專利名稱：一種用于碳鋼－水熱管的不凝氣消除劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于碳鋼-水熱管的不凝氣消除劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于熱管技術(shù)的高速發(fā)展，熱管換熱器在工業(yè)上得到了廣泛的使用，而碳鋼-水熱管因其具有制造成本低、制造工藝簡單、換熱能力大、阻力小、可靠性高、修復(fù)方便、適應(yīng)溫度范圍廣等優(yōu)點，在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。但由于作為管材的碳鋼與工作介質(zhì)——水的不相容性，使得熱管在使用過程中產(chǎn)生氫氣，氫氣是一種不凝氣體，在熱管內(nèi)聚集后，阻礙工質(zhì)蒸汽的流動和放熱，導(dǎo)致熱管內(nèi)的傳熱性能逐漸下降，以致最終完全失效。目前，在對付碳鋼-水熱管不相容的問題上，一般采用(1)在碳鋼管內(nèi)壁用化學(xué)液鈍化，使之產(chǎn)生一層四氧化三鐵鈍化膜；(2)工質(zhì)中添加氧化型緩蝕劑；(3)在冷凝端安裝排氣閥，定期排放不凝氣體；(4)高溫蒸汽表面鈍化，生成致密的四氧化三鐵鈍化膜；(5)氧化除氫技術(shù)。上述方法一般是幾種聯(lián)用?？墒固间?水熱管的壽命延長至2～3年，但仍不能滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。
氧化消除不凝氣技術(shù)在碳鋼-水熱管延壽方面有著較好的發(fā)展前景，但現(xiàn)有的氧化除氫技術(shù)所要求的反應(yīng)溫度比較高一般在90℃以上，最低不得低于65℃。而在石化行業(yè)應(yīng)用碳鋼-水熱管最多的是工藝加熱爐的空氣預(yù)熱器，而加熱爐的排煙溫度在170℃～180℃或更低，空氣入口溫度20℃左右，使用現(xiàn)有的氧化除氫技術(shù)效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既能在中溫下又能在常溫下消除熱管內(nèi)不凝氣體(氫氣)的消除劑，大大提高碳鋼-水熱管的工作可靠性和使用壽命。
本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑是一種塊狀或粒狀或條狀具有多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，有效成分由組分A、組分B、組分C組成；組分A的重量百分含量為50％～80％、組分B的重量百分含量為15％～30％、組分C的重量百分含量為5％～20％；其中組分A由MnO2、Sn2O3、WO3組成，在組分A中MnO2的重量百分含量為60％～80％、Sn2O3的重量百分含量為10％～20％、WO3的重量百分含量為5％～20％；組分B由CuO、Ag2O、PbO組成，在組分B中CuO的重量百分含量為30％～50％、Ag2O的重量百分含量為20％～40％、PbO的重量百分含量為10％～30％；組分C由Co2O3、Ni2O3、Cr2O3組成，在組分C中Co2O3的重量百分含量為10％～40％、Ni2O3的重量百分含量為30％～60％、Cr2O3的重量百分含量為10％～35％。
本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑是通過如下方法制得首先按組分A的配比要求稱取MnO2、Sn2O3、WO3并將其混合均勻得到組分A；按組分B的配比要求稱取CuO、Ag2O、PbO并將其混合均勻得到組分B；按組分C的配比要求稱取Co2O3、Ni2O3、Cr2O3并將其混合均勻得到組分C；再按碳鋼-水熱管不凝氣消除劑有效成分組分A、組分B、組分C的配比要求將組分A、組分B、組分C混合均勻；或者根據(jù)有效成分組分A、組分B、組分C的配比以及組分A、組分B、組分C中各物質(zhì)的配比要求計算出MnO2、Sn2O3、WO3、CuO、Ag2O、PbO3、Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的加入量，稱取上述物質(zhì)，并混合均勻；加入有效成分重量的5％～40％的粘結(jié)劑Al(OH)3或BaCO3，混合均勻后制成塊狀或粒狀或條狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。
本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑由電極電位為正值的多種氧化劑復(fù)合而成，這些物質(zhì)具備以下性質(zhì)在碳鋼-水熱管的正常工作溫度下不會自行分解，但容易被還原；還原后的產(chǎn)物無腐蝕、無毒；成本較低，存在量大，不與水蒸汽起反應(yīng)；能與氫發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后產(chǎn)物無毒、無腐蝕，能與熱管內(nèi)管壁和工質(zhì)很好相容。
本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑為塊狀或粒狀或條狀，具有多孔結(jié)構(gòu)，使用時將其裝入多孔固定管內(nèi)(網(wǎng)孔直徑比顆粒直徑略小)，然后將固定管焊接在熱管頂端，結(jié)構(gòu)見附圖1。
本發(fā)明對用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑的使用效果進行了如下實驗實驗1加有不凝氣消除劑的熱管——長效熱管，不凝氣消除劑采用實施例1制得的不凝氣消除劑，未加不凝氣消除劑的熱管——普通熱管，長效熱管除加有不凝氣消除劑外，其余制作過程與普通熱管一致。
試驗條件熱管內(nèi)表面進行了酸化去膜處理，工質(zhì)為蒸餾水；冷熱端比3∶1，光管，自然通風(fēng)冷卻，爐功率6kw，實驗時間172小時。
實驗結(jié)果實驗開始時測得的紅外熱像圖見附圖2，實驗結(jié)束時測得的紅外熱像圖見附圖3，從實驗開始至實驗結(jié)束，測得的熱管始末端溫差趨勢變化見附圖4，從圖2、圖3可清晰地看到，長效熱管在運行過程中冷卻端溫度無明顯變化，而普通熱管頂端出現(xiàn)明顯的低溫區(qū)即不凝氣聚積區(qū)；從圖4可以看出，試驗啟動時，長效熱管始末點溫差為8℃，普通熱管溫差為10℃，二者相差不大，運行約70小時后，普通熱管始末端兩點溫差達到最大值51℃，其后基本趨于穩(wěn)定，而長效熱管在整過試驗過程，溫差在8～10℃范圍內(nèi)波動，無明顯變化，說明不凝氣在線被去除效果明顯。
實驗2加有不凝氣消除劑的熱管——長效熱管，不凝氣消除劑采用實施例2制得的不凝氣消除劑，未加不凝氣消除劑的熱管——普通熱管，長效熱管除加有不凝氣消除劑外，其余制作過程與普通熱管一致。
試驗條件熱管內(nèi)表面進行了酸化去膜處理，工質(zhì)為加酸蒸餾水，熱管制作后靜放1個月后進行試驗，冷熱端比3∶2，光管，自然通風(fēng)冷卻，爐功率12kw。
實驗結(jié)果為了考察常溫下不凝氣消除劑的使用效果，我們在熱管工質(zhì)內(nèi)加入適量的酸，讓其在常溫下就能產(chǎn)生不凝氣體，長效熱管與普通熱管制作后同時靜放1個月再進行熱態(tài)試驗，從實驗開始至實驗結(jié)束，測得的熱管始末端溫差趨勢變化見附圖7，從圖7可以看到，試驗一開始普通熱管始末點溫差為80℃左右，而新型長效熱管始末點溫差只有7℃左右；運行96時小時時，普通熱管的紅外熱像圖見附圖5，長效熱管的紅外熱像圖見附圖6，從圖5、圖6看，新型長效熱管等溫性能極好，無不凝氣聚積區(qū)，而普通熱管有明顯的低溫區(qū)，即不凝氣聚積區(qū)，說明該不凝氣消除劑在低溫下對不凝氣就有很好的去除效果。
從以上兩個試驗可以得出①本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣去除劑對不凝氣有很好的消除效果；②本發(fā)明的用于碳鋼-水熱管不凝氣去除劑不僅適用中高溫，且在低溫下也有很好效果。
附圖及


圖1為碳鋼-水熱管不凝氣消除劑安裝示意圖，其中1-不凝氣消除劑、2-抽真空管、3-熱管壁、4-多孔固定管。
圖2為試驗啟動時熱管的紅外熱像圖。
圖3為試驗結(jié)束時熱管的紅外熱像圖。
圖4為熱管始末端溫差趨勢5為普通熱管紅外熱像6為長效熱管紅外熱像7為熱管始末點溫差趨勢圖
具體實施例方式
實施例1首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為75％、15％、10％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為50％、20％、30％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為20％、50％、30％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為70％、15％、15％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的25％的粘結(jié)劑Al(OH)3，混合均勻后制粒狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例2首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為80％、10％、10％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為40％、30％、30％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為35％、30％、35％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為65％、15％、20％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的40％的粘結(jié)劑Al(OH)3，混合均勻后制條狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例3首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為60％、20％、20％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為30％、40％、30％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為40％、30％、30％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為50％、30％、20％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的15％的粘結(jié)劑BaCO3，混合均勻后制塊狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例4首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為75％、20％、5％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為45％、25％、30％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為10％、60％、30％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為55％、25％、20％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的40％的粘結(jié)劑BaCO3，混合均勻后制粒狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例5首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為65％、20％、15％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為40％、40％、20％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為35％、30％、35％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為60％、25％、15％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的5％的粘結(jié)劑Al(OH)3，混合均勻后制塊狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例6首先按MnO2、Sn2O3、WO3的重量含量分別為75％、15％、10％的配比混合均勻得到組分A；按CuO、Ag2O、PbO的重量含量分別為40％、40％、20％的配比混合均勻得到組分B；按Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的重量含量分別為20％、50％、30％的配比混合均勻得到組分C；再按組分A、組分B、組分C的重量含量分別為50％、30％、20％的配比將組分A、組分B、組分C混合均勻；加入有效成分重量的30％的粘結(jié)劑BaCO3，混合均勻后制粒狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
實施例3～6制備得到的不凝氣消除劑通過實驗，均能達到實施例1、實施例2類似效果。
權(quán)利要求
1.一種用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑是一種塊狀或粒狀或條狀具有多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其特征在于它的有效成分由組分A、組分B、組分C組成；組分A的重量百分含量為50％～80％、組分B的重量百分含量為15％～30％、組分C的重量百分含量為5％～20％；其中組分A由MnO2、Sn2O3、WO3組成，在組分A中MnO2的重量百分含量為60％～80％、Sn2O3的重量百分含量為10％～20％、WO3的重量百分含量為5％～20％；組分B由CuO、Ag2O、PbO組成，在組分B中CuO的重量百分含量為30％～50％、Ag2O的重量百分含量為20％～40％、PbO的重量百分含量為10％～30％；組分C由Co2O3、Ni2O3、Cr2O3組成，在組分C中Co2O3的重量百分含量為10％～40％、Ni2O3的重量百分含量為30％～60％、Cr2O3的重量百分含量為10％～35％。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的用于碳鋼-水熱管不凝氣消除劑的方法，其特征在于首先按組分A的配比要求稱取MnO2、Sn2O3、WO3并將其混合均勻得到組分A；按組分B的配比要求稱取CuO、Ag2O、PbO并將其混合均勻得到組分B；按組分C的配比要求稱取Co2O3、Ni2O3、Cr2O3并將其混合均勻得到組分C；再按碳鋼-水熱管不凝氣消除劑有效成分組分A、組分B、組分C的配比要求將組分A、組分B、組分C混合均勻；或者根據(jù)有效成分組分A、組分B、組分C的配比以及組分A、組分B、組分C中各物質(zhì)的配比要求計算出MnO2、Sn2O3、WO3、CuO、Ag2O、PbO3、Co2O3、Ni2O3、Cr2O3的加入量，稱取上述物質(zhì)，并混合均勻；加入有效成分重量的5％～40％的粘結(jié)劑Al(OH)3或BaCO3，混合均勻后制成塊狀或粒狀或條狀，在550℃～800℃下進行燒結(jié)成型，得到多孔結(jié)構(gòu)的不凝氣消除劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于碳鋼－水熱管不凝氣消除劑及其制備方法，在鋼－水熱管的冷凝頂端，安裝一特制的多孔固定管，并在其內(nèi)放置本發(fā)明提供的用于碳鋼－水熱管不凝氣消除劑，在常溫就能與熱管內(nèi)不凝氣發(fā)生反應(yīng)生成水，解決了以往各種氧化劑只能在90℃工作溫度以上才能消除不凝氣，而在低溫下不起作用的問題，使熱管能長時間保持優(yōu)良的傳熱性能，大大延長了鋼－水熱管的使用壽命。
文檔編號F28D15/02GK1657857SQ20041004706
公開日2005年8月24日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者周麗純, 劉群, 顏祥富 申請人:岳陽長煉設(shè)備技術(shù)有限公司