基于结垢溶垢机理的换热器在线清洗技术研究
工业应用广泛的换热器在运行中产生的污垢导致其工作性能下降、能耗增大。本课题以乙烯装置换热器在五种工况下形成的复合污垢为研究对象，从预防和治理污垢角度出发，运用理论、实验及数值模拟等手段对换热器结垢、除垢、防垢进行系统研究，主要工作如下: (1)文献调研发现，延长污垢诱导期是防垢的最有效措施。理论与实验研究得出流速、温差是污垢在诱导期内作用的主要影响因素:保持流体温度不变，温差越大，垢层越厚，结垢量越多;且存在某一时刻，在零到该时刻内垢层和结垢量增加缓慢，超过该时刻则垢层和结垢量加速增长，该时刻之前即为诱导期;温差一定下，流速增大、结垢量减少。 (2)基于结垢机理得到五种工况下产生的污垢形态不同，通过垢样和设备介质组分检测，五种垢样主要成分均为芳香聚合物;采用前期同类污垢清洗配方对五种垢样进行了溶垢实验分析，结果表明:该配方溶垢率下降一倍，溶垢时间增加两倍。结合该溶垢配方优缺点和溶垢理论，运用正交法配置了适用于五种以上污垢的绿色清洗试剂:以柴油为清洗基液，3∶1∶1复配OP-10、JFC、SAS三种助剂。 (3)基于溶垢机理，结合现场情况，通过拟定的在线清洗流程方案，设计了清洗储槽并选配了输送泵型号，对乙烯装置的待洗换热器进行了现场在线清洗，结果表明:清洗效果达到预期目标，大大降低成本。 (4)运用CFD软件对生产工况下的换热器进行数值模拟，通过流速和折流板的变化，比较分析得到换热器最优防垢策略:适当减小流速的同时减小折流板间距。 本研究成果不仅可适用于同类生产装置的多种换热器的清洗，并且可推广至其他生产装置的清洗，为污垢在线清洗数据库奠定基础，推动在线化学清洗的工业化，还为后续换热器强化传热、预防结垢的研究提供了科学的数据支持。
换热器;结垢现象;在线清洗技术;溶垢机理
北京化工大学
硕士
机械工程
蔡晓君;肖涤
2017
中文
TK172
100
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）