一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构与方法与流程

1.本发明涉及空冷器换热管除垢方法，尤其涉及一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构与方法。


背景技术：

2.南京钢铁股份有限公司目前有5座高炉，高炉炉壁采用软水冷却，密闭循环。密闭软水冷却装置采用表面蒸发空冷器，合计有68台。原设计为板式空冷器(换热部件为片式结构)，由于换热部件外壁易结垢并难以清洗，且只要其中一片出现泄漏，则整个空冷器就要退出运行。所以，已结合大修逐步更换为管式表面蒸发空冷器(换热部件为光管管束结构)。密闭软水从管束内部通过，热水由管束换热器下部进入，冷却后从换热器上部流出供给高炉循环使用。喷淋水与管束外壁接触，集中喷淋，喷淋水由集水槽收集，通过收水管送到喷淋水池，再经喷淋泵加压供空冷器循环使用。喷淋水采用工业清水循环使用，高炉喷淋水系统由于蒸发量大，水质恶化严重，各种水质指标如硬度、氯离子、电导率、浊度等都处于高位运行，空冷器换热管管束外壁容易结垢，影响冷却效果(根据美国制冷协会实验数据：每增加0.6mm厚度的水垢，增加能耗约20％)。由于换热管管束为密集间错排列结构，造成垢层清除困难、酸洗效果也不佳，一般运行6年左右就需要整体更换，方能满足高炉运行。
3.空冷器的主要作用是对高炉炉壁冷却软水进行降温，保证高炉安全顺行。传统工艺：冷却软水从空冷器热管管束内通过，空气从空冷器进风口进入，通过换热管管束外壁空隙，从上部的风机出风口排入大气。喷淋水均匀喷洒在管束外壁，汇集到空冷器下部的集水箱，通过回水管道排入集水池，集水池中的工业清水由喷淋水泵送入喷淋总管，通过各支管输送到各空冷器喷淋系统，循环使用。运行中定期向集水池中加入化学药剂，延缓腐蚀、结垢。
4.冷却循环水(喷淋水)在运行过程中，由于蒸发作用和冷却循环水(喷淋水)不断与大气、粉尘、设备等接触，水中的物质含量、离子浓度越来越高，水质指标也会持续飙升，当达到一定的浓度时，循环系统的换热盘管以及冷却塔均会出现结垢、腐蚀、菌藻滋生、粘泥附着等问题，影响了空冷器降温效果。采用传统的化学药剂水处理方式，根据化学药剂的特性，仅仅是延缓腐蚀，延缓结垢，并不能改善水质。


技术实现要素：

5.发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构与方法，可减缓或杜绝空冷器换热管管束外壁结垢，延长空冷器使用寿命，提高换热效果。
6.技术方案：本发明的一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：在喷淋水进水总管上每间隔15m-25m安装1个电磁混频阻垢装置，在喷淋回水总管上安装电化学水处理设备进行电吸附与电絮凝，电磁混频阻垢装置、电化学水处理设备均与智能控制主机连接，电化学水处理设备设有排污管。
7.其中，所述的喷淋水进水总管上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置。
8.其中，所述的喷淋回水总管底部通过水泵与水池连通。
9.其中，所述的喷淋回水总管顶部通过喷淋系统与空冷器连接，喷淋系统位于换热管管束上方，换热管管束设有软水进口与软水出口。
10.其中，所述的空冷器顶部为设有风机的出风口，出风口下方设有收水器，空冷器底部为喷淋水集水盘，空冷器侧部设有进风口。
11.其中，所述的出风口、收水器、喷淋系统、换热管管束、喷淋水集水盘由上至下依次设置。
12.其中，所述的喷淋回水总管连接喷淋水集水盘与电化学水处理设备，电化学水处理设备与水池连通。
13.预防空冷器换热管管束外壁结垢的方法，其特征在于：所述的电化学水处理设备安装喷淋回水总管与水池之间，喷淋水回水经回水总管流入电化学水处理设备，处理后的水流入水池；电化学水处理设备对水体进行电吸附与电絮凝处理。
14.其中，所述的喷淋水进水总管上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置，对水体进行阻垢、杀菌处理。
15.其中，所述的电磁混频阻垢装置、电化学水处理设备均采用智能控制主机进行控制，根据水质变化自动调节电流、电压、电流密度；通过智能模块将不同水质对应的电流、电压、频率参数预先写入程序，在不同的水质情况下，电流、电压、频率参数自动根据程序的指令进行自动匹配。
16.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明采用电化学水处理设备(电吸附+电絮凝)+电磁混频阻垢装置对喷淋循环水进行处理，通过双重阻垢、双重防垢，提升喷淋水水质，预防空冷器换热管管束结垢、腐蚀。改善喷淋水水质指标尤其是电导率、总硬度、钙硬度、浊度及碱度，使其在结垢及腐蚀可控的风险范围之内；阻止水体里的钙、镁、铁等离子饱和析出结晶，降低系统的结垢风险；及时灭杀水体里的细菌、微生物，有效的阻止水体滋生生物粘泥及藻类，避免影响系统换热效能。
附图说明
17.图1为现有技术的换热结构示意图；
18.图2为本发明的除垢结构示意图；
19.图中1为水池；2为水泵；3为喷淋回水总管；4为喷淋水进水总管；5为喷淋水集水盘；6为进风口；7为软水进口；8为换热管管束；9为软水出口；10为收水器；11为喷淋系统；12为出风口；13为风机；14为电磁混频阻垢装置；15为排污管；16为智能控制主机；17为电化学水处理设备。
具体实施方式
20.下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
21.本发明可结合高炉大修或空冷器大修实施改造。在喷淋回水总管3安装电化学水处理设备17(电吸附+电絮凝)，在喷淋水进水总管4每间隔20米安装1个电磁混频阻垢装置14。电化学水处理设备17、电磁混频阻垢装置14采用智能控制主机16进行控制。
22.本发明的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，在喷淋水进水总管4上每间隔15m-25m安装1个电磁混频阻垢装置14，在喷淋回水总管3上安装电化学水处理设备17进行电吸附与电絮凝，电磁混频阻垢装置14、电化学水处理设备17均与智能控制主机16连接，电化学水处理设备17设有排污管15。其中，喷淋水进水总管4上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置14。喷淋回水总管3底部通过水泵2与水池1连通。喷淋回水总管3顶部通过喷淋系统11与空冷器连接，喷淋系统11位于换热管管束8上方，换热管管束8设有软水进口7与软水出口9。空冷器顶部为设有风机13的出风口12，出风口12下方设有收水器10，空冷器底部为喷淋水集水盘5，空冷器侧部设有进风口6。出风口12、收水器10、喷淋系统11、换热管管束8、喷淋水集水盘5由上至下依次设置。喷淋回水总管3连接喷淋水集水盘5与电化学水处理设备17，电化学水处理设备17与水池1连通。
23.本发明的预防空冷器换热管管束外壁结垢的方法，电化学水处理设备17安装喷淋回水总管3与水池1之间，喷淋水回水经回水总管流入电化学水处理设备17，处理后的水流入水池1；电化学水处理设备17对水体进行电吸附与电絮凝处理。电化学水处理设备17具有吸垢、除垢、电絮凝、防腐等作用。采用电吸附+电絮凝原理，将带有正电荷的钙镁铁等导致生垢(锈)的金属离子吸附到阴极板上，将钙镁铁等金属离子从水体中吸附分离，降低水体中钙镁铁金属离子浓度，并以较快的速度吸附捕捉已经结晶的碳酸钙、三氧化二铁、胶质体等水垢(锈)，通过排污装置将污垢排出水体，降低电导率、浊度、悬浮物、碱度、硬度等水质指标。
24.喷淋水进水总管4上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置14，对水体进行阻垢、杀菌处理。电磁混频阻垢装置14具有阻垢、杀菌、防腐功能。混频阻垢装置发出混合频率信号产生电磁场，可以诱导管道内离子与分子产生共振，当水和垢离子受到混频信号处理时，加速了钙离子与碳酸根离子的运动，使其接合几率增加，形成微晶析出随水流动，减少在管壁上结垢吸附。同时由于电磁场的影响，会抑制碳酸钙晶体的长大，使其以大量颗粒细小、松软的文石晶体存在，文石晶体由于密度小，吸附能力差，可长时间悬浮溶液中，使其不在管道和换热器外壁吸附结垢。电磁波会使细菌藻类细胞分子振动，造成细胞破裂致其死亡。混频阻垢装置在特定的频谱电磁场作用下，激发大量电子，依据"附肌效应"原理在水管内壁形成动态的负电荷富态层，消弱抑制电化学腐蚀。
25.电磁混频阻垢装置14、电化学水处理设备17均采用智能控制主机16进行控制，根据水质变化自动调节电流、电压、电流密度；通过智能模块将不同水质对应的电流、电压、频率参数预先写入程序，在不同的水质情况下，电流、电压、频率参数自动根据程序的指令进行自动匹配。更适合于针对水质的变化的智能控制系统，循环水系统电导率低至几百高至上万均能正常发挥作用。
26.本发明通过在喷淋回水总管3上安装电化学水处理设备17对喷淋水进行(电吸附+电絮凝)电化学处理，在喷淋水进水总管4安装电磁混频阻垢装置14，可降低水体电导率、浊度、悬浮物、碱度、硬度等指标，提升喷淋水水质，预防空冷器换热管管束8外壁结垢，使空冷器使用寿命由现在的6年提升到12年以上。经计算：
27.1)每年至少可节约设备采购费用45*68/6-45*68/12＝255万元；2)提升换热效率，每年预计可节约电费45*68*8600*0.05*0.6＝789480.00元＝78.948万元；3)喷淋水使用该处理工艺后，将不需要向集水池添加化学药剂，每年可节约药剂费40万元。

技术特征：
1.一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：在喷淋水进水总管(4)上每间隔15m-25m安装1个电磁混频阻垢装置(14)，在喷淋回水总管(3)上安装电化学水处理设备(17)进行电吸附与电絮凝，电磁混频阻垢装置(14)、电化学水处理设备(17)均与智能控制主机(16)连接，电化学水处理设备(17)设有排污管(15)。2.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的喷淋水进水总管(4)上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置(14)。3.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的喷淋回水总管(3)底部通过水泵(2)与水池(1)连通。4.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的喷淋回水总管(3)顶部通过喷淋系统(11)与空冷器连接，喷淋系统(11)位于换热管管束(8)上方，换热管管束(8)设有软水进口(7)与软水出口(9)。5.根据权利要求4所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的空冷器顶部为设有风机(13)的出风口(12)，出风口(12)下方设有收水器(10)，空冷器底部为喷淋水集水盘(5)，空冷器侧部设有进风口(6)。6.根据权利要求5所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的出风口(12)、收水器(10)、喷淋系统(11)、换热管管束(8)、喷淋水集水盘(5)由上至下依次设置。7.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构，其特征在于：所述的喷淋回水总管(3)连接喷淋水集水盘(5)与电化学水处理设备(17)，电化学水处理设备(17)与水池(1)连通。8.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的方法，其特征在于：所述的电化学水处理设备(17)安装喷淋回水总管(3)与水池(1)之间，喷淋水回水经回水总管流入电化学水处理设备(17)，处理后的水流入水池(1)；电化学水处理设备(17)对水体进行电吸附与电絮凝处理。9.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的方法，其特征在于：所述的喷淋水进水总管(4)上每间隔20m安装1个电磁混频阻垢装置(14)，对水体进行阻垢、杀菌处理。10.根据权利要求1所述的预防空冷器换热管管束外壁结垢的方法，其特征在于：所述的电磁混频阻垢装置(14)、电化学水处理设备(17)均采用智能控制主机(16)进行控制，根据水质变化自动调节电流、电压、电流密度；通过智能模块将不同水质对应的电流、电压、频率参数预先写入程序，在不同的水质情况下，电流、电压、频率参数自动根据程序的指令进行自动匹配。

技术总结
本发明公开了一种预防空冷器换热管管束外壁结垢的结构与方法，在喷淋水进水总管上每间隔15m-25m安装1个电磁混频阻垢装置，在喷淋回水总管上安装电化学水处理设备进行电吸附与电絮凝，电磁混频阻垢装置、电化学水处理设备均与智能控制主机连接，电化学水处理设备设有排污管。本发明可减缓或杜绝空冷器换热管管束外壁结垢，延长空冷器使用寿命，提高换热效果。果。果。


技术研发人员：董邦伍 张洪振
受保护的技术使用者：南京钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/9