超聲波除垢技術論文
現在舉不清洗有很多種方法，其中就有超聲波除垢技術。這是小編為大家整理的，僅供參考!
篇一
超聲波防垢除垢技術在電廠凝汽器的應用
摘要：超聲波技術以其除垢、防垢、防腐、提高換熱效率、殺菌滅藻、環保節能等傑出的效能在電廠凝汽器清洗方面得到 應用並將得到大面積推廣。
關鍵詞：超聲波;防除垢
目前大部分發電廠的凝汽器清洗一般採用化學清洗***酸性***、膠球清洗或者停機後 機械清洗的方法。採用上述方法不但會浪費人力、物力，還可能造成凝汽器銅管的表面受損，而且破壞生態 環境。另外在清洗之後水垢還會重新產生，反覆造成電廠燃煤的損失，增加生產經營成本。
一、KSD超聲波防除垢原理和特性簡介
KSD超音訊脈衝防垢、除垢裝置的防垢除垢機理是純物理特性。超音訊脈衝電訊號功率放大後經磁致轉換器產生加速度是重力加速度3000倍的超音訊脈衝機械振動，由於轉換器安裝在凝汽器外殼上並正對管板，振動就由管板傳給管束上，造成水中垢質不易附著在管壁上，起到防垢作用。另外當超聲波由結垢的熱交換管金屬外表面向裡傳播時，即會引起板結在金屬換熱介面上的垢質跟隨金屬同步振動，但由於垢質性態和彈性阻抗和金屬不同，垢質與金屬之間會在相鄰介面上形成剪下作用，導致板結在金屬管上的垢質疲勞、裂紋、疏鬆、破碎而脫落，起到除垢作用。同時，受到超聲波激振的液體介質，能將其中的溶解氧包圍封鎖，這就切斷了微生物進行生命活動所需的氧氣，從而達到了殺菌滅藻的目的。
二、現場應用分析
以某熱電廠2臺25MW機組配套的N-2000-2型凝汽器為例進行分析：
1、相關資料取樣:
2、結垢現狀：鐵離子、鈣鎂離子，硬垢，結垢速度較快。垢質成分分析結果如下：
3、冷卻水源： 4月--10月取自涼水塔***補水為深井水***;11月--次年3月為供暖回水。
4、成垢的原因分析：迴圈冷卻水系統主要因為當地水質硬度非常大，又風沙大，執行不久塔內就會沉積大量的灰塵和泥垢。另外，由於積水池有限，塔內沉積的泥土、雜質等來不及沉澱就回到迴圈水中，這些泥垢在凝汽器銅管內壁附著，致使銅管結垢。冬春季利用迴圈水供熱，供暖回水水溫一般在 40~50℃之間，熱使用者暖器中的鐵鏽以及難溶鹽類物質如CaCO3、MgCO3 等由於水溫高而結晶析出附著於凝汽器銅管換熱面上，形成質地較為堅硬的水垢。另一方面，迴圈冷卻水水溫和 PH 值都適合大多數微生物的繁殖生長，並且隨著迴圈冷卻水的不斷迴圈蒸發，水中的營養源也隨之增加，更促使微生物大量繁殖。微生物與汙泥摻混在一起，形成生物粘泥，並最終形成生物垢。
三、防除垢裝置應用技術方案
1、KSD防除垢裝置數量選擇
1、防垢、除垢能力計算：現以KSD 裝置的相關引數為例分析，1個轉換器可以去除50 -80m2換熱面積的水垢，鑑於該凝汽器銅管的結垢為硬垢，所以取下限，取1個轉換器可以去除50m2換熱面積的水垢，一臺機器帶6個轉換器，即一臺KSD機器能除300 m2換熱面積的水垢。
2、裝置數量選擇： 該N-200-2凝汽器的總換熱面積是2000 m2，需要KSD主機的數量2000 m2÷300 m2/臺≈6臺。即一臺凝汽器共需KSD型主機6臺。
2、機器安裝
***1***主機：
N-2000-2凝汽器共配備6臺主機，每臺主機分別安裝在凝汽器基礎附近。使用者需將每臺防除垢裝置的電源線AC220V±10%接至主機。
***2***轉換器：
每臺凝汽器安裝6臺KSD防除垢主機箱，共配置36只轉換器。其中：前管板處18只;後管板處18只。轉換器位置均布凝汽器管板整個弧段。轉換器焊在凝汽器的殼體並正對管板位置上，這樣轉換器直接和凝汽器殼體緊密連線，以減少能量的損失。
四、預測效果
1、一般條件下：
⑴如安裝防除垢裝置前未經過任何防、除垢處理，投入使用後，垢層不再增加，原有垢層逐漸脫落，直至實現動態無垢化執行。
⑵如安裝防除垢裝置前先進行徹底的化學清洗除垢，投入使用後即可達到動態無垢化執行。
2、實現了線上防垢和除垢同步進行，不再需要停產進行化學清洗和用其它方法除垢。
3、由於傳熱表面產生的高速微渦，破壞了介質的隔熱層，提高了傳熱效率，保持系統暢通，降低迴圈水泵電耗。
4、減少了由於結垢而造成的垢下腐蝕及氧化鏽蝕，保證了裝置執行的安全性，延長了裝置的使用壽命。
5、使用期間不需任何維護 工作。
五、綜合 經濟效益分析
1、端差對效益的影響
現以某熱電廠25MW機組為例，裝配N-2000-2型凝汽器，正常執行中凝汽器端差控制在5℃以內，執行一段時間後，凝汽器端差就升高到9℃左右，嚴重影響機組經濟執行。
造成端差大的主要原因是迴圈水中的汙泥、微生物和溶於水中的碳酸鹽以及供暖水中的鐵鏽析出附在凝結器銅管水側產生水垢，形成很大的熱阻，使傳過同樣熱量時傳熱端差增大，凝結器排汽溫度升高，真空下降。
根據N-2000-2型凝汽器熱力計算說明書查得：其設計傳熱端差為5℃。經測試機組的平均傳熱端差為9 ℃左右，較設計值大5 ℃。
根據公式tz = t1+ △t+ δt，
式中：tz：凝汽器排汽溫度。℃
t1：迴圈水***溫度，取20 ℃，
△t：迴圈水在凝汽器中的溫升，取13 ℃，
Δt：凝汽器端差，取9℃，
則： tz=42.14 ℃。對應的排汽壓力，Pk′=-0.085 MPa。
由於端差增大5 ℃，使汽輪機熱耗率增加1.69%，供電煤耗增加8.31g/kW·h***標煤***。
經計算，機組發電煤耗率增加8.31g/kW·h***標煤***，年多耗標準煤1795噸，標煤按800元/T計算，摺合人民幣約144萬元，對電廠的經營影響很大。按此計算，若KSD防除垢裝置執行10年，可為電廠節約1440萬元的生產經營費用。
2、真空對效益的影響
以某熱電廠為例，機組為2臺25MW機組，1號機組安裝了KSD除防垢裝置，2號沒有安裝，執行中兩臺機組真空相差較大，今年2月一般相差最低4%最高10%，1號機組真空在94KPa，2號機組真空不到90KPa。熱耗一般在13000kj/kwh。保守估算真空相差2%計算，根據《火電廠節能工程師培訓教材》介紹的實驗數值：真空每降低1%，影響汽輪機熱耗率增加0.86%，真空降低2%，影響熱耗率增加1.72%，影響供電煤耗增加6.97 g/kW·h***標煤***。每臺機組可節省的熱量為13000*1.72%=223.6kj/kwh
1、節省熱量每年多發電創造的產值為：***13604-熱量轉化為電能的係數***
330天*24h/天*25000kw/h*223.6kj/kwh=44272800000kj
44272800000kj/13064kj/kwh*0.4=135.5566442萬元
2、每年清洗銅管兩次，每次費用10萬元，共20萬元。
每年多創效益135+20=155萬元
KSD防除垢裝置每臺投資76萬元，執行6個月節約的成本就可收回購置該裝置的全部費用。KSD防除垢裝置設計壽命在10年以上，本公司產品質保2年終身免費維護，本產品不遇外界損壞，故障率極低，電耗低，每臺主機的功率只有240w，該裝置的應用不僅有技術和經濟上的意義，而且具有積極的 社會意義，也是構建節約型社會的一種有效技術手段。
篇二
超聲波防除垢技術在水冷坩堝中的應用
1 水冷紫銅坩堝結垢特點及危害
水冷紫銅坩堝是鈦材真空熔鍊的的關鍵裝置之一，根據調查顯示我公司所有的水冷坩堝都存在結垢問題，結垢後的水冷紫銅坩堝換熱效率下降50%，並且紫銅坩堝容易發生變形，每年給我公司帶約為600～800萬人民幣的經濟損失。
1.1 結垢特點
鈦材在熔鍊過程中，熔池的溫度達到1700℃，鈦溶液在坩堝中需要結晶，就需要通過紫銅坩堝的換熱能力，降低鈦溶液的內能。由於紫銅坩堝的工作溫度較高，導致垢質大量析出。根據測量得：紫銅坩堝每月的結垢厚度約為0.7～0.8mm，需要每月進行清洗除垢，否則會因水垢太厚，換熱效率太低而無法進行使用。
1.2 結垢後的危害
1.2.1 增大能耗
結垢後的紫銅坩堝導熱係數較小，使得換熱效能下降。而且垢層的存在減小了冷卻水的流通面積，增加了流動阻力，直接導致了動力裝置能耗的增加。
1.2.2 增加生產銅坩堝維護成本
為了補償結垢後紫銅坩堝傳熱能力降低的問題，需要在設計紫銅坩堝換熱時增加水流量，使得冷卻水迴圈系統的水泵功率增加，增加了電能的損耗。
1.2.3 縮短紫銅坩堝壽命
由於結構問題，紫銅坩堝的換熱效率降低，使坩堝一直處於高溫工作狀態，紫銅坩堝容易發生熱應力變形。變形後的紫銅坩堝造成熔化後的鈦錠難以順利取出，造成坩堝報廢。
2 超聲波防除垢的工作原理
超聲波的輻射能對被處理液體介質直接產生大量的空穴和氣泡，也就是把液體拉裂而形成無效極微小的區域性空穴，當這些空穴氣泡破裂或互相擠壓時，產生一定範圍的強大的壓力峰，這一強匿力峰能使積垢物質粉碎懸浮於液體介質中，並使已生成的積垢層破碎使其易於脫落，這就是超聲波的空化效應。當超聲波由金屬外表面向裡傳播時，即會引起金屬介面上的垢質跟隨金屬振動。但由於垢質的性態和彈性阻抗不同，垢質與金屬會在換熱介面上形成剪下應力作用，導致金屬換熱介面上的垢質層疲勞、裂紋、疏鬆、破碎而脫落，這就是超聲波的剪下效應。
3 常用防垢技術與超聲波防除垢技術的比較
目前工業領域運用較多的傳統防垢技術主要有阻垢劑、離子交換及高頻磁場技術，這些技術的優點是能實現線上防垢，缺點是防垢不徹底，仍需進行定期除垢，裝置仍處於帶垢執行狀態;同時需要輔助裝置，使得成本增加。
傳統的除垢方法主要有酸洗、鹼洗的化學方法，機械清洗以及膠球系統。酸洗和鹼洗方法除垢，可以清除比較細緻，但是會對紫銅坩堝造成一定的腐蝕，清洗後的液體排放還會造成對環境的二次汙染;並且如果水垢比較厚時，需要較長時間進行浸泡，嚴重影響熔鍊裝置的執行率;同時清洗時需要大量的水，造成水資源的浪費。機械清洗雖然對水垢的厚度沒有要求，清理的也比較徹底，但需設計製造專門的水垢清理裝置，在清理的過程中還需要專人操作，並且需要在熔鍊裝置切換條件下進行，影響了正常生產，增加了清理成本。與傳統的除垢技術相比，超聲波除防垢技術有以下優點：
3.1 使用超聲波防除垢技術，不需要進行酸、鹼洗清理汙垢，會延長紫銅坩堝的使用壽命。
3.2 使用超聲波防除垢技術，減少了熔鍊裝置切換紫銅坩堝的次數，減少了裝置的停機時間。
3.2 從提高生產效率、消除化學除垢和提高機械裝置壽命計算，超聲波防除垢技術具有較好的經濟效益。
3.4 超聲波防除垢技術，不對環境造成危害，具有較好的社會效益。
4 超聲波防除垢的安裝方法及節能分析
4.1 超聲波裝置的安裝
我公司應用的c-5000型防垢器主要由超聲波功率發生器、傳輸電纜和裝於冷卻水外水套的壓電式換能器組成如圖1所示。功率發生器機箱安裝在安裝熔鍊裝置的下爐室位置，將換能器安裝在冷卻水的外水套上如圖1所示。
4.2 超聲波防除垢裝置的應用效果分析
針對我公司對水冷坩堝汙垢治理情況進行調查與分析發現，超聲波防除垢技術的應用切實地解決了我公司水冷紫銅坩堝的結垢問題，提高了傳熱效率，降低了能耗，減少了環境汙染，同時給企業帶來了巨大的經濟收益。以下是引用了超聲波防除垢技術，並且對安裝裝置前後執行引數進行跟蹤調查。
圖3 是安裝超聲波以前每個月清理時的實物照片，水垢的平均厚度約為≥0.4mm，並且十分堅硬;圖4 是安裝超聲波以後的每個月觀察時的照片，水垢的平均厚度≤0.1mm。由以下的兩個照片對比觀察：安裝前的水垢每月的積累的水垢厚度嚴重影響了生產，必須停機清理;而安裝超聲波後的水垢符合生產要求，不用停機清理。由以上的分析可知安裝超聲波以後，紫銅坩堝表面的水垢符合生產要求，減少了停機時間。
5 結束語
如何有效的防、除垢，已經成為工業領域關注的熱點問題，這個問題的解決將是節能減排的新突破點。目前的方法也很多，酸洗、鹼洗、阻垢劑、機械清洗等，但其在不同程度上增加了成本，有的還會造成環境的二次汙染。與傳統方法相比，超聲波防除垢技術是一種高效、環保的先進技術，具有廣闊的市場潛力，而且我公司的應用案例表明，超聲波防除垢技術能去的良好的節能減排的效果。