一种工业热水锅炉结垢的测量方法与流程

1.本发明属于锅炉结垢检测技术领域，具体涉及一种工业热水锅炉结垢的测量方法。


背景技术：

2.热水锅炉是工业中重要的设备之一，工业热水锅炉在长期运行过程中，由于种种原因，不可避免的会发生结垢，锅炉结构会造成以下危害：(1)增加燃料消耗量：结垢使得锅炉受热面的传热效率显著下降，排烟热损失增加。相同负荷条件下，水垢厚度与燃料消耗量成正比，相对工业锅炉，锅炉受热面每结1mm厚的水垢，燃料消耗量将增加约3％-8％。(2)使得受热面过热引起爆管安全事故：水垢沉积在受热面上导致锅炉出力下降，不能及时冷却换热管束，导致金属管过热，从而引发安全事故。(3)引发垢下腐蚀：在锅炉运行过程中，高温条件下渗入疏松多孔的水垢中的锅水被快色蒸干，水中杂质因锅水在垢层下迅速蒸发高度浓缩而浓度迅速升高，形成电化学腐蚀，这种结垢与腐蚀是相互促进的。(4)增加检修和清洗费用：去除锅炉水垢的方法主要包括化学清洗和物理清洗两大类，无论是酸性、碱性还是机械除垢，都使得锅炉的维保成本增加。
3.现有技术中，锅炉结垢测量方法主要有：(1)离子浓度法：通过测量锅炉给水、炉水的氯离子浓度和碱度与相应国家标准范围的变化情况来预判结垢趋势，如氯离子浓缩倍数不小于碱度浓缩倍数，两者相差过大时，标明锅炉有结垢趋势。这一方法只能用于锅炉是否有结垢的趋势，不能直接测量锅炉的结垢量。(2)压降法：压降法的测量原理是由于管道内的流体和管道内壁之间的摩擦力会形成压降。即管道内的沉积物导致流体流通面积减少，压降发生变化，通过相应的函数公式计算管道两侧的压降可以推算出管道内沉积物的数量。该方法主要针对环形、圆形或矩形设备截面，而锅炉中管子数量多，水循环流程复杂，压降法测量效果有限。(3)温差法：工业锅炉在运行过程中经常应用一种方法，传热介质因为结垢的影响会导致传热效率降低，排烟温度升高，在控制某项参数不变的情况下，其他温度的变化即可表示结垢程度的变化，比如：在流速恒定情况下，锅炉出水温度和排烟温度相差很大，锅炉结垢程度的变化即可通过传热介质的温度来反应，不足之处在于出水温度和排烟温度差异大，有两种可能，一种是水侧结垢，另一种可能是燃烧不完全，管外侧积灰或者燃烧不充分时积碳也会导致排烟温度升高，和出水温度的差异变大。另外，还有一些光纤传感器、红外线技术、超声波技术等一些人工智能监测技术都被逐渐应用到结垢的测量，但是许多装置仅限于实验室研究或针对特殊对象的测试，难以进一步推广到工程应用中，实用性不强，不能做到真正意义上的测量。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种工业热水锅炉结垢的测量方法，其方法步骤简单，实现方便，能够实时测量、无破坏性，且测量参数少，能够有效应用在工业热水锅炉结垢的测量中，实时监测锅炉的结垢程度变化，对锅炉的
安全经济运行具有很好指导意义，效果显著，便于推广。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种工业热水锅炉结垢的测量方法，包括以下步骤：
6.步骤一、测量热水锅炉的进水硬度值和出水硬度值；
7.步骤二、计算所述进水硬度值和所述出水硬度值的差值；
8.步骤三、根据所述差值计算锅水中钙镁离子浓度；
9.s
g,ca,mg
＝ds(s
j-sc)
10.其中，sj为进水硬度值，sc为出水硬度值，s
g,ca,mg
为锅水中钙镁离子浓度，ds为量纲转换系数；
11.步骤四、根据所述锅水中钙镁离子浓度计算换热区域的钙镁水垢形成速度；
[0012][0013]
其中，a
ca,mg
为钙镁水垢形成速度，q为锅炉受热面的热负荷，v为锅水流速，a,b,c,d均为待定系数；
[0014]
步骤五、根据所述钙镁水垢形成速度计算热水锅炉换热区域的结垢量；
[0015]
g＝a
ca,mg
·
t
[0016]
其中，g为结垢量，t为时间。
[0017]
上述的一种工业热水锅炉结垢的测量方法，所述换热区域包括炉膛辐射换热区、第一对流管束换热区、第二对流管束换热区和第三对流管束换热区。
[0018]
上述的一种工业热水锅炉结垢的测量方法，所述待定系数a,b,c,d为经验系数，通过调节温度，模拟所述换热区域的温度，确定经验系数a,b,c,d。
[0019]
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明方法步骤简单，实现方便，能够实时测量、无破坏性，且测量参数少，能够有效应用在工业热水锅炉结垢的测量中，实时监测锅炉的结垢程度变化，对锅炉的安全经济运行具有很好指导意义，效果显著，便于推广。
[0020]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0021]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0022]
如图1所示，本发明的工业热水锅炉结垢的测量方法，包括以下步骤：
[0023]
步骤一、测量热水锅炉的进水硬度值和出水硬度值；
[0024]
步骤二、计算所述进水硬度值和所述出水硬度值的差值；
[0025]
步骤三、根据所述差值计算锅水中钙镁离子浓度；
[0026]sg,ca,mg
＝ds(s
j-sc)
[0027]
其中，sj为进水硬度值，sc为出水硬度值，s
g,ca,mg
为锅水中钙镁离子浓度，ds为量纲转换系数；
[0028]
步骤四、根据所述锅水中钙镁离子浓度计算换热区域的钙镁水垢形成速度；
[0029][0030]
其中，a
ca,mg
为钙镁水垢形成速度，q为锅炉受热面的热负荷，v为锅水流速，a,b,c,d均为待定系数；
[0031]
具体实施时，当锅水中钙镁离子浓度达到一定过饱和度后，即会从水中析出晶体，钙镁水垢形成速度与锅炉受热面的热负荷及锅水中钙镁离子浓度成正比，和锅水流速成反比的关系；锅水中钙镁离子浓度随着换热表面温度升高后水分蒸发而逐渐增大，结垢速度加快，而结垢后传热面上的传热效率降低，热负荷增大，促进结垢，锅水流速的增大可以延缓结垢速度；
[0032]
步骤五、根据所述钙镁水垢形成速度计算热水锅炉换热区域的结垢量；
[0033]
g＝a
ca,mg
·
t
[0034]
其中，g为结垢量，t为时间。
[0035]
本实施例中，所述换热区域包括炉膛辐射换热区、第一对流管束换热区、第二对流管束换热区和第三对流管束换热区。
[0036]
本实施例中，所述待定系数a,b,c,d为经验系数，通过调节温度，模拟所述换热区域的温度，确定经验系数a,b,c,d。
[0037]
具体实施时，通过调节不同的温度，分别模拟炉膛辐射换热区、第一对流管束换热区、第二对流管束换热区和第三对流管束换热区的温度，确定炉膛辐射换热区、第一对流管束换热区、第二对流管束换热区和第三对流管束换热区各自对应的经验系数a,b,c,d。
[0038]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。