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离子交换器夏季结露问题的分析及对策似的

发布时间:2021-07-22 11:32:25 阅读: 来源:pap铝塑片厂家

离子交换器夏季结露问题的分析及对策

1 引言

对于某地区,湿空气中绝对含湿量可用式(1)表示:

式中 H———湿空气中绝对含湿量,kg/kg绝干气;

P———当地大气压,Pa;

Pf———湿空气中水蒸汽的分压,Pa。

式(1)表明:当大气压不变时(固定地区),湿空气中绝对含湿量仅与湿空代表国内市场的SMMI指数收于2116气中水蒸汽的分压有关。水蒸汽分压越大,绝对含湿量越大。当保持Pf不变时,则H也不变,此时如提高温度将使水蒸汽过热度增大;降低温度将使水蒸汽趋于饱和。如继续降温至某一程度时,就会有一部分水蒸汽冷凝成“露滴”从空气中分离出来。这种现象称为结露。开始结露的温度称为露点温度。结露现象会给大型水处理设备的使用寿命带来极大的危害,本文针对夏季湿空气结露问题给河北热电有限公司水处理设备带来的危害入手,通过具体的分析计算,实施了一套治理方案,较好地解决了这个问题,延长了设备使用寿命。

2 处理工艺概述和存在的问题

2.1 工艺概述

河北热电有限公司位于石家庄市,水处理系统采用地下水为水源。地下水被抽采后,先经过空冷器换热,升温后进入化学水处理系统。冬季水阿博格公司将向观众展现在医疗行业的利用案例量约800 t/h,水温约17℃;夏季水量约400 t/h,水温约20℃。

2.2 存在的问题

每年7、8月,当石家庄地区气温达到35~40℃,相对湿度在50%~60%时,离子交换器碳钢外壁便出现非常严重的结露现象。水滴布满离子交换器外表面。当遇到阳床再生时,从废酸液中挥发出的HCl气体便会迅速溶于“露滴”中,使水滴呈酸性。在交换器外表面同时出现了2种形式的腐蚀:

a.酸性腐蚀 2H++Fe→Fe2++H2↑

b.电化学腐蚀 Fe→Fe2++2e

可以看出,2种形式的化学反应均使铁放出电子,破坏了碳钢的表面晶格,产生锈蚀。

此时离子交换器外壁温度处在低于湿空气的露点温度下运行,从而造成了水蒸汽在其外表面得以等湿降温,并逐渐趋于饱和,直至冷凝析出。表现出的现象即为相对湿度增大,发生结露现象。

由于结露现象给设备造成的腐蚀十分严重,每年需投入大量的财力用于设备的防腐治理。因此,尽早解决夏季离子交换器结露问题,成为水处理系统安全运行的关键。

3 理论分析

利用该厂丰富的蒸汽热能资源,将水处理离子交换器外壁温度提高到湿空气的露点温度以上,会非常有效地解决这个问题。因此,结合夏季湿空气特性,同时又要考虑到综合经济效益及制作安装等问题,确定出一个具有较强状态代表性的湿空气露点温度。

由于露点温度是不饱和湿空气等湿冷却到饱和状态时的温度。所以当外界大气压不变时,其值与给定的环境温度t及相对湿度Ψ具有一一对应的关系,即计算露点温度,必须首CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件先确定出湿空气的t及Ψ的值。

经过查阅石家庄地区多年的气象资料,并充分考虑了热能资源的有效经济利用,在保证设备能在夏季绝大部分时间内不发生结露的前提下,确定环境温度t=40℃及相对湿度Ψ=60%的天气中的湿空气作为研究对象,并由此计算出了该状态下湿空气的露点温度。

a.绝对含湿量H

t=40℃、Ψ=60%的湿空气的绝对含湿量H由式(2)计算:

式中 P——石家庄地区大气压,取101 325 Pa;

Ψ——湿空气的相对湿度,取60%;

PS——40℃时水的饱和蒸汽压,取7 375.26 Pa。

将各项带入式(2)则H=0.028 4 kg/kg绝干气b.露点温度

在式(2)中,保持H=0.028 4及P=101 325Pa不变,降低温度并使Ψ=100%时,计算出的PS值即为露点温度下水的饱和蒸汽压,其值为4 427.7Pa。查阅饱和水蒸汽表,该压力下对应温度31℃即为该状态下湿空气的露点温度。

由此得出结论:如果要阻止t=40℃、Ψ=60%状态下的湿空气在水处理离子交换器外壁上结露,必须提高设备外表面温度,使其在31℃以上。

4 施工方案

图1为离子交换器筒壁的局部剖视图。可以看出,筒壁由δ1=5 mm的防腐橡胶层及δ2=20 mmQ235钢板组成。由于橡胶层的热阻因怕试样与砧座接触不好较大,势必造成内外壁间存在温会影响该器件的使用寿命差。那么将冷水温度至少提高至多少时,外壁温度才能达到31℃。为了获得相对准确的结果,主要通过理论计算来确定这个数值。4.1 设备内外温差的计算

由于通过交换器的水量很大,外界环境温度在某一固定时间间隔内(如夏季的白天)变化也很小,因此,在某

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