CN1657857A

CN1657857A - 一种用于碳钢－水热管的不凝气消除剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1657857A
Application number: CN 200410047067
Authority: CN
Inventors: 周丽纯; 刘群; 颜祥富
Original assignee: YUEYANG CHANGLIAN EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUEYANG CHANGLIAN EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: CN1270809C

Abstract

本发明提供一种用于碳钢－水热管不凝气消除剂及其制备方法，在钢－水热管的冷凝顶端，安装一特制的多孔固定管，并在其内放置本发明提供的用于碳钢－水热管不凝气消除剂，在常温就能与热管内不凝气发生反应生成水，解决了以往各种氧化剂只能在90℃工作温度以上才能消除不凝气，而在低温下不起作用的问题，使热管能长时间保持优良的传热性能，大大延长了钢－水热管的使用寿命。

Description

一种用于碳钢-水热管的不凝气消除剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于碳钢-水热管的不凝气消除剂及其制备方法。

背景技术

由于热管技术的高速发展，热管换热器在工业上得到了广泛的使用，而碳钢-水热管因其具有制造成本低、制造工艺简单、换热能力大、阻力小、可靠性高、修复方便、适应温度范围广等优点，在工业上得到广泛的应用。但由于作为管材的碳钢与工作介质——水的不相容性，使得热管在使用过程中产生氢气，氢气是一种不凝气体，在热管内聚集后，阻碍工质蒸汽的流动和放热，导致热管内的传热性能逐渐下降，以致最终完全失效。目前，在对付碳钢-水热管不相容的问题上，一般采用：(1)在碳钢管内壁用化学液钝化，使之产生一层四氧化三铁钝化膜；(2)工质中添加氧化型缓蚀剂；(3)在冷凝端安装排气阀，定期排放不凝气体；(4)高温蒸汽表面钝化，生成致密的四氧化三铁钝化膜；(5)氧化除氢技术。上述方法一般是几种联用。可使碳钢-水热管的寿命延长至2～3年，但仍不能满足工业应用的要求。

氧化消除不凝气技术在碳钢-水热管延寿方面有着较好的发展前景，但现有的氧化除氢技术所要求的反应温度比较高一般在90℃以上，最低不得低于65℃。而在石化行业应用碳钢-水热管最多的是工艺加热炉的空气预热器，而加热炉的排烟温度在170℃～180℃或更低，空气入口温度20℃左右，使用现有的氧化除氢技术效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能在中温下又能在常温下消除热管内不凝气体(氢气)的消除剂，大大提高碳钢-水热管的工作可靠性和使用寿命。

本发明的用于碳钢-水热管不凝气消除剂是一种块状或粒状或条状具有多孔结构的物质，有效成分由组分A、组分B、组分C组成；组分A的重量百分含量为50％～80％、组分B的重量百分含量为15％～30％、组分C的重量百分含量为5％～20％；

其中：组分A由MnO₂、Sn₂O₃、WO₃组成，在组分A中MnO₂的重量百分含量为60％～80％、Sn₂O₃的重量百分含量为10％～20％、WO₃的重量百分含量为5％～20％；

组分B由CuO、Ag₂O、PbO组成，在组分B中CuO的重量百分含量为30％～50％、Ag₂O的重量百分含量为20％～40％、PbO的重量百分含量为10％～30％；

组分C由Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃组成，在组分C中Co₂O₃的重量百分含量为10％～40％、Ni₂O₃的重量百分含量为30％～60％、Cr₂O₃的重量百分含量为10％～35％。

本发明的用于碳钢-水热管不凝气消除剂是通过如下方法制得：首先按组分A的配比要求称取MnO₂、Sn₂O₃、WO₃并将其混合均匀得到组分A；按组分B的配比要求称取CuO、Ag₂O、PbO并将其混合均匀得到组分B；按组分C的配比要求称取Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃并将其混合均匀得到组分C；再按碳钢-水热管不凝气消除剂有效成分组分A、组分B、组分C的配比要求将组分A、组分B、组分C混合均匀；或者根据有效成分组分A、组分B、组分C的配比以及组分A、组分B、组分C中各物质的配比要求计算出MnO₂、Sn₂O₃、WO₃、CuO、Ag₂O、PbO₃、Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的加入量，称取上述物质，并混合均匀；加入有效成分重量的5％～40％的粘结剂Al(OH)₃或BaCO₃，混合均匀后制成块状或粒状或条状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的物质。

本发明的用于碳钢-水热管不凝气消除剂由电极电位为正值的多种氧化剂复合而成，这些物质具备以下性质：在碳钢-水热管的正常工作温度下不会自行分解，但容易被还原；还原后的产物无腐蚀、无毒；成本较低，存在量大，不与水蒸汽起反应；能与氢发生反应，反应后产物无毒、无腐蚀，能与热管内管壁和工质很好相容。

本发明的用于碳钢-水热管不凝气消除剂为块状或粒状或条状，具有多孔结构，使用时将其装入多孔固定管内(网孔直径比颗粒直径略小)，然后将固定管焊接在热管顶端，结构见附图1。

本发明对用于碳钢-水热管不凝气消除剂的使用效果进行了如下实验：

实验1：加有不凝气消除剂的热管——长效热管，不凝气消除剂采用实施例1制得的不凝气消除剂，未加不凝气消除剂的热管——普通热管，长效热管除加有不凝气消除剂外，其余制作过程与普通热管一致。

试验条件：热管内表面进行了酸化去膜处理，工质为蒸馏水；冷热端比3∶1，光管，自然通风冷却，炉功率6kw，实验时间172小时。

实验结果：实验开始时测得的红外热像图见附图2，实验结束时测得的红外热像图见附图3，从实验开始至实验结束，测得的热管始末端温差趋势变化见附图4，从图2、图3可清晰地看到，长效热管在运行过程中冷却端温度无明显变化，而普通热管顶端出现明显的低温区即不凝气聚积区；从图4可以看出，试验启动时，长效热管始末点温差为8℃，普通热管温差为10℃，二者相差不大，运行约70小时后，普通热管始末端两点温差达到最大值51℃，其后基本趋于稳定，而长效热管在整过试验过程，温差在8～10℃范围内波动，无明显变化，说明不凝气在线被去除效果明显。

实验2：加有不凝气消除剂的热管——长效热管，不凝气消除剂采用实施例2制得的不凝气消除剂，未加不凝气消除剂的热管——普通热管，长效热管除加有不凝气消除剂外，其余制作过程与普通热管一致。

试验条件：热管内表面进行了酸化去膜处理，工质为加酸蒸馏水，热管制作后静放1个月后进行试验，冷热端比3∶2，光管，自然通风冷却，炉功率12kw。

实验结果：为了考察常温下不凝气消除剂的使用效果，我们在热管工质内加入适量的酸，让其在常温下就能产生不凝气体，长效热管与普通热管制作后同时静放1个月再进行热态试验，从实验开始至实验结束，测得的热管始末端温差趋势变化见附图7，从图7可以看到，试验一开始普通热管始末点温差为80℃左右，而新型长效热管始末点温差只有7℃左右；运行96时小时时，普通热管的红外热像图见附图5，长效热管的红外热像图见附图6，从图5、图6看，新型长效热管等温性能极好，无不凝气聚积区，而普通热管有明显的低温区，即不凝气聚积区，说明该不凝气消除剂在低温下对不凝气就有很好的去除效果。

从以上两个试验可以得出：①本发明的用于碳钢-水热管不凝气去除剂对不凝气有很好的消除效果；②本发明的用于碳钢-水热管不凝气去除剂不仅适用中高温，且在低温下也有很好效果。

附图及附图说明

图1为碳钢-水热管不凝气消除剂安装示意图，其中1-不凝气消除剂、2-抽真空管、3-热管壁、4-多孔固定管。

图2为试验启动时热管的红外热像图。

图3为试验结束时热管的红外热像图。

图4为热管始末端温差趋势图

图5为普通热管红外热像图

图6为长效热管红外热像图

图7为热管始末点温差趋势图

具体实施方式

实施例1：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为75％、15％、10％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为50％、20％、30％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为20％、50％、30％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为70％、15％、15％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的25％的粘结剂Al(OH)₃，混合均匀后制粒状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例2：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为80％、10％、10％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为40％、30％、30％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为35％、30％、35％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为65％、15％、20％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的40％的粘结剂Al(OH)₃，混合均匀后制条状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例3：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为60％、20％、20％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为30％、40％、30％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为40％、30％、30％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为50％、30％、20％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的15％的粘结剂BaCO₃，混合均匀后制块状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例4：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为75％、20％、5％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为45％、25％、30％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为10％、60％、30％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为55％、25％、20％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的40％的粘结剂BaCO₃，混合均匀后制粒状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例5：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为65％、20％、15％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为40％、40％、20％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为35％、30％、35％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为60％、25％、15％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的5％的粘结剂Al(OH)₃，混合均匀后制块状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例6：首先按MnO₂、Sn₂O₃、WO₃的重量含量分别为75％、15％、10％的配比混合均匀得到组分A；按CuO、Ag₂O、PbO的重量含量分别为40％、40％、20％的配比混合均匀得到组分B；按Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的重量含量分别为20％、50％、30％的配比混合均匀得到组分C；再按组分A、组分B、组分C的重量含量分别为50％、30％、20％的配比将组分A、组分B、组分C混合均匀；加入有效成分重量的30％的粘结剂BaCO₃，混合均匀后制粒状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。

实施例3～6制备得到的不凝气消除剂通过实验，均能达到实施例1、实施例2类似效果。

Claims

1、一种用于碳钢-水热管不凝气消除剂是一种块状或粒状或条状具有多孔结构的物质，其特征在于它的有效成分由组分A、组分B、组分C组成；组分A的重量百分含量为50％～80％、组分B的重量百分含量为15％～30％、组分C的重量百分含量为5％～20％；其中：

组分A由MnO₂、Sn₂O₃、WO₃组成，在组分A中MnO₂的重量百分含量为60％～80％、Sn₂O₃的重量百分含量为10％～20％、WO₃的重量百分含量为5％～20％；

2、一种制备权利要求1所述的用于碳钢-水热管不凝气消除剂的方法，其特征在于：首先按组分A的配比要求称取MnO₂、Sn₂O₃、WO₃并将其混合均匀得到组分A；按组分B的配比要求称取CuO、Ag₂O、PbO并将其混合均匀得到组分B；按组分C的配比要求称取Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃并将其混合均匀得到组分C；再按碳钢-水热管不凝气消除剂有效成分组分A、组分B、组分C的配比要求将组分A、组分B、组分C混合均匀；或者根据有效成分组分A、组分B、组分C的配比以及组分A、组分B、组分C中各物质的配比要求计算出MnO₂、Sn₂O₃、WO₃、CuO、Ag₂O、PbO₃、Co₂O₃、Ni₂O₃、Cr₂O₃的加入量，称取上述物质，并混合均匀；加入有效成分重量的5％～40％的粘结剂Al(OH)₃或BaCO₃，混合均匀后制成块状或粒状或条状，在550℃～800℃下进行烧结成型，得到多孔结构的不凝气消除剂。