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首頁 / 業(yè)務領域 / 亞穩(wěn)合金防垢裝置

常見垢和結垢主要因素

名稱化學公式結垢的主要因素
碳酸鈣CaCO3

二氧化碳分壓、溫度、含鹽量、PH值

硫酸鈣CaSO4·2H2O
CaSO4
溫度、壓力、含鹽量
硫酸鋇
硫酸鍶
BaSO4
SrSO4
溫度、含鹽量
鐵化合物
硫化亞鐵
氫氧化鐵
氧化鐵
FeCO3
FeS
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2O3
腐蝕、溶解氣體、PH值


結垢的危害,現(xiàn)有解決方法及其弊端

結垢的危害

● 降低傳熱效果

● 引起管道、設備腐蝕

● 降低水流截面積、增加水流阻力和能耗

● 增加清洗費用和停產檢修時間


現(xiàn)有方法及其弊端

現(xiàn)有方法基本原理弊端
化學藥劑化學能污染、腐蝕、成本高
電子除垢極化耗能、作用衰減快
電解水電解法耗能、釋放氣體需處理
超聲波振動耗能、作用衰減快
離子棒極化耗能、作用衰減快
強磁磁場受溫度影響大


防垢原理詳解

合金的綜合電為-0.360V
Cu +0.35Sn   -0.14
Ni  +0.25Zn   -0.76
Ag  +0.79Fe   -0.40


增加溶解度

在亞穩(wěn)功能合金的電化學作用下,流體特性發(fā)生改變,打破原來以H鍵締合的大型水分子團,使得以H鍵締合的水分子團發(fā)生極化變形,提高原有礦物質的溶解度。

自由電子

合金釋放出的“自由電子”能被電負性小的離子例如Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2O3等捕獲。這使得Ca2+ 、Mg2+ 脫離CO32- 、SO42- 和HCO3- ,形成原子結構(Ca0 、Mg0 )。當它們處于水溶液中時,它們的離子鍵斷裂;或者當它們處于沉淀的固體即垢的狀態(tài)時,它們的晶格鍵斷裂,從根本上改變垢體結晶成核的趨勢或不易形成大尺度晶核。

自由電子

合金釋放出的“自由電子”能被電負性小的離子例如Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2O3等捕獲。這使得Ca2+ 、Mg2+ 脫離CO32- 、SO42- 和HCO3- ,形成原子結構(Ca0 、Mg0 )。當它們處于水溶液中時,它們的離子鍵斷裂;或者當它們處于沉淀的固體即垢的狀態(tài)時,它們的晶格鍵斷裂,從根本上改變垢體結晶成核的趨勢或不易形成大尺度晶核。

自由電子

合金釋放出的“自由電子”能被電負性小的離子例如Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2O3等捕獲。這使得Ca2+ 、Mg2+ 脫離CO32- 、SO42- 和HCO3- ,形成原子結構(Ca0 、Mg0 )。當它們處于水溶液中時,它們的離子鍵斷裂;或者當它們處于沉淀的固體即垢的狀態(tài)時,它們的晶格鍵斷裂,從根本上改變垢體結晶成核的趨勢或不易形成大尺度晶核。


CuNiZnM(M:Pb、Sn、Fe、Co、Sb、RE)

耐爾

半反應標準電極電勢(V)半反應標準電極電勢(V)
Cu-Fe-
Cu2++2e-?Cu0.340Fe3++e-? Fe2+0.771
Cu2++e-?Cu+0.159Fe2++2e-? Fe-0.44
Cu++e-?Cu0.520Sb-
Ni-Sb+3H2O+3e-?SbH3+3OH--1.338
Ni2++2e-?Ni-0.257Sb+3H++3e-?SbH3-0.510
Zn-Co-
Zn2++2e-?Zn-0.7626Co2++2e-? Co-0.277
Pb-RE-
Pb2++2e-?Pb-0.126Ce3++3e-?Ce-2.34
Pb4++2e-?Pb2+1.65La3++3e-?La-2.38
Sn-Er3++3e-?Er-2.32
Sn2++2e-?Sn-0.1375Y3++3e-?Y-2.37
Sn4++2e-?Sn2+0.154


亞穩(wěn)特種合金防垢裝置防垢實驗及模擬分析

飽和鹽水結晶實驗
90℃飽和食鹽水溶液,分別倒入空燒瓶(A瓶)、倒入有合金的燒瓶10秒后再倒入另一空燒瓶(B瓶)、有合金的燒瓶(C瓶)。
飽和鹽水中鹽的結晶對比

亞穩(wěn)特種合金防垢裝置緩蝕實驗及模擬分析

將最易銹蝕的普通碳鋼A3鋼分別置于經合金處理的普通水(即水與合金接觸10秒鐘后倒出的水)、放置有合金的普通水和普通水中,觀察A3鋼的銹蝕情況。
A3鋼在水中的銹蝕情況(放置48h后)
左:普通水 中:置有合金的水 右:經合金處理的水

亞穩(wěn)特種合金防垢裝置防垢實驗及分析

中國石油大學測試

亞穩(wěn)特種合金防垢裝置防垢實驗及分析

差壓信號對比(差壓信號反映沉積層厚度隨時間的變化)
1. 未加裝裝置沉積物質量:353.9g;加裝裝置后(1500min)沉積物質量:321.13g。
2. 未加裝裝置測試段差壓值隨沉積時間的增加平穩(wěn)增加,其規(guī)律符合一般沉積規(guī)律;加裝裝置后,測試段差壓值出現(xiàn)隨沉積時間先減小后增加的現(xiàn)象,且差壓值低于未加裝裝置時。

模擬分析

壓力分析圖
壓力分析圖
進口段的壓力比出口段大,流體經過防垢裝置后,流體在管道內的壓力梯度大,脈動大,增加了流體與芯軸的接觸幾率。
湍動能分析圖
湍動能分析圖
在經過防垢裝置后,出口段湍流強度較強,特別是近管壁面的湍動能最強,形成了紊流,在較強的紊流狀態(tài)下,管內的垢、固體氧化物等不易附著在管壁。
流速分析圖
流速分析圖
經過防垢裝置后,流體的流速增加,速度的方向紊亂,在防垢裝置芯軸的旋轉作用下,流體以旋轉運動方式流出,管道內的液體紊流流動加強,更有利于管內的垢、固體氧化物等隨流體一起流出,減少附著和沉積在管壁的幾率。
整體三維流線分析圖
整體三維流線分析圖
從整體三維流線分析圖中很清晰的看出,通過防垢裝置后,管內的流體流動紊亂,在紊流狀態(tài)下,一方面增加水中的離子和分子與裝置核心部分的接觸,增加電子交換,另一方面液體在紊流狀態(tài)下,能夠降低分子凝結的概率。