數計算并預測冷卻介質的整體運行狀況。監測換熱器本身是可以拆卸的,旁路安裝方法又可以把試驗系統從運行著的冷卻循環水系統中隔離開來,因此試驗周期可以根據試驗要求來定。
  

      (二)、測試裝置
       1、結構設計為列管式平行排列,換熱腔為列管式正三角形排列,管心距31mm。
       2、換熱管管徑采用φ19×2mm;材質采用碳鋼,也可采用其它材質。監測換熱管的外壁采用拋光鍍鉻處理,以消除殼側流體腐蝕的影響。
       3、熱介質為低壓蒸汽?,F場蒸汽經過減壓后進行穩壓,使監測換熱器能得到一定壓力和溫度的平穩蒸汽,從而消除由于現場蒸汽不平穩而造成測試數據無規律的狀況。
(三)、流程
       1、進入監測換熱器的冷卻水,由經過冷卻塔冷卻后的循環水總管供給;出口的冷卻水可返回循環系統,也可作為污水排入下水道。
       2、監測換熱器的熱流體,采用低壓蒸汽,減壓后進入監測換熱器。
       3、監測換熱器的配管,因各廠現場條件不盡相同,不作統一設計,可由各單位因地制宜決定。
       4、監測換熱器系統盡可能布置在冷卻塔或泵房、加藥間附近,以縮短管線,并可使冷卻水返回冷卻塔塔池。

八、供貨范圍
(一)、主設備清單及附件
序號 名  稱 規格、型號 單位 數量 生產廠家 備  注
1, , 循環水加熱控制柜 1450×800×1450 1 秦郵儀化  
2 模擬換熱器 φ200×1450 1 秦郵儀化 材質:不銹鋼、碳鋼
3 進口旁路掛片器 φ60×320 1 秦郵儀化 最大可掛6片試片、有機玻璃
4 出口旁路掛片器 φ60×320 1 秦郵儀化 最大可掛6片試片、有機玻璃
5 蒸汽減壓閥 Y43H-16C 1 上海高成  
6 智能腐蝕測試儀 QYFS-I型 1 秦郵儀化  
7 儀表柜 600×600×1800 1 南京三凌  
8 智能儀表 QY-808 8 秦郵儀化  
9 濁度儀 T53型低濁度 1 哈希  
10 水流量傳感器 電磁流量計 1 無錫優量  
11 轉子流量計 LZB-40 2 常州 防腐轉子
12 PH儀 +GF+signet 8750 1 美國GF公司 含探頭
13 電導率儀 +GF+signet 8850  2 美國GF公司 含探頭
14 濃縮倍數儀 QY-708N 1 秦郵儀化  
15 進口溫度傳感器 Pt100 1 天長  
16 出口溫度傳感器 Pt100 1 天長  
17 蒸汽溫度傳感器 Pt100 1 天長  
18 進口雙金屬溫度計 WSS-401 1 天長  
19 出口雙金屬溫度計 WSS-401 1 天長  
20 蒸汽雙金屬溫度計 WSS-411 1 天長  
21 流量電動調節閥 VG1205DP 1 江森自控  
22 蒸汽電動調節閥 VG7203LT 1 江森自控  
23 商務機(含打印機)   1 聯想  
24 監測軟件   1    
25 其它管線、閥門     若干    
 


(二)品備件清單

序號 名稱 規格型號 單位 數量 生產廠家 備注
1 監測換熱管 19*2*1250 10 秦郵儀化 不銹鋼
2 監測換熱管 19*2*1250 10 秦郵儀化 碳鋼
3 掛片 50*25*2 10 秦郵儀化 不銹鋼
4 掛片 50*25*2 20 秦郵儀化 碳鋼
5 掛片 50*25*2 10 秦郵儀化
6 密封圈 20mm,50mm 各100 秦郵儀化 橡膠

(三)、專用工具:  監測換熱器專用扳手 一件


九、性能保證
(一)、機械性能保證
     1) 模擬換熱腔為不銹鋼材質,管程結構,拆裝簡單可靠;
2)設備整體為一體式碳鋼噴塑式結構;
     3)掛片器為不銹鋼材質,封蓋為非金屬材質;
4)蒸汽回路管線為無縫鋼管材質,蒸汽進口配置減壓閥;
     5)監測換熱器的工藝參數與買方現有設備的工藝參數保持一致;
     6)設備設計壽命》10年。
7)設備對外接口界限點在:
循環水管道接口:φ34×3,帶配對法蘭(RF)、石墨纏繞墊片及緊固件。
蒸汽管道接口:φ27×3,帶配對法蘭(RF)、石墨纏繞墊片及緊固件。
電源線:負責接線至控制柜。
 

(二)、電氣性能保證
1)控制柜為標準網絡機柜
     2)控制柜安裝在監測換熱器間,控制柜I/O點預留10%的余量,控制柜具有IP55防護等級。
     3)軟件采用成熟的監控軟件,由工控機實時數據顯示、歷史數據查詢、參數曲線、數據日月年報表輸出及打印功能。同時具有與DCS通訊的功能
     4)信號電纜為三芯屏蔽電纜,性能指標符合GB/T3310-98信號傳輸性能試驗方法。
5)流量計采用電遠傳流量計(4-20mA DC);水流量和蒸汽溫度實現自動控制,保證監測數據的精度。


 

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