超声波脉冲防垢除垢装置在原油管道中的应用

超声波脉冲防垢除垢装置在原油管道中的应用

超声防垢除垢技术原油长距离输送系统的生产过程中，随着污垢的积累，液体管道的阻力增加，导致污水下的腐蚀，导致原油热态配合机的变换工作效率降低，造成严重的能源损失和安全隐患，并对原油长距离输送系统的生产产生负面影响。同时,各项污垢治理费用也增加了生产运营的成本。将超声波防垢除垢技术应用到原油长输管道系统,是一种创新性尝试,可取得良好的效果。实际应用后,热媒/原油换热器基本做到了不结垢。与传统防垢除垢方法相比,超声波防垢除垢技术具有自动化程度高、工作性能可靠、对环境无污染等特点,是一种节能、环保的新方法。1超声波技术及其工作原理1.1粒子间相互作用动超声波在介质中传播时,会使媒质产生受迫振动,使粒子间产生相互作用。当超声波的机械能振动使媒质中的粒子加速度达到一定数值时,就会在媒质中产生一系列的物理和化学效应。(1)高速微胶特性当超声波在金属管与板壁传播时,会在金属管-板壁界面产生高加速度震荡波,使与该界面接触的液体产生高速微涡。这一高速微涡阻碍了结垢、结晶、积垢等物质的附着,同时对金属界面进行清理,可起到防垢与除垢的双重作用。(2)墙体垢质的震动当超声波由结垢的热交换设备金属外表面向里传播时,即会引起板结在金属换热界面上的垢质跟随金属震动。但由于垢质的性态和弹性阻抗(弹性系数)不同,垢质与金属会在换热界面上形成剪切应力作用,导致板结在金属换热界面上的垢质层疲劳、裂纹、疏松,破碎而脱落,起到了除垢作用。(3)悬浮粒子的作用当超声波在含有悬浮粒子(微粒杂质)的液体介质中传播时,会使悬浮粒子与液体介质一起产生震动,由于悬浮粒子的大小不同,相对震动速度不同,悬浮粒子间会相互碰撞、粘合、聚集,形成体积和重量均会增大的絮状颗粒物,它可以对锅炉起到水质软化及防垢作用。1.2发生器防垢除垢原理超声波脉冲防垢除垢装置主要由超声波-脉冲发生器和换能器两部分组成。发生器使用220V电压,在工作时形成特殊频率和形状的电流脉冲,这些电流脉冲传到安装在热交换器表面的换能器上,使其产生被动机械振荡,从而达到防垢除垢的目的。应用在换热器上,其工作机理如图1所示。2超声波除垢装置在热媒原油换热器中的应用2.1热媒/原油换热器中油管道在东北管网的原油长输管道中,为防止原油固化,保障输送能力,需要对原油进行系统的加热、加压和保温处理。因此,需要使用大量的加热、换热和加压设备。然而,在换热器中结垢是一种极为普遍的现象。中油管道长春输油气分公司梨树输油站使用了6套热媒/原油换热器。根据现场调查情况显示,由于污垢的产生,换热器的换热效率普遍下降10%左右。每年每套热媒/原油换热器由于污垢问题所导致的能源损失、维护费用等直接经济损失就高达十余万元。同时,污垢引发的垢下腐蚀等问题也给生产带来了一定的安全隐患。为彻底解决污垢问题,2008年9月对梨树输油站的302#热媒/原油换热器进行了改造,安装了2套由北京中环信科科技有限公司独立研发、生产的CMⅡ-H-04B型超声波脉冲防、除垢装置并投入使用。该技术被国家科技部批准为《国家科技成果重点推广计划》项目之一,其一代、二代产品分别获得国家专利,“达到国际先进水平,填补了国内空白”,得到了国家有关部门的权威鉴定和认证。2.2热媒/原油换热器换效率测试结果针对超声波脉冲防、除垢技术的实际应用情况,中国石油管道沈阳技术分公司节能测试中心做了系统的跟踪测试和计算分析,并于2008年9月、11月以及2009年3月分3次针对302#热媒/原油换热器进行了安装超声波防垢除垢装置前、后各阶段换热效率的对比测试。测试采用的标准及计算方法有中油管道公司《加热炉、锅炉大修(技术改造)效果对比测试方案》、Q/SYGD0016-2001《热媒间接加热装置热效率测定方法》、SY/T6275-2007《油田生产系统节能监测规范》等。测试及计算结果如表1所示。通过上述数据可知,安装并启用超声波防、除垢装置后,302#热媒/原油换热器的换热效率在运行工况基本相同的条件下,明显好于未安装装置前。在超声波防、除垢装置投运一个半月后,302#热媒/原油换热器的换热效率分别由原来的88.12%和87.55%提高到了90.10%和90.15%,分别提高了1.98个百分点和2.60个百分点。在超声波防、除垢装置投运5个月后,302#热媒/原油换热器的换热效率分别由原来的88.12%和87.55%提高到了94.07%和94.15%,分别提高了5.95个百分点和6.60个百分点。3超声波防垢、除垢技术的优点(1)超声波防垢、除垢技术运用在热媒/原油换热器上应用一个月后换热效率提高将近3%,使用5个月后换热效率提高了6%以上,说明换热器里面的污垢在逐渐剥离、脱落。(2)换热器换热效率的提高意味着能耗的降低,可见超声波防垢、除垢技术不仅可以解决换热设备的结垢问题,而且可为企业节约能源。(3)在运用超声波防垢除垢技术后,