409 監(jiān)測換熱器測試法

1．應(yīng)用范圍       本方法是在不停工條件下監(jiān)測和全面考察冷卻水系統(tǒng)傳熱面上腐蝕、結(jié)垢和積污情況的常規(guī)測試方法。    這個方法既可單獨使用，也可與“線性極化法”、“腐蝕掛片法”配合使用。其測試結(jié)果對于冷卻水化學(xué)處理方案的確認(rèn)和調(diào)整以及藥劑效果的評定是有效的。    冷卻水系統(tǒng)中微生物危害的評定，應(yīng)按照本書第二章規(guī)定的方法進(jìn)行。2．方法提要    本法推薦采用近幾年圈內(nèi)應(yīng)用比較成功的三管式小型試驗換熱器安裝在冷卻水旁路上進(jìn)行測試，用低壓飽和蒸汽做熱介質(zhì)。冷熱介質(zhì)的流量、溫度、壓力都可測試或記錄。根據(jù)獲取的參數(shù)計算出冷卻水側(cè)的污垢熱阻。    由于換熱器本身是可拆卸的，旁路安裝方法又便于把試驗系統(tǒng)從運行著的冷卻水系統(tǒng)中隔離出來，因此試驗周期可以根據(jù)試驗要求而靈活決定。    取出的試管根據(jù)觀察和稱量測取腐蝕,結(jié)垢和積污數(shù)據(jù)。此外，還可以在這個試驗旁路和試驗換熱器的進(jìn)出口箱中掛片和安裝電極探頭，以測試?yán)鋮s水的腐蝕情況。3．試驗裝置    3.1  三管式試驗換熱器    三管式試驗換熱器的試管采用Ф19x2毫米的無縫鋼管，外壁鍍鉻(厚50微米)，三根管里正三角形排列，管心距為31毫米。熱介質(zhì)為低壓飽和蒸汽，傳熱強(qiáng)度約500,000千焦／(米2·時) [120,000千焦／(米2·時)]，水側(cè)壁溫為75～80℃。    試管的有效長度為1177毫米，每根試管的有效傳熱面積為0.055米2，流經(jīng)每根試管的冷卻水流量為636公斤／小時(管內(nèi)水的流速為l.0米/秒)。    試驗換熱器的結(jié)構(gòu)特點是管板直接焊在殼體上，試管用1.6×19×22.2毫米的“O”型橡膠密封圈固定在管板上，裝卸簡便。    3.2  試驗旁路流程    有三種試驗旁路流程可供采用；    3.2.1  安裝在靠近涼水塔的循環(huán)水泵供水線旁路上，經(jīng)試驗后的熱水直接排入涼水池。    這種旁路的優(yōu)點在于冷卻水壓力小，便于安裝掛片器、電極探頭及在線測試儀表 ( pH計、電導(dǎo)儀、流量計等)。    3.2.2  第二種旁路是把試驗換熱器安裝在重點生產(chǎn)換熱器(冷卻器)的旁路上，并使試驗換熱器的工藝條件盡可能與生產(chǎn)實際相似。    3.2.3  第三種是安裝在系統(tǒng)總回水旁路中，此時試驗換熱器的水側(cè)溫差不宜過大。此種旁路一般不宜使用，除非無法采用、二種旁路。    3.3  計量和測試儀表3.3.1  計量和測試儀表可按圖紙資料配置，盡可能采用自動控制系統(tǒng)。    3.3.2   輔助儀器、設(shè)備包括：2000g精密天平(精確度0.02g)，200g精密天平(0.0001g)，裝卸換熱器的各種工具以及清洗、剖開和觀測試管的有關(guān)設(shè)備和器具。    3.3.3  如同時進(jìn)行掛片和線性極化法測試，可按相應(yīng)方法進(jìn)行。4．操作條件    4.1  操作條件見表4—4所示。    4.2  根據(jù)試驗?zāi)康牡男枰部蓪Σ僮鳁l件做適當(dāng)調(diào)整。5．測試步驟    5.1  試管的準(zhǔn)備    5.1.1  按“試件的制備、處理和評價方法”及本法3.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定和要求準(zhǔn)備好試驗用管。    5.1.2  將已編號和處理好的試管用2000克精密天平稱重(精確到0.02g)，并做好記錄(w0)。    5.2   試驗換熱器的紐裝    5.2.1  將換熱器各部件(試管除外)清洗干凈。    5.2.2  可借助輔助棒小心地將各試管安裝在管板上，兩端套上“O”型密封圈，放上墊片，用螺栓使殼體與進(jìn)出口水箱緊密連接。    5.2.3  裝好壓力表、溫度計等附件。    5.2.4  如同時做掛片和線性極化腐蝕測試，應(yīng)按相應(yīng)方法進(jìn)行安裝。    5.2.5  換熱器組裝后做水壓檢驗，管程試壓0.44MPa(4.5公斤／厘米2)。    5.2.6 將換熱器安裝到測試旁路中。    5.3  試驗旁路的啟用    5.3.1  冷卻水系統(tǒng)和熱介質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。    5.3.2  打開旁路排污閥，排除積水后關(guān)閉。    5.3.3  打開旁路供水閥，啟動旁路流避計，調(diào)整到所需流    5.3.4  行啟熱介質(zhì)進(jìn)出閥門，逐節(jié)刊所需壓力戰(zhàn)流量。    5.3.5  各項參數(shù)調(diào)整到規(guī)定指標(biāo)后，立即記錄所有測試點的溫度、壓力和流量等原始數(shù)摁。    5.4  正常試驗    5.4.1  換熱器啟動后、二天應(yīng)注意記錄各項操作參數(shù)，每隔4小時記錄一次溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)。運行平穩(wěn)后，每天檢查和記錄次數(shù)可減少到2～3次。    5.4.2  試驗過程中，冷卻水不允許中斷。    5.4.3  如果運轉(zhuǎn)中需要清洗流量計，可把冷卻水切換至旁路繼續(xù)運轉(zhuǎn)。    5.5  停止試驗程序    5.5.1  記錄完次原始數(shù)據(jù)后，關(guān)閉熱介質(zhì)進(jìn)入換熱器閥門。    5.5.2  驗旁路與冷卻水系統(tǒng)之間的進(jìn)、出口閥門。    5.5.3  放凈旁路中的積水。    5.5.4  拆下?lián)Q熱器的各種易損附件和儀表，并洗凈備用。    5.5.5  如有掛片應(yīng)按相應(yīng)方法取下和處理。    5.5.6  取出試管，觀察、記錄外貌。    5.5.7  擦凈試管外壁后，干燥、稱重(w0)和記錄。采取污垢樣品供進(jìn)一步分析。然后按規(guī)定方法(見試件的制備、處理和評價方法)清洗內(nèi)壁、干燥、稱重(w2)和記錄。5.5.8必要時可做進(jìn)一步剖視檢查。6．評價方法    6.l  試驗連續(xù)時問至少30天，中途故障停運或條件變化應(yīng)在報告中說明。    6.2  冷卻水的流動狀態(tài)可用試管中水流的雷諾數(shù)(Re)進(jìn)行判定(見表4—5)。    式中：        d——試管的內(nèi)徑(米)；        u——水在試管內(nèi)的流速(米／秒)；        P——水在運轉(zhuǎn)條件下的密度(千克／米2)；        μ——水在運轉(zhuǎn)條件下的粘度(牛頓·秒／米2)；        γ——水在運轉(zhuǎn)條件下的運動粘度(米2／秒)。    6.3  傳熱面的腐蝕測試    6.3.1  傳熱面的平均腐蝕速度可按下式計算；．                      式中：         C——計算常數(shù)，F(xiàn)為mdd時，C=2.4×106×ρ；F為mm／a時，C=8.76x 107；F為mpy時，C=3.45×109；             (w0－w2)——試管的腐蝕失重(克／根)；         A——試管試前的內(nèi)表面積 (厘米2／根) (I型換熱器A=824厘米2／根，Ⅱ型A＝550厘米2／根)；         t——試驗時間(小時)；         ρ——試管材料的密度(羰鋼為7850千克／米)。    6.3.2  剖開試管觀察腐蝕狀況，如有明顯點蝕，應(yīng)按規(guī)定 (見試件的制備、處理和評價方法)做進(jìn)一步測量。    6.4  粘附物在試管上的粘附速度。    根據(jù)5.5.7項中試后試管兩次稱重w1和w2的重量差按下式計算各管的粘附速度。        式中：         w1——試后試管重(克)；         w2——酸洗后試管重(克)，         A——試管內(nèi)表面積(米2／根)(I型換熱器A＝0.0824米2／根，Ⅱ型換熱器A= 0.055米2／根)；         t——試驗周期(天)；6.5  傳熱系數(shù)(K)和污垢熱阻(R)；    6.5.1  傳熱系數(shù)(K)按下式計算：    式中：         G——通過試管的循環(huán)水重量流率(千克／時)l         Cp——循環(huán)水在運行條件下的定壓比熱[千焦／(千克·℃)]；         t1，t2——循環(huán)水進(jìn)出換熱器的溫度(℃)；         A——試管的有效傳熱面積(米2)；         T1、T2——熱介質(zhì)進(jìn)出換熱器的溫度(℃)；6.5.2  初始傳熱系數(shù)k0可根據(jù)換熱器啟動時，各項操作參數(shù)正常后的原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。    6.5.3污垢熱阻(Rt)按下式計算：         式中：         Rt——換熱器在t時刻的污垢熱阻，         Kt——換熱器在t時刻的傳熱系數(shù)。    6.5.4  做出Kt、R0隨運轉(zhuǎn)時間的變化曲線。    6.5.5  極限污垢熱阻(R)可按下式估算：    式中：K0 、K末分別為運行初期和后期的傳熱系數(shù)。    6.6  評價指標(biāo)見表4－67．補充實驗    7.1  如果發(fā)現(xiàn)傳熱面上有點蝕，則必須進(jìn)一步做長周期試驗，以取得坑深隨時間的變化曲線。    7.2  如果難于判斷沉積物的性質(zhì)和類型，則應(yīng)對沉積物做組成分析。