加熱爐應(yīng)用超聲波除垢防垢技術(shù)節(jié)能效果分析

　　節(jié)能 大慶油田采油七廠目前建有各類(lèi)燃?xì)饧訜嵫b置148 臺(tái)，其中加熱爐133 臺(tái)、鍋爐15 臺(tái)。加熱爐主要存在以下問(wèn)題： 運(yùn)行一段時(shí)間后， 火筒外壁結(jié)垢，影響加熱爐火筒的傳熱效果，降低加熱爐的整體效率，而且在火筒結(jié)垢嚴(yán)重的地方，熱量不容易散發(fā)出去， 嚴(yán)重時(shí)造成加熱爐的鼓包、開(kāi)裂等事故，增加了安全隱患。2012 年在TN2 轉(zhuǎn)油站應(yīng)用了超聲波除垢防垢技術(shù)，該技術(shù)能夠阻止加熱爐流體中的溶鹽沉積產(chǎn)生管垢，同時(shí)還能夠使已生成的管垢逐漸溶解，實(shí)現(xiàn)清除已有水垢的目的，提高了加熱爐的整體效率，降低加熱爐在運(yùn)行過(guò)程中存在的安全隱患，起到了除垢、防垢、高效換熱、環(huán)保節(jié)能的作用。

　　1、除垢防垢原理及應(yīng)用

　　1.1 原理

　　1） 除垢機(jī)理： 超聲波的聲波作用于液體中時(shí)， 液體內(nèi)形成許多微小的氣泡， 形成“ 空化效應(yīng)”，氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，影響碳化沉積物內(nèi)部之間的牢固性，破壞了碳化沉積物和金屬之間的關(guān)系，因此，產(chǎn)生許多小裂紋。當(dāng)裂紋逐漸增多后，水垢便形成砂礫狀顆粒，一部分從管壁表面脫落。水在毛細(xì)的作用下通過(guò)細(xì)小裂縫滲入到受熱表面，那里有水被蒸發(fā)，從而帶動(dòng)碳化沉積物的膨脹和成片地脫落，將垢清除徹底。

　　2） 防垢機(jī)理：超聲波在液體介質(zhì)中通過(guò)“空化效應(yīng)”，將水分子分裂，增加水的溶解能力，使其溶垢能力相對(duì)提高，具有“活化”效應(yīng)。超聲波的輻射把液體拉裂而形成無(wú)數(shù)極微小的局部空穴和氣泡，在這些氣泡的周?chē)?，形成許多的結(jié)晶中心，在水中開(kāi)始形成硬鹽，形成細(xì)小的沙狀物，即產(chǎn)生超生凝聚現(xiàn)象，有很強(qiáng)的爭(zhēng)奪水中離子的能力。受熱表面上的振動(dòng)使金屬與水之間產(chǎn)生高速微流和空化效應(yīng)，破壞垢類(lèi)生成和在管壁沉積的條件，阻礙了這些沙狀物在管壁上的沉淀。水中尚未結(jié)晶的鹽以及結(jié)晶后難溶解的鹽形成懸浮的狀態(tài)，隨介質(zhì)流走或通過(guò)排污排除。

　　1.2 應(yīng)用情況

　　1） 在第二采油廠應(yīng)用效果情況（見(jiàn)表1）。

　　2008 年在大慶油田第二采油廠Q 轉(zhuǎn)油站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。Q 轉(zhuǎn)油站加熱裝置由于水質(zhì)結(jié)垢嚴(yán)重， 摻水、熱洗提溫速度較慢，每年該站平均進(jìn)行加熱盤(pán)管清垢3~4 次，嚴(yán)重影響該站的安全生產(chǎn)，同時(shí)由于爐體高溫運(yùn)行，也造成自耗氣居高不下。盡管采取一些物理防垢措施，但不能有效抑制結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)造成的影響。2008 年5 月， 在該站2#、3#、4# 摻水、熱洗爐進(jìn)出口管線上分別采用超聲波除垢、防垢技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

　　表1 Q 轉(zhuǎn)油站應(yīng)用超聲波除防垢裝置效果對(duì)比

　　2008 年12 月，Q 轉(zhuǎn)油站1#熱洗爐仍能夠保持較好的熱洗溫度以及爐膛壓力，但加熱效率較投運(yùn)初期小幅度降低。

　　2） 應(yīng)用效果情況。2012 年在采油七廠開(kāi)展了超聲波除垢防垢技術(shù)試驗(yàn)。2012 年10 月8 日在TN2站的5 臺(tái)加熱爐（1#二合一、2#二合一、3#二合一、1#外輸爐、2#外輸爐） 上應(yīng)用該技術(shù)。于2012 年10月9 日完成該項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試推廣工作，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備調(diào)試合格，運(yùn)行正常。

　　對(duì)比安裝前后10 d TN2 站耗氣情況，安裝前10天2# 站耗氣4815 m3， 安裝后10 天2# 站耗氣4094 m3，節(jié)氣率14.9%，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，除垢效果良好，節(jié)氣對(duì)比安裝前提高了2%以上，節(jié)氣效果明顯。節(jié)氣數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

　　表2 TN2 站應(yīng)用超聲波除垢防垢技術(shù)效果對(duì)比