冷卻水動態(tài)模擬試驗方法

1、HG/T2160-91冷卻水動態(tài)模擬試驗方法1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了敞開式循環(huán)冷卻水動態(tài)模擬試驗的適用范圍、技術(shù)要求、試驗方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，金屬材質(zhì)（包括黑色、有色金屬）間壁式換熱設(shè)備在實驗室內(nèi)進(jìn)行小型動態(tài)模擬試驗，也適用于中型動態(tài)模擬試驗。現(xiàn)場監(jiān)測換熱器的試驗亦可參照使用。2引用標(biāo)準(zhǔn)GBJ50工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范GB5776金屬材料在表面海水中常規(guī)暴露腐蝕試驗方法GB6903鍋爐用水和冷卻水分析方法通則GB6904.1鍋爐用水和冷卻水分析方法pH測定玻璃電極法GB6905.1鍋爐用水和冷卻水分析方法氯化物的測定摩爾法GB6905.3鍋爐用水和冷卻水分析方

2、法氯化物的測定汞鹽滴定法GB6907鍋爐用水和冷卻水分析方法水樣的采集方法GB6908鍋爐用水和冷卻水分析方法電導(dǎo)率的測定GB6909.1鍋爐用水和冷卻水分析方法硬度的測定高硬水GB6910鍋爐用水和冷卻水分析方法鈣的測定絡(luò)合滴定法GB6911.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6911.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6911.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB10

3、539鍋爐用水和冷卻水分析方法硫酸鹽的測定重量法硫酸鹽的測定銘酸鋼光度法硫酸鹽的測定電位滴定法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測定硝酸鹽紫外光度法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測定亞硝酸鹽紫外光度法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測定a-蔡胺鹽酸鹽光度法磷酸鹽的測定正磷酸鹽磷酸鹽的測定總無機(jī)磷酸鹽磷酸鹽的測定總磷酸鹽鉀離子的測定火焰光度法HG5-1502工業(yè)循環(huán)冷卻水中堿度測定方法HG5-1526冷卻水化學(xué)處理標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片技術(shù)條件HG5-1600工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物分析方法規(guī)則HG6-1601工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物試樣的調(diào)查、采取和制備HG5-1602工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中水分含量測定方法HG5-1603工業(yè)循

4、環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中硫化亞鐵含量測定方法HG5-1604工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中灼燒失重測定方法HG5-1605工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中酸不溶物、磷、鐵、鋁、鈣、鎂、鋅、銅含量測定方法HG5-1606工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中硫酸鹽含量測定方法HG5-1607工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中二氧化碳含量測定方法3方法提要冷卻水動態(tài)模擬試驗方法是在實驗室給定條件下，用常壓下飽和水蒸汽或熱水加熱換熱器，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的流速、流態(tài)、水質(zhì)、金屬材質(zhì)、換熱強(qiáng)度和冷卻水進(jìn)出口溫度等主要參數(shù)，以評定水處理劑的緩蝕和阻垢性能。13圖1冷卻笊動態(tài)模擬試驗裝置流程圖I-補(bǔ)充水槽-裳怵池*3-推卻塔

5、“埴料百一水泵濡-粕溫同機(jī)*7浮球閥出避術(shù)雨量計加指沔流咐計洌溝元件“1曜接接頭t12-揆熱霹；13冷凝作5電加號元件；】6敏沖零4試驗裝置4.1換熱器系統(tǒng)1.1.1 換熱器4.1.1.1由耐蝕的金屬材質(zhì)制造，外壁有良好的保溫層。1.1.1.2 熱介質(zhì)為常壓下飽和水蒸汽。對于換熱強(qiáng)度小的試驗，熱水也可參照使用。1.1.1.3 換熱器的有效長度根據(jù)試驗管長度而定，一般不小于500mm1.1.2 試驗管1.1.2.2 尺寸：直徑為10mme1mm£縫金屬管多根組成（亦可根據(jù)需要選用其他尺寸），每根長度在150230mmF等。1.1.2.3 材質(zhì)：20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼（GB699）,亦可選用與

6、所模擬現(xiàn)場設(shè)備相同的金屬材料。1.1.2.4 內(nèi)壁要求無明顯的缺陷，如麻點、裂紋、銹蝕等，兩端有正反扣螺紋（亦可采用其他聯(lián)接方法），外壁鍍硬絡(luò)。1.1.3 聯(lián)接接頭1.1.3.2 尺寸：外徑不小于23mm內(nèi)孔兩頭有正反扣螺紋。1.1.3.3 材質(zhì)：耐磨填充聚四氟乙烯。4.2 冷卻塔系統(tǒng)4.2.1 集水池4.2.1.1 容積：一般按循環(huán)冷卻水每小時用水量的1/21/5計算。4.2.1.2 材質(zhì)：硬質(zhì)塑料。4.2.1.3 液位應(yīng)恒定，并能自動控制和加入補(bǔ)充水。4.2.2 冷卻塔4.2.2.1 尺寸：應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁?、濕度和工藝上溫差決定。通常直徑為220mm高150mm填料高度為其塔身的3/4左右，

7、冷卻幅度可達(dá)1015C。4.2.2.2 材質(zhì)：硬質(zhì)塑料。4.2.2.3 填料：聚丙烯鮑爾環(huán)，尺寸20mme20mm豉冷卻效果相近的填料也可）。4.2.3 風(fēng)機(jī)全封閉軸流風(fēng)機(jī)，一般功率約大于100W4.2.4 水泵一般采用揚(yáng)程4m流量1.32m3/h。4.3 儀表系統(tǒng)4.3.1 測溫元件：珀電阻（BA2）或其他材質(zhì)的測溫電阻，能自動打印或數(shù)字顯示（分辨率在0.1C）,亦可選用水銀溫度計（分度值0.1C）o4.3.2 流量計：可用手控轉(zhuǎn)子流量計，最小分度值小于控制值土2%其手控閥采用針形閥，安裝時應(yīng)考慮便于拆御清洗。亦可用自動調(diào)節(jié)流量計。4.3.3 過程控制和進(jìn)口溫度控制：試驗過程中可用單片機(jī)控制

8、和處理數(shù)據(jù)。進(jìn)口水溫波動不大于±0.2C。4.4 管路系統(tǒng)4.4.1 管道：用耐蝕管材，并有良好保溫。4.4.2 排污：用流量計或其他方式控制。5試驗水質(zhì)5.1 試驗水質(zhì)采用實際工況用水，若無法采用時，可根據(jù)其水中主要成分自行配水。5.2 配制水應(yīng)對其主要成分含量進(jìn)行分析，與原水相比相對誤差±2.5%。6試驗制備6.1 試驗管前處理6.1.1 選管：每組試驗選擇三卞g不同長度的試驗管（4.1.2）和相應(yīng)的聯(lián)接接頭（4.1.3）。聯(lián)接好的試驗管其總長度不得大于換熱器的長度。6.1.2 表面處理：先用粗砂紙通常粒度為60（2號）將試驗管內(nèi)坑蝕、點蝕磨平，再用細(xì)砂紙通常粒度為15

9、0（2/0號）進(jìn)一步打磨，然后按GB5776附錄A對試驗管進(jìn)行清洗。6.1.3 稱重：碳鋼及低合金鋼稱準(zhǔn)至1mg耐蝕材料稱準(zhǔn)至0.5mg。如用大口徑試驗管時，可稱準(zhǔn)至5mg圖2換熱署內(nèi)試驗管仃效傳熱長度不意圖1傳熱聯(lián)接接頭店加嵯川耀鹿喙15幡代6.1.4 裝管和測量尺寸：將已稱重過的不同長度試驗管（4.1.2）與接頭（4.1.3）聯(lián)接。嚴(yán)格檢查聯(lián)接處是否漏水，然后測量其有效傳熱長度（m）,準(zhǔn)確至1mm見圖2。計算有效傳熱長度的公式：H式中：l-試驗管有效傳熱長度，m；11- 換熱器有效長度，m；12- 聯(lián)接接頭總長度，R16.1.5記錄：將各試驗管的重量、長度、腐蝕面積、傳熱面積和排列位置等分

10、別記錄在附錄A表A2的表格中。6.2 儀表校正應(yīng)事先對流量、溫度、pH值等計量義表進(jìn)行校正。6.3 清洗每次試驗前用自來水進(jìn)行系統(tǒng)清洗。需要時亦可用5啾酸溶液（含1%六次甲基四胺）進(jìn)行清洗，若管道材質(zhì)是不銹鋼，可用硫酸或硝酸溶液清洗。6.4 預(yù)膜及水處理劑投加方式試驗管若要預(yù)膜時，可待上述6.16.3工作完畢后，直接一次性投加預(yù)膜劑于集水池中正常運(yùn)行時，必須均勻地投加水處理劑于集水池中7試驗步驟7.1 開機(jī)每次開機(jī)時，必須先開水泵，然后再通入蒸汽或加熱產(chǎn)生的蒸汽。停機(jī)時應(yīng)先停止加熱（或蒸汽），30min后再停水泵。7.2 清潔管熱阻測定待蒸汽溫度和冷卻水流量已達(dá)規(guī)定值，并穩(wěn)定26h后，可每隔1

11、530min測量冷卻水進(jìn)出口溫度和蒸汽溫度共8次。測量時應(yīng)嚴(yán)格地將流量、進(jìn)口溫度、蒸汽溫度控制在規(guī)定值。用數(shù)理統(tǒng)計方法舍去其中異常值，求出其算術(shù)平均值，清潔管熱阻r按式（2）計算：式中:diGT-ttr-清潔管熱阻m2-C/W;試驗管內(nèi)徑，m冷卻水流量，kg/h；蒸汽溫度，C；'進(jìn)-冷卻水進(jìn)口溫度，'出-冷卻水出口溫度，4186.8-水的熱容，J/kgl-試驗管有效換熱長度，C；C；,;m；3600-從小時換算為秒的數(shù)值。7.3瞬時污垢熱阻測定測定清潔管熱阻r后，可每隔2h按7.2方法測定以m2-C/W表示的瞬時污垢熱阻，由式（3）計算：也86叫T-rjT-r|式中:r-ttt

12、tT-dil-7.4G-冷卻流量，kg/h;清潔管熱阻，m2-C/W;進(jìn)-冷卻水瞬時進(jìn)口溫度，C；出-冷卻水瞬時進(jìn)口溫度，C；'進(jìn)-清潔管時冷卻水進(jìn)口溫度，C；'出-清潔管時冷卻水進(jìn)口溫度，C；蒸汽溫度，C；試驗管內(nèi)徑，m試驗管有效傳熱長度，mi濃縮倍數(shù)、極限碳酸鹽硬度和蒸發(fā)量的測定在不排污情況下，每隔2h按GB690磁化物白測定、GB1053硬甲離子的測定和HG5�1502堿度測定：a. 總堿度（M）;b. 鉀離子（無藥劑干擾時，亦可選用氯離子）。7.4.1濃縮倍數(shù)的計算：冷卻水中的濃縮倍數(shù)（N）可按式（4）計算：式中:K7.4.2K循-循環(huán)冷卻水中鉀離子含量，

13、I補(bǔ)-補(bǔ)充水中鉀離子含量，mg/Lmg/L；,0極限碳酸鹽硬度的計算：以x10-3mol/L表示的極限碳酸鹽硬度（M）按式（5）計算:N=維>口?崎卜(5)式中:MM當(dāng)M7.4.37.5C3計算。7.6N'-循環(huán)冷卻水瞬時的濃縮倍數(shù)；'縮-循環(huán)冷卻水瞬時的總堿度，mg/L;補(bǔ)-補(bǔ)充水瞬時的總堿度，mg/L;縮值符合式（5）時，即為極限碳酸鹽硬度M蒸發(fā)水量的計算：以m3/h表示的循環(huán)冷卻水蒸發(fā)水量（Qe）可按附錄C2計算。排污水量和補(bǔ)充水量的計算：以m3/h表示的排污水量（Qb）和補(bǔ)充水量（Qm）可按附錄分析測定項目除鉀離子、氯化物和堿度必須測定外，其余化學(xué)分析測定項目可根

14、據(jù)工藝要求自行決定。7.7試驗周期連續(xù)試驗周期不得少于15天。試驗過程中若出現(xiàn)故障，冷卻水循環(huán)中斷次數(shù)不得大于2次，每次時間不得大于6h08試驗后處理8.1 試驗結(jié)束后，將試驗管取下，觀察腐蝕的結(jié)垢情況。分別測定污垢化學(xué)成分，年污垢熱阻r,污垢沉積率mcm平均垢厚X,垢層密度p和腐蝕率B,局部腐蝕深度。8.2 將試驗管一端緊壓在橡皮膠板上，另一端用滴定管加入蒸儲水量取體積為V1。將水放出后，i僉管在105c鼓風(fēng)烘箱中干燥至包重，其質(zhì)量為G28.38.48.58.6用不銹鋼匙輕刮烘干后管內(nèi)污垢，按HG5-16031607方法測定污垢的成分。上述試驗管再按附錄B的方法進(jìn)行處理。再按8.2方法量取體

15、積和稱重，其體積和質(zhì)量分別為V2和G3將試驗管剖開，詳細(xì)觀察記錄腐蝕形貌，典型的試樣應(yīng)進(jìn)行拍照。9結(jié)果的表示和計算9.1 腐蝕9.1.1 以mm4表示的年腐蝕率（B）按式（6）計算:市方式中:GTAD-9.1.29.29.2.1K-3.65X103;試樣腐蝕后減少的質(zhì)量，g;試驗時間，d；試樣腐蝕面積，cm2金屬密度,g/cm3（碳鋼7.85,銅8.94,黃銅8.65,不銹鋼7.92）。以mmft示的局部腐蝕深度，包括平均深度及最大深度，具測定方法見附錄C1.3。污垢以mg/cm2月表示的7亍垢沉積率（mcm欣式計算:_30（備-C%）=7=j4T(7)式中:G3-G2-試驗管試驗后的質(zhì)量，m

16、g試驗管去除污垢后的質(zhì)量,mgA-試驗管內(nèi)表面的面積，cm2;T-試驗時間，do9.2.2 以m2-C/W表示的年污垢熱阻(r)按下列方法測定和計算：a. 曲線法：按7.3測出的瞬時污垢熱阻r,用數(shù)理統(tǒng)計方法舍去異常值，以rsi為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的時間(d)為橫坐標(biāo)，用微機(jī)或人工繪制污垢熱阻��時間曲線。然后取圖中平滑曲線最高的rsi值乘1.1即為年污垢熱阻(r)o如圖3所示。b. 兩點法：從圖3中選擇既接近平滑曲線又靠近實測曲線的兩個點。這兩個點必須符合d3(天數(shù))=2d1(天數(shù))，然后按下式計算年污垢熱阻r。.加1)為7鼠龜)(即式中：rsi(d1)-運(yùn)行d1時間的

17、瞬時污垢熱阻，m2-C/W；rsi(d3)-運(yùn)行d3時間的瞬時污垢熱阻，m2C/W；9.2.3 以mmg示的平均垢厚(X)按附錄C式(C1)計算。9.2.4 以g/cm3表示的垢密度(p)按附錄C式(C2)計算。9.2.5 以百分?jǐn)?shù)表示的污垢化學(xué)成分含量按HG5-1602HG5-1603HG5-604HG5-1605HG5-1606和HG5-1607規(guī)定的測定方法進(jìn)行測定。r.XlO1圖3污垢熱阻廚間曲線10允許差表1腐伎率測定的允許整mm/年M慢率范也室內(nèi)允音露室網(wǎng)就寄短0,吁auQ.43值41-61©0.Q7表2污垢沉粗率惻定的充許整er/e：*月抻屆同型率范BI莫內(nèi)允許亶童聞北

18、府整15050.0羯8a-15.。巾2表3平均垢厚酒定的允許差mm平坤祐厚雄修室內(nèi)允褥挖室同元i午舉L附7.209.150l19費(fèi)4垢密度盤定的允許款s/cmJ章內(nèi)允許整室間ft件是2007.g01110J7兩次平行測定結(jié)果的允許差如下列表：mTT21$Q-91&5年污拓?zé)嶙梃彾ǖ穆轫云腍*hC/W年怖幅胞前施國標(biāo)奉修量dTXI。J,OKKT10.392.LXLO-14.0M1L0.5111試驗報告主要內(nèi)容11.1 試驗管材質(zhì)、牌號、尺寸和處理方式等。11.2 工藝參數(shù)：如濃縮倍數(shù)，pH值范圍，水處理劑含量控制范圍，傳熱面積，冷卻水進(jìn)出口溫差，換熱強(qiáng)度等。11.3 水質(zhì)分析11.4

19、試驗結(jié)果射量A記錄衰格式（補(bǔ)充件）水質(zhì)成分分析水處理劑成分分析測定H目畬ft*1定父目含表A】水質(zhì)及水處理劑分析報表mg/L&A2動態(tài)模擬試驗喊始數(shù)據(jù)記承我定整11笈汽必度冷卻水U度c通俄“上能施倍敗場定時向一、C(a)N1.收A3動亳腰劇成腕原始記錄我-.忒0看掉料惶.意定'It%3.獨(dú)條忖域戴恬氏度Mm)H餡管腐憧面糊t內(nèi)桂試物管施拿評鵬)試花背斌款上；承岱1明£，污垢靖5七小«)試除去書幫哈失愛G波事mmm隼)求R管斌健號體的吟tsiJ金電管去聞后林朝匕CeL，拓*度川出力/)r均處號優(yōu)機(jī)率E，*月)附錄B試驗管表面后處理方法(補(bǔ)充件)B1鋼81.1

20、將已刮去大部分污垢和腐蝕產(chǎn)物的試驗管，一端緊壓在橡皮膠板上，另一端用滴管小心加入鹽酸溶液配制方法：鹽酸(GB622)500mL,六次甲基四胺(GB1400)40g,加水至1L直至除凈污垢和腐蝕產(chǎn)物為止，但不得破壞試驗管外鍍銘層，并立即用自來水沖洗至中性。81.2 用80g/L氫氧化鈉(GB1266)溶液中和后，再用自來水沖洗干凈。81.3 放入無水乙醇(GB678)中浸泡12min。81.4 取出后及時吹干，放在干燥器中1h后稱重。B2不銹鋼B2.1操作步驟同B1,但鹽酸溶液改用硝酸溶液配制方法：硝酸(GB626)100mL,加水至1L，并在60c下浸泡20min。B3鋁和鋁合金B(yǎng)3.1操作步驟同B1。但鹽酸溶液改為磷酸溶液配制方法：磷酸(GB1282)50mL,銘酊(CrO3)20g,加水至1L,在8090c下浸泡10min。B4銅和銅合金B(yǎng)4.1操作步驟同B1,但鹽酸溶液改為硫酸溶液配制方法：900mLzK中加入100mL硫酸(GB625)混勻在室