长效钢-热管的研究与工业应用(海南会议).doc

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1、长效钢-水热管的研究与工业应用周丽纯颜祥富刘群（岳阳长岭设备研究所有限公司，湖南岳阳，414012，07308477601）摘要碳钢-水热管在使用过程中不凝气（H2）的积聚是常见的问题。通过几年的开发研究，成功地开发出一种既适合于中温又适用于常温下的在线氧化除氢技术。用该技术生产的长效钢—水热管，在石油、化工行业已成功的进行了工业应用。在相同热管数量下，热风平均温度提高20℃以上，节能效果明显；而使用寿命是普通热管两倍以上，取得了节能、降本双重增效的作用。关键词热管不凝气氧化除氢剂研究工业应用1前言热管是一

2、种很好的传热元件，但由于钢-水化学不相容性，导致热管的工作寿命不够长、传热性能不够稳定。尽管目前采取了管内壁钝化、工质中添加缓蚀剂等手段，但热管的生产工艺流程决定了不论表面处理得有多好，在最后的焊接成型过程中内表面钝化膜或多或少的要受到高温破坏。因此，相当多的钢-水热管的工作有效寿命仅在两年左右，远不能满足现有生产周期的要求。上述问题的存在，迫使国内、外专家进行专题的研究，研制出了热管用氧化除氢剂。早在八十年代初国外专利报道，使用CuO氧化剂可消除热管内不凝气体（氢气），但反应温度需在160℃以上。随着节能

3、工作的深入，人们节能意识的增强，排烟温度较早期的大幅降低，这样，对除氢剂的反应温度提出了新的要求。目前国内报道最低反应温度不得低于65℃，而国外最新的报道，最低的反应温度为70℃。尽管这样，仍不能满足工业应用要求，尤其在石化行业。为此，我们开始了这一实用技术的开发研究。2.氧化除氢剂的反应机理所研制的氧化除氢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；能与氢发生反应，反应后产物无毒、无腐蚀，且能与热管内工质很好相容；成本较低，存在量

4、大，不与水蒸汽起反应。针对已有的氧化除氢剂反应速度慢、起始温度高等不足，本氧化除氢剂采用了吸附技术及新型复合配方，反应速度提高数倍，反应温度降至常温。其反应机理为氧化还原反应。3.试验室研究本项目的各项研究工作分为：冷态单剂筛选试验研究、热态单剂试验、热态复配试验、热态复配改进试验及除氢剂强度试验等以上几个阶段。通过各阶段的试验研究，最终，我们获得了最优的氧化除氢技术的配方组成。试验结果分别见图1、2、3。图1复配后热态强化试验始末端温差趋势图从图1可以看出：（1）按配方1生产的热管，在不同条件试验下均具有

5、很好的除氢性能，整个试验阶段无不凝气积聚，热管始终保持了良好的等温性；（2）添加有配方2、4、5、6、9氧化除氢剂的热管在试验进行5小时后，冷端顶部温度有明显下降。但在其后的试验过程中，通过改变工况，冷端始末点温差逐渐减小，热管温度逐步恢复至启动时状态，直至试验结束；（3）配方3、7、8热管开始性能下降后，改变试验工况仍无明显影响，温差随着时间延长逐步增大，到一段时间后趋向稳定。根据上述分析，配方1的氧化除氢效果最好。因此，后阶段的试验将重点围绕本配方进行。普通热管长效热管普通热管长效热管试验启动时红外热像

6、图试验结束时红外热像图试验说明：1.热管内表面进行了酸化去膜处理，工质为蒸馏水，热管制作后马上开始试验。2.长效热管内除加有氧化除氢剂外，其余制作过程与普通热管一致。3.试验条件：冷热端比3:1，光管，自然通风冷却，炉功率6kw图2热管热态对比试验结果从图2中红外热像图可清晰地看到，添加有氧化除氢剂的长效钢—水热管在运行过程中冷却端温度无明显变化，而普通热管端部出现明显的低温区即不凝气聚积区，两种热管等温性能相差明显；再从趋势图来看，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，

7、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，说明氧化除氢剂在线去除不凝气的效果明显。普通热管内不凝气的积聚大部分是在启动初期形成的，积聚量达到一定程度后与温度有一定的关系，但与时间无关。普通热管红外热像图长效热管红外热像试验说明：1.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个月再开始试验，考察常温下除氢效果。2.长效热管内除加有氧化除氢剂外，其余制作过程与普通热管一致。3.试验条件：冷热

8、端比1.5:1，光管，自然通风冷却，炉功率12kw图3酸性工质热管冷态、热态对比试验结果为了考察常温下氧化除氢剂的使用效果，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。长效钢—水热管与普通热管制作后同时静放1个月再进行热态试验，试验结果见图3。从趋势图来看，试验一开始普通热管始末点温差为80℃左右，而长效热管始末点温差只有7℃左右；再从红外热像图看，新型长效热管等温性能极好，整过试验过程均无不凝气