CN213364545U - 一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，该装置包括一次网模拟回路、二次网模拟回路和换热器。一次网模拟回路有恒温加热装置且整体采用承压结构，能够模拟130℃条件下一次网循环水运行情况。一次网模拟回路和二次网模拟回路独立运行，中间通过板式换热器将一次网热量传输给二次网，二次网模拟回路有冷却装置，将热量带离系统。一次网和二次网模拟回路的腐蚀挂样装置上方都设计有排空阀门，可以模拟系统停用过程中空气进入系统的情况，能够针对热网循环水系统满水状态、半满水状态和完全排水三种条件的停用腐蚀问题展开研究。一次网和二次网模拟回路中都设计了碳钢管道腐蚀旁路，能够模拟碳钢管道腐蚀对循环水水质的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于实验室材料腐蚀研究领域，具体涉及一种用于热网循环水系统的材料防腐防垢研究的装置。
背景技术
城市的热网循环水系统逐级将热电厂产生的热量输送到居民家中，其稳定运行对于保障冬季居民供热具有重要意义。热网循环水系统一般采用碳钢制成的输送管道，换热器采用不锈钢制成的换热板，该系统存在换热板结垢、换热板点蚀和管道腐蚀三大难题。换热板一旦结垢不仅影响换热效率也增大了换热板点蚀穿孔的风险；换热板点蚀穿孔后导致两侧压差不稳定，无法正常运行；管道发生腐蚀不仅减薄了厚度也增加了循环水中悬浮物含量，可能引发换热器阻塞等问题，此外，热网系统在非供暖季需要经历较长时间的停用，如果不能采取有效措施减缓管道发生停用腐蚀，则会对再次启机时的水质产生影响。随着城市集中供热规模的不断扩大，供热系统中一次网循环水温度也随之提高，目前部分供热系统的一次网温度已达到130℃，这使得该系统中材料面临更加严峻的腐蚀和结垢问题。在实验室条件下，利用模拟装置开展热网循环水系统防腐防垢研究，以期为现场运行提供指导，对于保障该系统平稳运行具有重要意义。
常规的腐蚀试验模拟装置无法模拟出热网系统逐级换热的过程，也难以模拟出现场环境中换热板的结垢过程。目前热网循环水最高温度已达130℃，因此试验模拟装置必须有承压设计。常规的腐蚀试验模拟装置没有考虑碳钢管道腐蚀产生的悬浮物对于热网循环水水质的影响。常规的腐蚀试验装置没有针对停用腐蚀研究的特殊设计，无法开展系统停用腐蚀的相关研究工作。由于这些原因，目前针对于热网循环水系统中材料防腐防垢研究的模拟装置还处于空白状态。
发明内容
为了解决上述现有技术存在难题，本实用新型的目的在于提供一种用于热网循环水系统的材料防腐防垢研究的模拟装置，本装置能够模拟130℃条件下一次网与二次网换热过程；能对换热板结垢、换热板点蚀和管道腐蚀问题进行研究，考虑碳钢腐蚀生成的悬浮物对于热网循环水水质的影响，并能够进行材料停用腐蚀研究。
为了达到以上的目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，由一次网模拟回路、二次网模拟回路和两者之间的换热器组成；所述一次网模拟回路包括依次连接形成回路的一次网储水箱6、一次网循环水水泵7、一次网循环水进水阀门8、一次网换热前腐蚀挂样装置9、板式换热器10热水入口、板式换热器10热水出口、一次网换热后腐蚀挂样装置13和一次网循环水回水阀门14，一次网储水箱6顶部安装有一次网储水箱注水阀门1、一次网储水箱温度计4和一次网储水箱压力表5，一次网储水箱6侧面安装有一次网储水箱恒温加热装置3，底部安装有一次网储水箱放水阀门2，循环水从一次网储水箱6底部引出，经过一次网循环水水泵7增压后依次流过一次网循环水进水阀门8和一次网换热前腐蚀挂样装置9，流入板式换热器10热水入口，在板式换热器10与二次网循环水换热后，从板式换热器10热水出口流出，经过一次网换热后腐蚀挂样装置13、一次网循环水回水阀门14后返回一次网储水箱6；在一次网循环水水泵7和一次网循环水进水阀门8之间设置有取样旁路，取样旁路上设置有一次网取样阀门19、一次网取样冷却装置20和一次网取样口21；在一次网换热前腐蚀挂样装置9与板式换热器10热水入口之间安装有一次网换热前温度探头11，在板式换热器10热水出口和一次网换热后腐蚀挂样装置13之间安装有一次网换热后温度探头12；一次网换热后腐蚀挂样装置13和一次网循环水回水阀门14之间安装有一次网排空阀门18；一次网换热后腐蚀挂样装置13与一次网循环水回水阀门14之间引出一次网碳钢腐蚀旁路连通一次网储水箱6，一次网碳钢腐蚀旁路上设置有一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15、一次网碳钢管段16和一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17，循环水依次流过一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15、一次网碳钢管段16、一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17后返回一次网储水箱6；
所述二次网模拟回路包括依次连接形成回路的二次网储水箱22、二次网循环水泵29、二次网循环水进水阀门30、二次网循环水流量计31、二次网换热前腐蚀挂样装置32、板式换热器10冷水入口、板式换热器10冷水出口、二次网换热后腐蚀挂样装置33和二次网循环水回水阀门36，二次网储水箱22顶部有二次网储水箱注水阀门23和二次网储水箱温度计25，二次网储水箱22底部有二次网储水箱放水阀门24，二次网储水箱22内部有冷却装置，冷却装置包括依次连接的二次网冷却水环管进水阀门26、二次网冷却水环管28和二次网冷却水环管出水阀门27；二次网循环水从二次网储水箱22底部引出，经二次网循环水泵29增压后流过二次网循环水进水阀门30、二次网循环水流量计31、二次网换热前腐蚀挂样装置32，从板式换热器冷水入口流入板式换热器10中，与一次网循环水换热，从板式换热器冷水出口流出后，流经二次网换热后腐蚀挂样装置33、二次网循环水回水阀门36后返回二次网储水箱22；二次网循环水泵29与二次网循环水进水阀门30之间引出流量调节旁路，流量调节旁路上设置有二次网循环水流量调节旁路阀门43，一部分循环水流经二次网循环水流量调节旁路阀门43后返回二次网储水箱22；二次网循环水进水阀门30与二次网循环水流量计31之间引出二次网碳钢腐蚀旁路，二次网碳钢腐蚀旁路上依次设置有二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢管段40和二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39，一部分循环水流经该旁路，经过二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢管段40和二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39后返回二次网储水箱22；在二次网换热前腐蚀挂样装置32与板式换热器10热水入口之间安装有二次网换热前温度探头34，在板式换热器10热水出口和二次网换热后腐蚀挂样装置33之间安装有二次网换热后温度探头35；二次网换热后腐蚀挂样装置33与二次网循环水回水阀门36之间安装有二次网排空阀门37；在二次网循环水回水阀门36与二次网储水箱22之间设置有二次网取样阀门41和二次网取样口42。
所述一次网储水箱6采用316L不锈钢钢板焊接而成，能够承受1Mpa压力。
所述一次网循环水水泵7为耐热耐压泵，能够在高温高压条件下连续稳定运行。
所述的用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置的使用方法，首先在一次网换热前腐蚀挂样装置9、一次网换热后腐蚀挂样装置13、二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中均挂入与热网循环水系统牌号相同的碳钢和不锈钢试片若干；通过一次网储水箱注水阀门1向一次网储水箱6中注入从现场一次侧管网取出的一次侧循环水，通过二次网储水箱注水阀门23向二次网储水箱22中注入从现场二次侧管网取出的二次侧循环水；开启一次网储水箱恒温加热装置3，将一次网循环水升温至目标温度，开启一次网循环水泵7和二次网循环水泵29；调节二次网循环水流量调节旁路阀门43和二次网循环水进水阀门30开度，调节二次网循环水流量至目标值；调节二次网冷水水环管流量，观察一次网换热前温度探头11、一次网换热后温度探头12、二次网换热前温度探头34和二次网换热后温度探头35，保证板式换热器一次侧和二次侧进出水温度接近现场实际值；在研究循环水中碳钢腐蚀产物对循环水水质及换热板结垢影响试验中，开启一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15和一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17，使一部分一次网循环水流经一次网碳钢管段16，增加一次网循环水中悬浮物含量；开启二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39，使一部分二次网循环水流经二次网碳钢管段40，增加二次网循环水中悬浮物含量；一次网循环通过开启一次网取样冷却装置20，打开一次网取样阀门19，从一次网取样口21取样，分析一次网循环水水质；二次网循环水开启二次网取样阀门41从二次网取样口42取样，分析二次网循环水水质；试验结束后，通过一次网换热前腐蚀挂样装置9和一次网换热后腐蚀挂样装置13以及二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中的试片失重情况及宏观微观形貌对材料腐蚀情况进行评估，拆解板式换热器10，通过对板式换热板表面宏观观察对系统中结垢情况和不锈钢点蚀情况进行评估；
在研究材料停用腐蚀时，在一次网换热前腐蚀挂样装置9、一次网换热后腐蚀挂样装置13、二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中均挂入与热网循环水系统牌号相同的碳钢和不锈钢试片若干，运行模拟装置，待系统运行稳定后，关闭一次网循环水泵7和二次网循环水泵29，关闭二次网循环水进水阀门30和一次网循环水进水阀门8，开启二次网排空阀门37和一次网循环水进水阀门8，调节挂样装置中循环水液位高度可以模拟出满水状态、半满水状态和系统完全排水三种条件下材料停用腐蚀情况。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本实用新型设计有两个回路，分别模拟热网循环水中一次网和二次网，两个回路之间通过板式换热器传热，能够更真实地模拟热网循环水运行过程。
(2)本实用新型中一次网模拟回路整体采用承压结构，循环水泵耐高温，能模拟130℃条件下材料的腐蚀情况及换热面结构情况。
(3)本实用新型中两回路之间采用板式换热器换热，板式换热器易于拆解，便于观察不锈钢点蚀情况和换热板结垢情况。
(4)本实用新型中一次网和二次网模拟回路的腐蚀挂样装置上方都设计有排空阀门，可以模拟系统停用过程中空气进入热网系统的情况，能够针对热网循环水系统满水状态、半满水状态和完全排水三种条件的停用腐蚀问题展开研究。
(5)本实用新型一次网和二次网模拟回路中均设计了碳钢腐蚀旁路，可用于碳钢腐蚀产物对循环水水质影响的相关研究。
附图说明
图1为本实用新型装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，由一次网模拟回路、二次网模拟回路和两者之间的换热器组成；所述一次网模拟回路包括依次连接形成回路的一次网储水箱6、一次网循环水水泵7、一次网循环水进水阀门8、一次网换热前腐蚀挂样装置9、板式换热器10热水入口、板式换热器10热水出口、一次网换热后腐蚀挂样装置13和一次网循环水回水阀门14，一次网储水箱6顶部安装有一次网储水箱注水阀门1、一次网储水箱温度计4和一次网储水箱压力表5，一次网储水箱6侧面安装有一次网储水箱恒温加热装置3，底部安装有一次网储水箱放水阀门2，循环水从一次网储水箱6底部引出，经过一次网循环水水泵7增压后依次流过一次网循环水进水阀门8和一次网换热前腐蚀挂样装置9，流入板式换热器10热水入口，在板式换热器10与二次网循环水换热后，从板式换热器10热水出口流出，经过一次网换热后腐蚀挂样装置13、一次网循环水回水阀门14后返回一次网储水箱6；在一次网循环水水泵7和一次网循环水进水阀门8之间设置有取样旁路，取样旁路上设置有一次网取样阀门19、一次网取样冷却装置20和一次网取样口21；在一次网换热前腐蚀挂样装置9与板式换热器10热水入口之间安装有一次网换热前温度探头11，在板式换热器10热水出口和一次网换热后腐蚀挂样装置13之间安装有一次网换热后温度探头12；一次网换热后腐蚀挂样装置13和一次网循环水回水阀门14之间安装有一次网排空阀门18；一次网换热后腐蚀挂样装置13与一次网循环水回水阀门14之间引出一次网碳钢腐蚀旁路连通一次网储水箱6，一次网碳钢腐蚀旁路上设置有一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15、一次网碳钢管段16和一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17，循环水依次流过一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15、一次网碳钢管段16、一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17后返回一次网储水箱6；
所述二次网模拟回路包括依次连接形成回路的二次网储水箱22、二次网循环水泵29、二次网循环水进水阀门30、二次网循环水流量计31、二次网换热前腐蚀挂样装置32、板式换热器10冷水入口、板式换热器10冷水出口、二次网换热后腐蚀挂样装置33和二次网循环水回水阀门36，二次网储水箱22顶部有二次网储水箱注水阀门23和二次网储水箱温度计25，二次网储水箱22底部有二次网储水箱放水阀门24，二次网储水箱22内部有冷却装置，冷却装置包括依次连接的二次网冷却水环管进水阀门26、二次网冷却水环管28和二次网冷却水环管出水阀门27；二次网循环水从二次网储水箱22底部引出，经二次网循环水泵29增压后流过二次网循环水进水阀门30、二次网循环水流量计31、二次网换热前腐蚀挂样装置32，从板式换热器冷水入口流入板式换热器10中，与一次网循环水换热，从板式换热器冷水出口流出后，流经二次网换热后腐蚀挂样装置33、二次网循环水回水阀门36后返回二次网储水箱22；二次网循环水泵29与二次网循环水进水阀门30之间引出流量调节旁路，流量调节旁路上设置有二次网循环水流量调节旁路阀门43，一部分循环水流经二次网循环水流量调节旁路阀门43后返回二次网储水箱22；二次网循环水进水阀门30与二次网循环水流量计31之间引出二次网碳钢腐蚀旁路，二次网碳钢腐蚀旁路上依次设置有二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢管段40和二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39，一部分循环水流经该旁路，经过二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢管段40和二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39后返回二次网储水箱22；在二次网换热前腐蚀挂样装置32与板式换热器10热水入口之间安装有二次网换热前温度探头34，在板式换热器10热水出口和二次网换热后腐蚀挂样装置33之间安装有二次网换热后温度探头35；二次网换热后腐蚀挂样装置33与二次网循环水回水阀门36之间安装有二次网排空阀门37；在二次网循环水回水阀门36与二次网储水箱22之间设置有二次网取样阀门41和二次网取样口42。
作为本实用新型的优选实施方式，所述一次网储水箱6采用316L不锈钢钢板焊接而成，能够承受1Mpa压力。
作为本实用新型的优选实施方式，所述一次网循环水水泵7为耐热耐压泵，能够在高温高压条件下连续稳定运行。
本实用新型所述的用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置的使用方法，首先在一次网换热前腐蚀挂样装置9、一次网换热后腐蚀挂样装置13、二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中均挂入与热网循环水系统牌号相同的碳钢和不锈钢试片若干；通过一次网储水箱注水阀门1向一次网储水箱6中注入从现场一次侧管网取出的一次侧循环水，通过二次网储水箱注水阀门23向二次网储水箱22中注入从现场二次侧管网取出的二次侧循环水；开启一次网储水箱恒温加热装置3，将一次网循环水升温至目标温度，开启一次网循环水泵7和二次网循环水泵29；调节二次网循环水流量调节旁路阀门43和二次网循环水进水阀门30开度，调节二次网循环水流量至目标值；调节二次网冷水水环管流量，观察一次网换热前温度探头11、一次网换热后温度探头12、二次网换热前温度探头34和二次网换热后温度探头35，保证板式换热器一次侧和二次侧进出水温度接近现场实际值；在研究循环水中碳钢腐蚀产物对循环水水质及换热板结垢影响试验中，开启一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门15和一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门17，使一部分一次网循环水流经一次网碳钢管段16，增加一次网循环水中悬浮物含量；开启二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门38、二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门39，使一部分二次网循环水流经二次网碳钢管段40，增加二次网循环水中悬浮物含量；一次网循环通过开启一次网取样冷却装置20，打开一次网取样阀门19，从一次网取样口21取样，分析一次网循环水水质；二次网循环水开启二次网取样阀门41从二次网取样口42取样，分析二次网循环水水质；试验结束后，通过一次网换热前腐蚀挂样装置9和一次网换热后腐蚀挂样装置13以及二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中的试片失重情况及宏观微观形貌对材料腐蚀情况进行评估，拆解板式换热器10，通过对板式换热板表面宏观观察对系统中结垢情况和不锈钢点蚀情况进行评估；
在研究材料停用腐蚀时，在一次网换热前腐蚀挂样装置9、一次网换热后腐蚀挂样装置13、二次网换热前腐蚀挂样装置32和二次网换热后腐蚀挂样装置33中均挂入与热网循环水系统牌号相同的碳钢和不锈钢试片若干，运行模拟装置，待系统运行稳定后，关闭一次网循环水泵7和二次网循环水泵29，关闭二次网循环水进水阀门30和一次网循环水进水阀门8，开启二次网排空阀门37和一次网循环水进水阀门8，调节挂样装置中循环水液位高度可以模拟出满水状态、半满水状态和系统完全排水三种条件下材料停用腐蚀情况。
Claims (3)
1.一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，其特征在于：由一次网模拟回路、二次网模拟回路和两者之间的换热器组成；所述一次网模拟回路包括依次连接形成回路的一次网储水箱(6)、一次网循环水水泵(7)、一次网循环水进水阀门(8)、一次网换热前腐蚀挂样装置(9)、板式换热器(10)热水入口、板式换热器(10)热水出口、一次网换热后腐蚀挂样装置(13)和一次网循环水回水阀门(14)，一次网储水箱(6)顶部安装有一次网储水箱注水阀门(1)、一次网储水箱温度计(4)和一次网储水箱压力表(5)，一次网储水箱(6)侧面安装有一次网储水箱恒温加热装置(3)，底部安装有一次网储水箱放水阀门(2)；在一次网循环水水泵(7)和一次网循环水进水阀门(8)之间设置有取样旁路，取样旁路上设置有一次网取样阀门(19)、一次网取样冷却装置(20)和一次网取样口(21)；在一次网换热前腐蚀挂样装置(9)与板式换热器(10)热水入口之间安装有一次网换热前温度探头(11)，在板式换热器(10)热水出口和一次网换热后腐蚀挂样装置(13)之间安装有一次网换热后温度探头(12)；一次网换热后腐蚀挂样装置(13)和一次网循环水回水阀门(14)之间安装有一次网排空阀门(18)；一次网换热后腐蚀挂样装置(13)与一次网循环水回水阀门(14)之间引出一次网碳钢腐蚀旁路连通一次网储水箱(6)，一次网碳钢腐蚀旁路上设置有一次网碳钢腐蚀旁路进水阀门(15)、一次网碳钢管段(16)和一次网碳钢腐蚀旁路回水阀门(17)；
所述二次网模拟回路包括依次连接形成回路的二次网储水箱(22)、二次网循环水泵(29)、二次网循环水进水阀门(30)、二次网循环水流量计(31)、二次网换热前腐蚀挂样装置(32)、板式换热器(10)冷水入口、板式换热器(10)冷水出口、二次网换热后腐蚀挂样装置(33)和二次网循环水回水阀门(36)，二次网储水箱(22)顶部有二次网储水箱注水阀门(23)和二次网储水箱温度计(25)，二次网储水箱(22)底部有二次网储水箱放水阀门(24)，二次网储水箱(22)内部有冷却装置，冷却装置包括依次连接的二次网冷却水环管进水阀门(26)、二次网冷却水环管(28)和二次网冷却水环管出水阀门(27)；二次网循环水泵(29)与二次网循环水进水阀门(30)之间引出流量调节旁路，流量调节旁路上设置有二次网循环水流量调节旁路阀门(43)，一部分循环水流经二次网循环水流量调节旁路阀门(43)后返回二次网储水箱(22)；二次网循环水进水阀门(30)与二次网循环水流量计(31)之间引出二次网碳钢腐蚀旁路，二次网碳钢腐蚀旁路上依次设置有二次网碳钢腐蚀旁路进水阀门(38)、二次网碳钢管段(40)和二次网碳钢腐蚀旁路出水阀门(39)；在二次网换热前腐蚀挂样装置(32)与板式换热器(10)热水入口之间安装有二次网换热前温度探头(34)，在板式换热器(10)热水出口和二次网换热后腐蚀挂样装置(33)之间安装有二次网换热后温度探头(35)；二次网换热后腐蚀挂样装置(33)与二次网循环水回水阀门(36)之间安装有二次网排空阀门(37)；在二次网循环水回水阀门(36)与二次网储水箱(22)之间设置有二次网取样阀门(41)和二次网取样口(42)。
2.根据权利要求1所述的一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，其特征在于：所述一次网储水箱(6)采用316L不锈钢钢板焊接而成，能够承受1Mpa压力。
3.根据权利要求1所述的一种用于热网循环水系统防腐防垢研究的装置，其特征在于：所述一次网循环水水泵(7)为耐热耐压泵，能够在高温高压条件下连续稳定运行。
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