超声波除垢技术论文

　　现在举不清洗有很多种方法，其中就有超声波除垢技术。这是学习啦小编为大家整理的超声波除垢技术论文，仅供参考!

　　超声波除垢技术论文篇一

　　超声波防垢除垢技术在电厂凝汽器的应用

　　摘要：超声波技术以其除垢、防垢、防腐、提高换热效率、杀菌灭藻、环保节能等杰出的性能在电厂凝汽器清洗方面得到 应用并将得到大面积推广。

　　关键词：超声波;防除垢

　　目前大部分发电厂的凝汽器清洗一般采用化学清洗(酸性)、胶球清洗或者停机后 机械清洗的方法。采用上述方法不但会浪费人力、物力，还可能造成凝汽器铜管的表面受损，而且破坏生态 环境。另外在清洗之后水垢还会重新产生，反复造成电厂燃煤的损失，增加生产经营成本。

　　一、KSD超声波防除垢原理和特性简介

　　KSD超音频脉冲防垢、除垢设备的防垢除垢机理是纯物理特性。超音频脉冲电信号功率放大后经磁致转换器产生加速度是重力加速度3000倍的超音频脉冲机械振动，由于转换器安装在凝汽器外壳上并正对管板，振动就由管板传给管束上，造成水中垢质不易附着在管壁上，起到防垢作用。另外当超声波由结垢的热交换管金属外表面向里传播时，即会引起板结在金属换热界面上的垢质跟随金属同步振动，但由于垢质性态和弹性阻抗和金属不同，垢质与金属之间会在相邻界面上形成剪切作用，导致板结在金属管上的垢质疲劳、裂纹、疏松、破碎而脱落，起到除垢作用。同时，受到超声波激振的液体介质，能将其中的溶解氧包围封锁，这就切断了微生物进行生命活动所需的氧气，从而达到了杀菌灭藻的目的。

　　二、现场应用分析

　　以某热电厂2台25MW机组配套的N-2000-2型凝汽器为例进行分析：

　　1、相关数据采样:

　　2、结垢现状：铁离子、钙镁离子，硬垢，结垢速度较快。垢质成分分析结果如下：

　　3、冷却水源： 4月--10月取自凉水塔(补水为深井水);11月--次年3月为供暖回水。

　　4、成垢的原因分析：循环冷却水系统主要因为当地水质硬度非常大，又风沙大，运行不久塔内就会沉积大量的灰尘和泥垢。另外，由于积水池有限，塔内沉积的泥土、杂质等来不及沉淀就回到循环水中，这些泥垢在凝汽器铜管内壁附着，致使铜管结垢。冬春季利用循环水供热，供暖回水水温一般在 40~50℃之间，热用户暖器中的铁锈以及难溶盐类物质如CaCO3、MgCO3 等由于水温高而结晶析出附着于凝汽器铜管换热面上，形成质地较为坚硬的水垢。另一方面，循环冷却水水温和 PH 值都适合大多数微生物的繁殖生长，并且随着循环冷却水的不断循环蒸发，水中的营养源也随之增加，更促使微生物大量繁殖。微生物与污泥掺混在一起，形成生物粘泥，并最终形成生物垢。

　　三、防除垢设备应用技术方案

　　1、KSD防除垢设备数量选择

　　1、防垢、除垢能力计算：现以KSD 设备的相关参数为例分析，1个转换器可以去除50 -80m2换热面积的水垢，鉴于该凝汽器铜管的结垢为硬垢，所以取下限，取1个转换器可以去除50m2换热面积的水垢，一台机器带6个转换器，即一台KSD机器能除300 m2换热面积的水垢。

　　2、设备数量选择： 该N-200-2凝汽器的总换热面积是2000 m2，需要KSD主机的数量2000 m2÷300 m2/台≈6台。即一台凝汽器共需KSD型主机6台。

　　2、机器安装

　　(1)主机：

　　N-2000-2凝汽器共配备6台主机，每台主机分别安装在凝汽器基础附近。用户需将每台防除垢装置的电源线AC220V±10%接至主机。

　　(2)转换器：

　　每台凝汽器安装6台KSD防除垢主机箱，共配置36只转换器。其中：前管板处18只;后管板处18只。转换器位置均布凝汽器管板整个弧段。转换器焊在凝汽器的壳体并正对管板位置上，这样转换器直接和凝汽器壳体紧密连接，以减少能量的损失。

　　四、预测效果

　　1、一般条件下：

　　⑴如安装防除垢装置前未经过任何防、除垢处理，投入使用后，垢层不再增加，原有垢层逐渐脱落，直至实现动态无垢化运行。

　　⑵如安装防除垢装置前先进行彻底的化学清洗除垢，投入使用后即可达到动态无垢化运行。

　　2、实现了在线防垢和除垢同步进行，不再需要停产进行化学清洗和用其它方法除垢。

　　3、由于传热表面产生的高速微涡，破坏了介质的隔热层，提高了传热效率，保持系统畅通，降低循环水泵电耗。

　　4、减少了由于结垢而造成的垢下腐蚀及氧化锈蚀，保证了设备运行的安全性，延长了设备的使用寿命。

　　5、使用期间不需任何维护 工作。

　　五、综合 经济效益分析

　　1、端差对效益的影响

　　现以某热电厂25MW机组为例，装配N-2000-2型凝汽器，正常运行中凝汽器端差控制在5℃以内，运行一段时间后，凝汽器端差就升高到9℃左右，严重影响机组经济运行。

　　造成端差大的主要原因是循环水中的污泥、微生物和溶于水中的碳酸盐以及供暖水中的铁锈析出附在凝结器铜管水侧产生水垢，形成很大的热阻，使传过同样热量时传热端差增大，凝结器排汽温度升高，真空下降。

　　根据N-2000-2型凝汽器热力计算说明书查得：其设计传热端差为5℃。经测试机组的平均传热端差为9 ℃左右，较设计值大5 ℃。

　　根据公式tz = t1+ △t+ δt，

　　式中：tz：凝汽器排汽温度。℃

　　t1：循环水入口温度，取20 ℃，

　　△t：循环水在凝汽器中的温升，取13 ℃，

　　Δt：凝汽器端差，取9℃，

　　则： tz=42.14 ℃。对应的排汽压力，Pk′=-0.085 MPa。

　　由于端差增大5 ℃，使汽轮机热耗率增加1.69%，供电煤耗增加8.31g/kW·h(标煤)。

　　经计算，机组发电煤耗率增加8.31g/kW·h(标煤)，年多耗标准煤1795吨，标煤按800元/T计算，折合人民币约144万元，对电厂的经营影响很大。按此计算，若KSD防除垢设备运行10年，可为电厂节约1440万元的生产经营费用。

　　2、真空对效益的影响

　　以某热电厂为例，机组为2台25MW机组，1号机组安装了KSD除防垢设备，2号没有安装，运行中两台机组真空相差较大，今年2月一般相差最低4%最高10%，1号机组真空在94KPa，2号机组真空不到90KPa。热耗一般在13000kj/kwh。保守估算真空相差2%计算，根据《火电厂节能工程师培训教材》介绍的实验数值：真空每降低1%，影响汽轮机热耗率增加0.86%，真空降低2%，影响热耗率增加1.72%，影响供电煤耗增加6.97 g/kW·h(标煤)。每台机组可节省的热量为13000*1.72%=223.6kj/kwh

　　1、节省热量每年多发电创造的产值为：(13604-热量转化为电能的系数)

　　330天*24h/天*25000kw/h*223.6kj/kwh=44272800000kj

　　44272800000kj/13064kj/kwh*0.4=135.5566442万元

　　2、每年清洗铜管两次，每次费用10万元，共20万元。

　　每年多创效益135+20=155万元

　　KSD防除垢设备每台投资76万元，运行6个月节约的成本就可收回购置该设备的全部费用。KSD防除垢设备设计寿命在10年以上，本公司产品质保2年终身免费维护，本产品不遇外界损坏，故障率极低，电耗低，每台主机的功率只有240w，该设备的应用不仅有技术和经济上的意义，而且具有积极的 社会意义，也是构建节约型社会的一种有效技术手段。

　　超声波除垢技术论文篇二

　　超声波防除垢技术在水冷坩埚中的应用

　　1 水冷紫铜坩埚结垢特点及危害

　　水冷紫铜坩埚是钛材真空熔炼的的关键设备之一，根据调查显示我公司所有的水冷坩埚都存在结垢问题，结垢后的水冷紫铜坩埚换热效率下降50%，并且紫铜坩埚容易发生变形，每年给我公司带约为600～800万人民币的经济损失。

　　1.1 结垢特点

　　钛材在熔炼过程中，熔池的温度达到1700℃，钛溶液在坩埚中需要结晶，就需要通过紫铜坩埚的换热能力，降低钛溶液的内能。由于紫铜坩埚的工作温度较高，导致垢质大量析出。根据测量得：紫铜坩埚每月的结垢厚度约为0.7～0.8mm，需要每月进行清洗除垢，否则会因水垢太厚，换热效率太低而无法进行使用。

　　1.2 结垢后的危害

　　1.2.1 增大能耗

　　结垢后的紫铜坩埚导热系数较小，使得换热性能下降。而且垢层的存在减小了冷却水的流通面积，增加了流动阻力，直接导致了动力设备能耗的增加。

　　1.2.2 增加生产铜坩埚维护成本

　　为了补偿结垢后紫铜坩埚传热能力降低的问题，需要在设计紫铜坩埚换热时增加水流量，使得冷却水循环系统的水泵功率增加，增加了电能的损耗。

　　1.2.3 缩短紫铜坩埚寿命

　　由于结构问题，紫铜坩埚的换热效率降低，使坩埚一直处于高温工作状态，紫铜坩埚容易发生热应力变形。变形后的紫铜坩埚造成熔化后的钛锭难以顺利取出，造成坩埚报废。

　　2 超声波防除垢的工作原理

　　超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无效极微小的局部空穴，当这些空穴气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强匿力峰能使积垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的积垢层破碎使其易于脱落，这就是超声波的空化效应。当超声波由金属外表面向里传播时，即会引起金属界面上的垢质跟随金属振动。但由于垢质的性态和弹性阻抗不同，垢质与金属会在换热界面上形成剪切应力作用，导致金属换热界面上的垢质层疲劳、裂纹、疏松、破碎而脱落，这就是超声波的剪切效应。

　　3 常用防垢技术与超声波防除垢技术的比较

　　目前工业领域运用较多的传统防垢技术主要有阻垢剂、离子交换及高频磁场技术，这些技术的优点是能实现在线防垢，缺点是防垢不彻底，仍需进行定期除垢，设备仍处于带垢运行状态;同时需要辅助设备，使得成本增加。

　　传统的除垢方法主要有酸洗、碱洗的化学方法，机械清洗以及胶球系统。酸洗和碱洗方法除垢，可以清除比较细致，但是会对紫铜坩埚造成一定的腐蚀，清洗后的液体排放还会造成对环境的二次污染;并且如果水垢比较厚时，需要较长时间进行浸泡，严重影响熔炼设备的运行率;同时清洗时需要大量的水，造成水资源的浪费。机械清洗虽然对水垢的厚度没有要求，清理的也比较彻底，但需设计制造专门的水垢清理设备，在清理的过程中还需要专人操作，并且需要在熔炼设备切换条件下进行，影响了正常生产，增加了清理成本。与传统的除垢技术相比，超声波除防垢技术有以下优点：

　　3.1 使用超声波防除垢技术，不需要进行酸、碱洗清理污垢，会延长紫铜坩埚的使用寿命。

　　3.2 使用超声波防除垢技术，减少了熔炼设备切换紫铜坩埚的次数，减少了设备的停机时间。

　　3.2 从提高生产效率、消除化学除垢和提高机械设备寿命计算，超声波防除垢技术具有较好的经济效益。

　　3.4 超声波防除垢技术，不对环境造成危害，具有较好的社会效益。

　　4 超声波防除垢的安装方法及节能分析

　　4.1 超声波设备的安装

　　我公司应用的c-5000型防垢器主要由超声波功率发生器、传输电缆和装于冷却水外水套的压电式换能器组成如图1所示。功率发生器机箱安装在安装熔炼设备的下炉室位置，将换能器安装在冷却水的外水套上如图1所示。

　　4.2 超声波防除垢设备的应用效果分析

　　针对我公司对水冷坩埚污垢治理情况进行调查与分析发现，超声波防除垢技术的应用切实地解决了我公司水冷紫铜坩埚的结垢问题，提高了传热效率，降低了能耗，减少了环境污染，同时给企业带来了巨大的经济收益。以下是引用了超声波防除垢技术，并且对安装设备前后运行参数进行跟踪调查。

　　图3 是安装超声波以前每个月清理时的实物照片，水垢的平均厚度约为≥0.4mm，并且十分坚硬;图4 是安装超声波以后的每个月观察时的照片，水垢的平均厚度≤0.1mm。由以下的两个照片对比观察：安装前的水垢每月的积累的水垢厚度严重影响了生产，必须停机清理;而安装超声波后的水垢符合生产要求，不用停机清理。由以上的分析可知安装超声波以后，紫铜坩埚表面的水垢符合生产要求，减少了停机时间。

　　5 结束语

　　如何有效的防、除垢，已经成为工业领域关注的热点问题，这个问题的解决将是节能减排的新突破点。目前的方法也很多，酸洗、碱洗、阻垢剂、机械清洗等，但其在不同程度上增加了成本，有的还会造成环境的二次污染。与传统方法相比，超声波防除垢技术是一种高效、环保的先进技术，具有广阔的市场潜力，而且我公司的应用案例表明，超声波防除垢技术能去的良好的节能减排的效果。