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自动除垢技术
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一、 在线全自动除垢蒸发器的效益

蒸发器主要应用于制糖、制盐、烧碱、制药、海水淡化、食品、化工等多个重要的行业领域。

蒸发设备是高能效设备之一,在制盐总成本中能源费要占其60%,其他行业成本中能源费要占其35%。

严重影响蒸发器效率,引起能耗高的两个因素:

1、为减少结垢和提高效率,现有的蒸发工艺采用强制循环泵、化学清洗、电磁处理、超声波处理、水处理药剂等技术方法已达到防垢的目的,但防止污垢仍是热学和节能领域中未得到根本解决的全球性的问题。

例如,江西玛德精细化学工业有限公司的硫酸铵连续蒸发结晶器,其蒸发量:20t/h,采用2台强制循环泵FJX450、FJX500型,总功率120Kw,每年耗电费为90多万元。

例如,核总公司711矿电化厂年产2万吨的烧碱蒸发器,采用的强制型循环泵80Kw,仍然3小时小洗,7小时大洗。因此,焦点之一是周期性停车清洗和强制循环泵高耗能对生产效益的严重影响。

2、加热管内残留的污垢使传热系数下降30%(甚至所有的加热管被全部堵死),这就需要频繁的周期性停车清洗,从而生产能力至少降低了近一半,且增大了蒸汽消耗和清洗成本。因此,第二个焦点就是重点研发流体传热面的在线全自动清洗除垢保洁技术。  

2004年12月底国家发改委发布的我国第一个《节能中长期专项规划》,计划中指出,每百万美元的国内生产总值能耗,比世界平均水平高2.4倍,比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5、4.9、8.7、0.43倍,提出的十大保障措施之六是“加快节能技术开发、示范、推广”。《在线全自动清洗除垢保洁的先进技术》,不仅自动清洗传热面除垢防垢、节能、节水、节电、节蒸汽效果显著,而且结构简单,维修方便,可持续运行等。  

针对快速长垢的冷却器、结晶器、浓缩蒸发器、结晶蒸发器、蒸馏塔(精馏塔)塔底再沸器、冷凝器等等流体传热设备。我公司科研团队经过多年研究、开发,终于研制成功,向国内外公开的《流体传热面自动除垢清洗技术》(简称为:在线全自动除垢蒸发器,专利号:201120150134.3, 流体传热面自动除垢装置,专利号:201120165562.3),该高新技术在线全自动除垢过程中不需要增加任何驱动动力及运行费用,为国内外首创。这项尖端科研成果的重大突破,将为我国施行的《节约能源法》作出卓越的贡献。  

◆在线全自动除垢蒸发器技术已经进行了多次原理试验,获得了很好的效果,同时已经在蒸发工艺得到广泛应用。  

◆在自然循环蒸发器的传热面在一小时后盐垢厚度达到5.2mm;  

◆同样蒸发工艺条件下,这种高新技术的传热系数能够长时间稳定,比强制循环作业下的清洁无垢时传热面还高15%,运行两小时后传热面提高6倍之多。  

◆该高新技术与美国公司相比(1995年11月在我国中铝公司的传热系数曲线数据),我公司拥有自主知识产权的《流体传热面自动除垢清洗技术》比美国效率高出3.5倍!是德国TAPROGGEL REINIGUN公司发明的胶球在线清洗技术效率的4.2倍。

二、 在线除垢原理介绍

1. 搅混传递强化过程机理  

液态化球粒在螺旋流离心力场下富集到传热面上,形成了滚动、滑移的贴面运动的基本力学模型。滑动球粒与壁面之间的收敛间隙在贴壁滚动球粒表面与液体之间的粘性摩擦力带动下,又形成的动压液膜,进而形成了封闭的搅混涡流,且进一步诱发出两搅混涡流之间的二次涡流。  
搅混涡流扰动管内壁介质,减薄边界层,既可达到传热强化的效果,又可实现自动在线清洗。流体自动清洗动力元件的使用,使管内流体相对于传热面的运动速度变大,雷诺数相应变大,湍流边剧烈,从而使管内壁对流体传热热阻R1减少,且其在线除垢作用使管内壁污垢热阻R2几乎为零。据此,传热过程的总热阻R显著减少,传热系数K值极大,即提高170%,蒸汽耗量明显降低15%,耗电量降低90%,设备投资成本总降低8~15%。  这些涡流在传热面法向的分速度穿越边界层,对传热面的质量传递率的贡献,远大于无球粒滚动搅混时的上升流和下扫流。加上球粒滑动对传热面的边界层连续扰动,明显地优于传统流态化的粒子对传热面的随机碰撞强化。

2. 自动防垢过程机理

由于高效的球粒贴面运动搅混传递强化,一方面减小了过饱和溶液中悬浮微晶沉积到传热面成为晶核的几率,另一方面使得传热面滞流层的温度梯度明显下降,过饱和度显著下降,加上球粒的连续滑移扰动,有效地抑制结晶的生长过程实现防垢。因此,防垢机理本质上是传递强化过程的必然结果。

3. 自动除垢过程机理  

高效的球粒贴面运动搅混传递强化防垢后,传热面不会出现毫米级厚如冰坚硬的结晶垢,而是各自独立,不是联接成片的结晶盐垢—类似薄霜那样的嫩垢,与传热面沾附强度较低,易为球粒连续滑移擦洗,也是最容易结垢(钙、镁离子)物料的克星。其过程本质是初垢(或嫩垢)被贴面滑移流态化球粒的不间断擦洗清除的过程。从而实现了连续蒸发、连续结晶、连续自动消除了管内的污垢热阻,很大程度上提高了流体传热面的传热效率。

三、应用范围

这项高新技术——《流体传热面自动除垢清洗技术》广泛应用于外循环式、中央循环式、升膜式、列管式蒸发器、冷凝器、冷却器等和流体传热面的全自动除垢。

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