超音频电子除垢仪的现场应用

超音频脉冲除防垢仪的现场应用一、工程来源与背景图1在动力设备上的安装图图2在加热炉设备上的安装图图3在管道上的安装图一、工程来源与背景在国内其它油田成功使用情况华北油田文31站2＃加热炉和马二接转站油水别离器水出口管线，由于水中富含硬度盐造成每年结垢非常严重〔六个月时间内垢厚到达3.5—8.5cm〕，直接影响设备正常生产。2004年11月安装了该装置，2005年4月-7月分别翻开其管线阀门检验其防除垢效果。通过检验，设备及管线外表光洁，没有结垢，防垢效果明显。图4安装除防垢仪前的情况图5安装除防垢仪后的情况超音频脉冲信号经大功率的功率器件放大后经换能器产生超音频的机械振动，超音频的机械振动作用于锅炉及热交换器管板及管板内的水中，使水产生超声凝聚现象，即水中的硬度盐及悬浮在水中的微粒杂质，凝集成较大的颗粒而沉淀或随水的流动而冲走。由于金属管壁和水对超音频振动的频率响应不同，因此在金属管壁和水之间产生高速的相对运动，即超声波清洗，使得水中尚未结晶的盐及较大颗粒的凝结团或结晶根本无法静止粘固在管板壁的外表，而是呈现为悬浮性絮状物，这些絮状物通过排污即可轻易排除。超音频的振动作用于结垢的金属管道及板壁上，使得金属、水垢、水随之振动。但由于金属、水垢、水的惯性和弹性不同，频率响应不同，使三者间产生不同步的振动，长时间的不同振动逐渐使水垢产生微小的裂缝。裂缝形成后，在超声振动的作用下，使水急速的沿着裂缝进入水垢层里面。这极微小的水流在接受高温管壁加热，体积急速膨胀，产生气泡后爆破，推动水垢脱离管壁或板壁而脱落。与此同时，微小的水流还将附着在管壁及板壁外表的氧气带走，减少金属外表的氧化腐蚀。通过垢样分析得知，在石西作业区使用的生产容器、生产管道及运行设备上形成的垢主要是：CaCO3、MgCO3、CaSO4、MgSO4，其次是BaSO4、

SrSO4和SrCO3。通过室内试验数据分析得出，这些垢的共振频率在20-30KH之间。在选用除防垢仪时，需要根据不同垢的种类、不同垢所占比例、水中结垢离子的含量，并结合设备材质、待处理面积、生产工艺状况，可在除防垢仪的主机上设定包含3-4种垢共振频率的组合频率，通过主机的自动变频系统设定频率调节波段，交替转换发射，对结垢的运行设备、运行管道进行本体的处理。表1超音频脉冲防垢除垢仪的工作参数型号EXG400-2EXG400-4EXG500-2EXG500-4电源220V/50HZ耗用功率（W）400400500500工作频率（KH）20-100转换器数量（支）2424装置尺寸（mm）530×400×200转换器尺寸（mm）Φ55×280转换器电压（v）150转换器电流（A）0.65技术优势脉冲超音频物理方式防除垢防垢与除垢同时在线进行能耗消耗少使用经济安装操作简单安全环保无污染采用脉冲超音频传递能量连续作用于需要防除垢的设备与管线，通过引起结垢物质与结垢管壁不同频率的共振达到破化结垢物、阻止结垢的目的，不需传统地加入阻垢剂、除垢剂等化学药剂来进行防除垢处理。不需要对流经运行设备、运行管线的油水流体进行软化处理，直接安装在需要处理的设备上，可达到长期有效地同时防垢与除垢效果。该设备的最大功率只有500W,全天耗电12kw，按工业用电0.376元/kwh计算，全天只用电4.5元。安装该设备时，不改变除防垢装置原有的结构，可节约设备的安装成本和施工费用。可避免在除垢过程而造成的对人体以及环境的污染，可省去常规除垢的运行费用以及清洗除垢的工作量。为了检验除垢仪的除垢阻垢效果，由石油大学(华东)储运工程系进行了模拟换热器除垢阻垢实验，室内实验装置见图6。图6室内评价除防垢仪阻垢的实验装置除垢仪阻垢除垢效果研究与评价除垢仪阻垢除垢效果研究与评价除垢仪阻垢除垢效果研究与评价序号除垢设备溶液实验前铜管状态1不安装除垢设备氯化钙+碳酸氢钠+碳酸钠清洁2除垢仪氯化钙+碳酸氢钠+碳酸钠管壁上有1.3g的硬垢3除垢仪氯化钙+碳酸氢钠+碳酸钠清洁表2实验方案除垢仪阻垢除垢效果研究与评价1〕实验1：铜管进口前不加除垢仪，铜管中走碳酸钠、氯化钙和碳酸氢钠溶液的混合溶液。8个小时铜管被碳酸钙堵死，垢较为坚硬，不容易从内壁上去除。

实验结论除垢仪阻垢除垢效果研究与评价2〕实验2：让铜管内壁保存1.3g的硬垢，在铜管前面只加除垢仪，检验其溶垢的效果。实验结束后，用水冲洗过后，残留的硬垢重0.7g、垢质松软，轻易地就被捏成粉末状。说明经除垢仪处理过的水对原先形成的坚硬的垢有破坏作用，改变了其结构，使其变得松软，易于脱落。实验结论除垢仪阻垢除垢效果研究与评价3〕实验3：除垢仪安装在铜管前，铜管中走碳酸钠、氯化钙和碳酸氢钠溶液的混合溶液。实验结束后，铜管内壁进口有一薄层垢质，出口的垢层较厚大约有0.5mm，残留的硬垢重0.4g。脱落下来的垢质松软，易成粉末。

从以上3组实验可看出，除垢仪具有显著的防垢效果，经除垢仪处理过的水变成活化水，溶垢能力增强，对原先结在内壁上的较坚硬的垢却有软化和溶解作用。实验结论石西垢型分析与防除垢适用性评价石西垢型分析与防除垢适用性评价水分含量，%22.46有机质的含量，%10.46Al2O3，%0.06Fe2O3，%3.19CaCO3，%60.11CaCl2，%0.33CaSO4，%1.79总计，%98.4样品序号123水分含量，%1.380.460.86有机质的含量，%3.084.992.79SiO2，%／／2.52FeS，%0.661.042.12Fe3O4%2.606.3918.76CaCO3，%87.6079.8160.64CaSO4%4.672.407.82SrCO3%/1.232.76Mn，%/0.52/总计%99.9996.8498.27表4石南混输泵阀门上垢样分析数据结论：垢样主要成分是碳酸钙，含量高达60.11-87.6%，适合防除垢仪进行除垢与阻垢。应用时，选择包含碳酸钙、硫酸钙共振频率的组合频率除防垢仪。3、根据设备处理面积、工艺状况，确定设备型号以及安装位置〔1〕根据处理面积确定防除垢仪与转换器数量每个转换器可处理换热面积50km2，石南换热器处理面积150km2，且结垢为油垢，结垢速率较快，故采用一台设备，4个转换器。〔2〕设备工艺状况对于换热面积小，但是结垢点分散的设备，每个结垢点安装一个转换器。例如：石西联合站三相别离器出口管线上的气动阀门，处理面积很小，但是比较分散，所以每个阀门安装一个转换器。混输泵由于结构非常复杂、组成部件多，安装条件不好，该设备泵体结垢、油封同样结垢，两者非紧密连接，只得分别处理，两个油封分别安装两个转换器，泵体安装两个转换器。图7混输泵上防垢仪转换器现场安装图图8混输泵上防垢仪主机现场安装图

图9石西气动阀上安装图图10石西气动阀上转换器现场安装图图11石南换热器上转换器现场安装图图12石南换热器上主机现场安装图四、成果推广应用情况及经济效益评价现场应用情况四、成果推广应用情况及经济效益评价现场应用情况图13使用防除垢仪前的结垢情形图14使用防除垢仪后的结垢情形由于该除垢仪除防垢效果较好，石西作业区于2007年7月在石南联合站混输泵以及石西联合站的三相别离器出口管线气动阀上进行了推广应用，目前效果反映良好。