管道输送过程中需要使用大量的换热设备为升温、加热。而污垢的存在, 严重影响了换热设备运行效能的发挥,降低换热效率 ,使用于导热的相关能源大量浪费。而流体阻力的增加也造成 了整体运行动力费用的升。
温度对结垢的影响主要是改变易结垢盐类的溶解度。垢在水中的溶解度随温度变化,除CaSO4-2H2O溶解度有极大值外,其他均随温度的升高而降低。盐类垢中以碳酸盐为主,当温度升高时,Ca(HCO3)2分解,产生CaCO3并结垢。
管道结垢过程复杂,对于盐类垢而言,结垢的首要因素就是溶解度处于过饱和状态。过饱和浓度除了与溶解度有关外,还受热力学、结晶动力学、流体力学等因素的影响。对于腐蚀垢而言,结垢则受输送介质、材料以及周围环境的共同影响。
输油管道内部结垢一般认为, 这些垢物的形成由以下4 步:
一、水中的离子结合形成溶解度很小的盐类分子;
二、分子结合和排列形成微晶体然后产生晶粒化过程;
三、大量晶体堆积长大沉积成垢;
四、在不同的管线条件下,形成不同形状的结垢物。
输油管道内部结垢主要有两个原因:
(1)中的主要固态物质为含碳原子数18-64的烷烃, 此物质统称为石蜡。 石蜡的熔点约为4060°C,在用管道长途输送过程中, 为保障输送能力,防止固化, 需要对进行系统的保温、加热处理。然而 ,随着时间的推移, 在输送中温度不断下降, 石蜡析出, 凝结并附着于管壁表面。造成管道内部阻力, 输送困难。
(2)输油管道污垢物还包括钡、锶、镁、钙的硫酸盐或碳酸盐。
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