23969冷却水动态模拟试验方法标准HG T 2160-1991.pdf

中华人民共和国化工行业标准 h g / t 2 1 6 0 一 9 1 冷却水动态模拟试验方法 1 主题内容与适用范围 本标准规定了敞开 式循环冷却水动态 模拟试验的适用范围、 技术要求、 试验方法。 本标准适用于敞开式循环冷却水系统中， 金属材质( 包括黑色、 有色金属) 间壁式换热设备在实验室 内进行小型动态模拟试验， 也适用于中型动态模拟试验。现场监测换热器试验亦可参照使用。 2 引用标准 g b j 5 0 工业循环冷却水处理设计规范 g b 5 7 7 6金属材 料在表面 海水中 常 规暴露腐蚀 试验 方法 g b 6 9 0 3 锅炉用水和冷却水分析方法通则 g b 6 9 0 4 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 州 测定 玻璃电 极法 g b 6 9 0 5 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 氯化物的测定 摩尔法 g l i 6 9 0 5 . 3 锅炉用水和冷却水分析方法 氯化物的测定 汞盐滴定法 g b 6 9 0 7 锅炉用水和冷却水分析方法 水样的采集方法 g b 6 9 0 8 锅炉用水和冷却水分析方法 电导率的测定 g i 3 6 9 0 9 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定 高硬水 g 1 3 6 9 1 0 锅炉用水和冷却水分析方法 钙的 测定 络合滴定法 g b 6 9 1 1 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 硫酸盐的测定 重量法 g b 6 9 1 1 . 2 锅炉用 水和冷却 水 分析方 法 硫酸盐的测定 铬酸 钡光 度法 g b 6 9 1 1 . 3 锅炉用水和冷却水分析方法 硫酸盐的测定 电 位滴定法 g b 6 9 1 2 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 硝酸盐和亚硝酸盐的 侧定 硝酸盐萦外光度法 g b 6 9 1 2 . 2 锅炉用 水和 冷却水分析 方法 硝酸盐和 亚硝酸盐的 测定 亚 硝酸 盐紫 外光度法 g b 6 9 1 2 . 3 锅炉用水和冷却水分析方法 硝酸盐和亚硝酸盐的测定 ， 蔡胺盐酸盐光度法 g b 6 9 1 3 . 1 锅炉用水和冷却水分析方法 磷酸盐的 测定 正磷酸盐 g b 6 9 1 3 . 2 锅炉用水和冷却水分析方法 磷酸盐的 测定 总无机磷酸盐 g b 6 9 1 3 . 3 锅炉用水和冷却水分析方法 磷酸盐的 测定 总磷酸盐 g b 1 0 5 3 9 锅炉用水 和冷却水 分析方法 钾离 子的 测定 火焰光 度法 h g 5 -1 5 0 2 工业循环冷却水中 碱度测定方法 h g 5 - - 1 5 2 6 冷却水化学处理标准腐蚀试片 技术条件 h g 5 - - - 1 6 0 0 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物分析方法规则 h g 5 -1 6 0 1 工 业循环冷 却水污 垢和 腐 蚀产 物试样的调查、 采取和制备 f 哈5 -1 6 0 2 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中水分含量测定方法 f i g 5 -1 6 0 3 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中 硫化亚铁含量测定 方法 f i g 5 -1 6 0 4 工业 循环冷却水污 垢和腐蚀产 物中 灼 烧失重测定 方法 h g 5 -1 6 0 5 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中酸不溶物、 磷、 铁、 铝、 钙、 镁、 锌、 铜含量测定方法 中华人民 共和国 化学工业部1 9 9 1 - 0 9 一 1 6 批准 1 9 9 2 一 0 1 一 0 1 实施 h g/ t 2 1 6 0 一 9 1 hg h匕一 : : 一 工 业循环冷却水污垢和腐蚀产物中硫酸盐含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中二氧化碳含量测定方法 3 方法提要 冷却水动态模拟试验方法是在实验室给定条件下， 用常压下饱和水蒸汽或热水加热换热器， 模拟生 产现场的流速、 流态、 水质、 金属材质、 换热强度和冷却水进出口温度等主要参数， 以评定水处理剂的缓 蚀和阻垢性能 4 试验装置 图1 冷却水动态模拟试验装置流程图 1 一补充水描; 2 -集水池; 3 -冷却塔; 4 一填料; 5 一水泵; 6 -轴流风机; 7 -浮球阀; 8 一进水流量计; 9 一排污流量计书 1 0 -测温元件; n 一联接接头子 1 2 -换热器; 1 3 一试验管; 1 a 一冷凝管; 1 5 一电加热元件; 1 6 -试片架 4 . 飞 换热器系统 4 - 1 . 1 换热器 4 门门. ， 由 耐蚀的 金属材质制造， 外壁有良 好的保温层。 4 . 1 . 1 . 2 热介质为常压下饱和水蒸汽。对于换热强度小的试验， 热水也可参照使用。 4 _ ，1 . 3 换热器的有效长度根据试验管长度而定， 一般不小子5 0 0 m m , 4 . 1 . 2 试验管 4 . 1 . 2 - 1 尺 寸: 直径为l o m m x 1 ， 无缝金属管多根组成( 亦可根据需要选用 其他尺寸) ， 每根长度在 1 5 0 2 3 0 m m不等 4 . 1 . 2 . 2 材 质: 2 0 号 优质碳 素钢( g b 6 9 9 ) ， 亦可选用 与所模拟 现场设 备相同 的 金属材料。 4 . 1 . 2 . 3 内壁要求无明 显的缺陷， 如麻点、 裂纹、 锈蚀等， 两端有正反扣螺纹( 亦可采用其他联接方法) ， 外壁镀硬络 4 . 1 . 3 联接接头 4 . 1 - 3 . 1 尺寸: 外径不小于2 3 m m ， 内孔两头有正反扣螺纹。 4 . 1 . 3 - 2 材质: 耐磨填充聚四氮乙烯。 4 . 2 冷却塔系统 4 . 2 门集水池 4 . 2 . 1 . 1 4 . 2 . 1 . 2 600 容积; 一般按循环冷却水每小时用水量的1 / 2 1 / 5 计算。 材质: 硬质塑料。 h g / t 2 1 6 0 一 9 1 4 . 2 . 1 . 3 液位应恒定， 并能自 动控制和加人补充水 4 . 2 . 2 冷却塔 4 . 2 - 2 . 1 尺寸: 应根据当地气温、 湿度和工艺上温差决定。 通常直径为2 2 0 m m、 高1 5 0 m m, 填料高度为 其塔身的3 / 4 左右， 冷却幅 度可达1 0 -巧c 4 - 2 . 2 . 2 材质: 硬质塑料 4 . 2 . 2 . 3 填料: 聚丙烯鲍尔环， 尺寸2 0 m m x 2 0 m m( 或冷却效果相近的填料也可) 。 4 . 2 . 3 风机 全封闭轴流风 机， 一般功率约大于l o o we 4 . 2 一 4 水泵 一般采用扬程4 m， 流量1 . 3 2 m 3 / h . 4 . 3 仪表系统 4 . 3 . 1 测温元件: 铂电阻( b a , ) 或其他材质的测温电阻， 能自 动打印或数字显示( 分辨率在。1 c ) ， 亦 可选用水 银温度计( 分度值0 . 1 c) 43 ， 2 流量计: 可用手控转子流量计， 最小分度值小于控制值1 2 !， 其手控阀采用针形阀， 安装时应考 虑 便于拆卸清 洗。 亦可用自 动调节流量计。 4 . 3 . 3 过程控制和进口 温度控制: 试验过程中可用单片机控制和处理数据。进口 水温波动不大于 士02( 4 . 4 管路系统 4 . 4 . 1 管道: 用耐蚀管材， 并有良 好保温 4 . 4 . 2 排污: 用流量 计或其他方式控制。 5 试验水质 5 . 1 试验水质采用实际工况用水， 若无法采用时， 可根据其水中主要成分自 行配水。 5 . 2 配制水应对其主 要成分含量进行分析， 与原水相比 相对误差士2 . 5 %. 6 试验准备 61 试验管前处理 6 . 1 . 1 选管; 每组试验选择三根不同 长度的试验管( 4 . 1 . 2 ) 和相应的联接接头( 4 . 1 . 3 ) ,联接好后的试 验管其总长度不得大于换热器的长度。 6 . 1 . 2 表面 处理: 先用粗砂纸 通常粒度为6 0 ( 2 号) 将试验管内 坑蚀、 点蚀磨平， 再用细砂纸 通常粒 度为1 5 0 ( 2 / 。 号) 进一 步打磨， 然后按g b 5 7 7 6 附录a对试验管进行清 洗 6 . 1 . 3 称重: 碳钢及低合金钢称准至l m g ， 耐蚀材料称准至0 . 5 m g 。如用大口径试验管时， 可称准至 5 m g 6 . 1 . 4 装管和测量尺寸: 将已称重过的不同长度试验管( 4 . 1 . 2 ) 与接头( 4 . 1 . 3 ) 联接。严格检查联接处 是否漏水， 然后测量其有效传热长度l ( m) , 准确至l m m， 见图z 0 图z 换热器内 试验管有效传热长度示意图 1 一传热管 2 -联接接头; 3 一炉壁; 4 一橡皮塞; s 一接管 h g/ t 2 1 6 0 一9 1 计算有效传热长度的公式: 1 =1 1 -1 z (1) 式中 1 一试验管有效传热长度， m; 1 , 一一换热器有效长度， m; 1 , - 一联接接头总长度， m. 6 门. 5 记录 将各试验管的重量、 长度、 腐蚀面积、 传热面积和排列位置等分别记录在附录a表a 2 的 表格中。 6 . 2 仪表校正 应事先对流量、 温度、 p h值等计量仪表进行校正。 6 . 3 清洗 每次试验前用自 来水进行系统清洗。 需要时亦可用5 %盐酸溶液( 含1 % 六次甲 基四胺) 进行清洗， 若管道材质是不锈钢， 可用硫酸或硝酸溶液清洗。 6 . 4 预膜及水处理剂投加方式 试验管若要预膜时， 可待上述6 . 1 6 . 3 工作完毕后， 直接一次性投加预膜剂于集水池中。 正常运行 时， 必须均匀地投加水处理剂于集水池中。 了 试验步骤 了 . 1 开机 每次开机时， 必须先开水泵， 然后再通人蒸汽或加热产生的蒸汽。停机时应先停止加热( 或蒸汽) ， 3 0 m i n后再停水泵。 7 . 2 清洁管热阻测定 待蒸汽温度和冷却水流量已达规定值， 并稳定2 -6 h 后， 可每隔1 5 3 0 m i n 测量冷却水进出口 温度 和蒸汽温度共8 次。 测量时应严格地将流量、 进口 温度、 蒸汽温度控制在规定值。用数理统计方法舍去 其中异常值， 求出其算术平均值， 清洁管热阻: 按式( 2 ) 计算 n d :1 x 3 6 0 0 r 导 4 1 8 6 . 8 x g t - t 进 _ 生 t 出 - t 进 2 _ 0 . 8 6 n d ) t - t a 一l ) v、 t 出 一t 进2 (2) 式中: : 一 清洁管热阻， m “ c / w; d 一 试验管内径， m; ; 冷却水流量, k g / h ; 7 一 蒸汽温度， ; t ;a - 一 冷却水进口 温度， c ; 汽 一 冷却水出口 温度， c; 4 1 8 6 s 一 一 水的热容， j / k g 、 ; / 一 试验管有效换热长度， m; 3 6 0 。一 从小时换算为秒的数值。 7 . 3 瞬时污垢热阻测定 测定清洁管热阻r 后， 可每隔2 h 按7 . 2 方法测定以m , “ c / w表示的瞬时污垢热阻， 由式( 3 ) 计 算: h g / r 2 1 6 0 一 9 1 r, , = 0 . 8 6 n d ;1 ( t - t ia _ 生 ) _ ， g( t w -, a 2) 0 . 8 6nd ;l ( t - t;ag 1 t, - ta 一 tt - t- .l tm - t, )二 “ “ ” 川 : g一 冷却水流量, k g / h ; r 清洁管热阻， m “ c / w; t ;l 冷却水瞬时进口 温度， c; 崛 冷却水瞬时出口 温度， ; 犷 ， 一一 清洁管时冷却水进口 温度， ; t i d ; -清洁管时冷却水出口温度， c; t -蒸汽温度， ; d- 一 试验管内径， m; 2 试验管有效传热长度， m. 浓缩倍数、 极限碳酸盐硬度和蒸发量的测定 在不排污情况下， 每隔2 h按g b 6 9 0 5 氯化物的测定、 g b 1 0 5 3 9 钾离子的测定和h g 5 -1 5 0 2 碱度 中4定 式不测 b . 7 . 4 . 1 总碱度( m) ; 钾离子( 无药剂干扰时， 亦可选用氛离子) 。 浓缩倍数的计算: 冷却水中 浓缩倍数( n) 可按式( 4 ) 计算: n = ， . 二 ， . . ( 4 ) k补 式中 k , 循环冷却水中 钾离子含量， m g / l ; k 补 补充水中钾离子含量， m g / 1 。 7 . 4 . 2 极限碳酸盐硬度的 计算: 以x 1 0 - m o l / l表示的 极限 碳酸盐硬度( m) 按式( 5 ) 计算 n 一 黝 。 . : . . ， . . . . . . . . 一 5 ) 松 补 式中: n 循环冷却水瞬时的 浓缩倍数; m s 循环冷却水瞬时的总碱度， m g / l ; m , ， 一一 补充水瞬时的总碱度， m g / l . 当m . 值符合式( 5 ) 时， 即为极限碳酸盐硬度m, 7 . 4 . 3 蒸发水量的计算: 以m / h 表示的循环冷却水蒸发水量( q e ) 可按附录c 2 计算。 7 . 5 排污水量和补充水量的计算: 以m / h 表示的排污水量( q b ) 和补充水量( q m ) 可按附录c 3 计算。 76 分析测定项目 除钾离子、 氯化物和碱度必须测定外， 其余化学分析测定项目 可根据工艺要求自 行决定。 了 . 7 试验周期 连续试验周期不得少于1 5 天。 试验过程中若出现故障， 冷却水循环中断次数不得大于2 次， 每次时 间不得大于 6 h . 8 试验后处理 8， 试验结束后， 将试验管取下， 观察腐蚀和结垢情况。分别测定污垢化学成分， 年污垢热阻r， 污垢 h g / t 2 1 6 0 一 9 1 筑积率m c m, 平均垢厚x, 垢层密度f 和腐蚀率b ， 局部腐蚀深度 8 . 2 将试验管一端紧压在橡皮胶板上， 另一端用滴定管加入蒸馏水量取体积为v , 。 将水放出后， 试验 管在”5 c 鼓风烘箱中 干燥至恒重， 其质量为g z o 8 . 3 用不锈钢匙轻刮烘干后管内污垢， 按h g 5 -1 6 0 0 - 1 6 0 7 方法测定污垢的 成分。 8 - 4 上述试验管再按附录b的方法进行处理。 8 . 5 再按8 . 2 方法量取体积和称重， 其体积和质量分别为v 。 和g - 8 . 6 将试验管剖开， 详细观寮记录腐蚀形貌， 典型的试样应进行拍照。 9 结果的表示和计算 9 门腐浊 9 . 1 . 1 以rn m / 年表示的年腐蚀率( b ) 按式( 6 ) 6) 式中: k 3 . 6 5 x1 0 ; g 一试样腐蚀后减少的质量， 9 ; t 试验时间， d ; a一 一试样腐蚀面积, c m ; d - 金属密度， 9 / c m , ( 碳钢7 . 8 5 , 铜8 . 9 4 ， 黄铜8 . 6 5 ， 不锈钢7 . 9 2 ) , 9 门. 2 以m rn表示的局部腐蚀深度， 包括平均深度及最大深度， 其测定方法见附录c l . 3 , 92 污垢 9 . 2 . 1 以m g / c m , 月表示的污垢沉积率( 。 。 二 ) 按式( 7 ) 计算: 3 0 ( g i -g , ) 冲1 c刀之 二 二 二- - - - 1 下 于 尸 at (7) 式中: 位 试验管试验后的质量, m g ; g 试验管去除污垢后的质量, rn g ; a - 一 试验 管内 表面的面积， c m , ; 7 - 一一 试验时间， d , 9 . 2 . 2 以m 2 c / w表示的年污垢热阻( r ,; ) 按下列方法测定和计算: a . 曲 线法: 按73 测出的瞬时污垢热阻r .i ， 用数理统计方法舍去异常值， 以为纵坐标， 相应的 时间( d ) 为 横坐 标， 用 微机或人 工绘制污 垢热阻 时间曲 线。 然后取图中 平滑曲 线最高的 值乘1 . 1 即为年污垢热阻( r “ ) 。如图3 所示。 b . 两点法: 从图3 中选择既接近平滑曲线又靠近实测曲线的两个点。这两个点必须符合d 3 ( 夭 数) 一2 d , ( 天数) ， 然后按下式计算年污垢热阻r。 r 毕 r ( d , ) 2 r . ; ( d , ) 一、( d 3 ) . 认” . . .， . ， “ 一 8) 式中: r .; ( d) 运行d ， 时间的瞬时污垢热阻， m 2 c / w; r , , ( d 3 ) 一一 运行d 3 时间的瞬时污垢热阻, m 2 “ c / w, 9 . 2 - 3 以m m表示的平均垢厚( x ) 按附录c式( c l ) 计算。 9 . 2 . 4 以g / c m 表示的垢密度伽) 按附录c式( c 2 ) 计算。 9 . 2 . 5 以百分数表示的污垢化学成分含量按h g 5 -1 6 0 2 , h g - 5 -1 6 0 6 和h g 5 -1 6 0 7 规定的测定方法进行测定。 h g 5 -1 6 0 3 , h g 5 -1 6 0 4 , hg 5 -1 6 0 5 , h g / t 2 1 6 0 一 9 1 !吐，.|牛注ji找价 0 . 5 v叶一寸 一寸 一 一 4 - 一 5寸一 十一 幸 一宁 一 寸一蒸) r , ; x 1 0 - “ 图3 污垢热险 时间曲线 1 0 允许差 两次平行测定结果的允许差如下列表: 表1 腐蚀率测定的允许差 m m/ 年 腐蚀率范围 室内允许差 室间允许差 0 . 8 0 -0 . 4 0 0 . 1 3 0 . 4 3 0 . 4 1 0 . 1 . 0 0 . 0 7 表 2 污垢沉积率测定的允许差 m g / c m , 。 月 污 垢沉积率范围 室内允许差 室间允许差 1 5 0 - 5 0 . 0 2 5 . 8 2 5 ， 吕 5 0 . 1 - 1 5 . 0 1 7 , 2 1 4 . 6 表3 平均垢厚测定的允许差 平均垢厚范围 室内允许差 室间允许差 1 . 0 0 - 0 . 2 0 0 . 1 5 0 .1 9 垢密度范围 室内允许差 室间允许差 2 . 0 0 一 1 . 0 0 0 。1 1 0 ，1 7 h g / t 2 1 6 0 一 9 1 表 5 年污垢热阻测定的标准偏差 1z / w 年污垢热阻范围标准偏差 0 . 7 x 1 0 - - - 2 . o x l 0 - 2 . 1 x1 0 - - 4 . 0 x1 0 -0. 390. 51 1 1 试验报告主要内容 1 1 . 1 试验管材质、 牌号、 尺寸和处理方式等。 1 1 . 2 工艺 参数: 如浓缩倍数， p h值范围， 水处理剂含量控制范围， 传热面积， 冷却水进出口 温差， 换热 强度等。 1 1 . 3 水质分析 1 1 . 4 试验结果 hg/r 2 1 6 0 一 9 1 附录a 记录表格式 ( 补充件) 表a1 水质及水处理剂分析报表m g / l 水质成分分析水处理剂成分分析 侧定项 目含量 测定项 目含量 测定项 目 蒸汽温度 表a 2 动态模拟试验原始数据记录表 刁 一 一 冷 却 水 温 度 ， 。 。 ， ( 山 ) 流量. k g / h 浓缩倍数 n 测定时间 斤 0 了 h g / t 2 1 6 0 一 9 1 表a 3 动态模拟试验原始记录表 一 寸一一一 一 逻 竺卜“ 置 m il 足现 日一 一 一一 1 进2 中3 出 预膜条件 试验管长度! ( m) 试骏管腐蚀面积( 内径) a ( c m ) 试验管原重g ( m g ) 试验管试验后重g 2 ( - 9 ) 污垢增重g , -g , ( m g ) 试验管去污垢后重g , ( m g ) 腐蚀失重认- g , ( m g ) 腐蚀率 召 ( m m/ 年) 试验管试验后体积v , ( m l ) 试验管去 垢后体积v , ( m 工 ) 体积差v ， 一v( - i . ) 传热面积f ( m ) 垢密度p ( g / c m ) 平均垢厚x( m m) 污垢沉积率. - ( m g / -, 月) 附录b 试验管表面后处理方法 ( 补充件) b 1 钢 b l . 1 将已刮去大部分污垢和腐蚀产物的试验管， 一端紧压在橡皮胶板上， 另一端用滴管小心加人盐 酸溶液 配制方法: 盐酸( g b 6 2 2 ) 5 0 0 m l ， 六次甲基四胺( g b 1 4 0 0 ) 4 0 g ， 加水至1 l ) ， 直至除净污垢和腐 蚀产物为 止， 但不得破坏试验管外镀铬层， 并立即用自 来水冲 洗至中 性 b 1 . 2 用8 0 g / 1 氢氧化钠( g b 1 2 6 6 ) 溶液中 和后， 再用自 来水冲 洗干净。 b 1 . 3 放人无水乙醇( g b 6 7 8 ) 中浸泡1. 2 m i n , b l . 4 取出后及时吹干， 放在干燥器中1 h 后称重。 b 2 不锈钢 眨. 飞 操作步骤同b i ， 但盐酸溶液改用硝酸溶液 配制方法: 硝酸( g b 6 2 6 ) l 0 0 m l , 加水至1 l ) ， 并在 6 0 ( 下浸泡 2 0 mi n o h g / t 2 1 6 0 一9 1 b 3 铝和铝合金 b 3 . 1 操作步骤同b i 。 但盐酸溶液改为磷酸溶液 配制方法。 磷酸( g b 1 2 8 2 ) 5 0 rn l铬i f f ( c r o , ) 2 0 g ， 加 水至 1 1 . ) ， 在 8 0 -9 0 c下浸泡 1 0 min a b 4 铜和铜合金 b 4 . 1 操作步骤同b i ， 但盐酸溶液改为硫酸溶液 配制方法: 9 0 0 m l水中加入l 0 0 m l 硫酸( g b 6 2 5 ) a 匀 在室温下浸泡i 一3 m i n 附录c 试验结果和燕发水t、 补充水，、 排污水f的计算 ( 补充件) c 1 试验结果的计算 c 1 . 1 平均垢厚 c , m n m 表示的平均垢厚( x) 按