电解池加热方案
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电解池加热方案
齐齐哈尔127厂
北京市自动化系统成套工程公司
2011年9月25曰
一、现场工况：
现场已有一座处理电解液的三联池及电解液存储池，池体为钢筋水泥结构，内衬环氧树脂涂层，形状见图一。
据池体结构分析中间最深的池应为竖流沉淀池。
用于电解液加热用蒸汽来管为DN80碳钢管。
蒸汽压力约2.5MPa。
地点在膛线加工车间
图一
二、电解池加热的工艺要求：
1、电解池内溶液为10~17%的NaCL溶液，溶液总量100吨；
2、加热时间4小时左右；
3.、热源为0.25MPa饱和蒸汽；
4.、电解液要求控制温度35~40℃；
三、设计原则
电解池加热工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。
处理系统先进，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。
四、设计方案
1、电解池加热负荷计算:
1-1理论负荷
NaCL溶液随着浓度的增加热容会逐渐降低。
当浓度为10%时热容为0.968Kcal/kg.℃。
考虑到本地区的寒冷环境及车间内的温度，设定溶液起始温度为5度。
则100吨电解液从5度加热到40度所需的能量为：
Q=cp*⊿t*m
0.968*35*100000=3388000(kcal)=3939.35kwh
因加热时间为4小时，即功率为：
3939.35kwh/4h=984.8375kw
1-2工况负荷
实际溶液池的经常性热负荷有水面蒸发散热、水面传导散热、池底池壁传导散热、设备管道散热、工艺过程散热、补水加热等计算非常复杂。
根据经验可以简化：
对流热损失200W/m
蒸发热损失800W/m
补水时的补热量1.4kw/m
根据池体结构及工艺状况散热水面约60m2.则动态负荷为：
（200+800+1400）*60=144000(W)=144kw
1-3总负荷
Q总=985+144=1129kw=1.129Mw
2、0.2MPa饱和蒸汽变成水单位质量热量
1kg 100℃水加热成100℃蒸汽所需能量=1kg*2.26*106J/kg =2.26*106J =0.628kwh
（水的汽化热是2.26*106J/kg ）
1kg 100℃蒸汽加热成120℃蒸汽所需能量(120-100)*C蒸汽*1=20*2.1*1=42 kj=0.01167kwh
1kg 40℃水加热成100℃水所需能量（100-40）*C水
*1=60*4.2=252 kj=0.07kwh
1kg 100℃水加热成120℃蒸汽所需能量
0.628+0.01167=0.639kwh
1kg 40℃水加热成120℃蒸汽所需能量
0.07+0.628+0.01167=0.709kwh
3、方案一汽水直混换热
3-1特点：顾名思义，汽水直混换热即用蒸汽直接通入电解液中加热，见图二。
优点：系统简单可靠、占地少、抗阻塞、维护量极少、换热效率高、节省蒸汽、去掉了换热循环泵、节能。
缺点：如果水量不平衡会稀释电解液。
起始加热到热量稳定需约1.6吨蒸汽，所以启动时将盐液配浓，以满足稳定后的浓度。
传统的直混换热是将蒸汽管直接通入水中，但由于存在气泡，会有闪蒸现象，造成蒸汽的浪费。
本方案是将蒸汽通入水中的文丘里喷射器形成细小的气泡增大汽水接触面积和接触时间从而提高换热效率，使汽水交换率约100%。
3-2原理：蒸汽通过调节阀及文丘里喷射器将电解质加热。
温度传感器将电解液的温度值传给控制器，控制器将测量值与设定值比较。
当测量温度低于设定温度时调节阀开启，当测量温度高于设定温度时调节阀关闭。
调节阀的行程与温度的偏差成PID关系，已达到温度的精确调节。
为达到快速调节功能，加装旁通电动开关阀以便在起始状态或较低的温度时快速调节。
图二
3-3设备选择
调节阀：调节阀主要是用于工作状态稳定时的损失热量补偿。
稳态时热量损耗约144kw即123840kcal/h。
蒸汽流量=144/0.709=203(kg/h)
所以选EGSVD铸铁电动调节阀Kv为40，DN50。
开关阀：开关阀选动作可靠的电动球阀Q941F-16C DN50可耐400度、16公斤的压力，材质铸铁。
控制器：控制器是控制温度的核心，应选择操作简单质量可靠的推荐使用日本理化RH仪表。
文丘里喷射器：文丘里喷射器的主要作用是为了汽水充分混合。
由于浸在电解质中一般的不锈钢不能不能长期使用，故应选用Ta10,或蒙乃尔材质口径DN50。
3-4报价
序号名称规格型号数量备注
1 电动调节阀EGSVD-DN50 铸铁1台
2 电动球阀Q941F-16C DN5铸铁1台
3 水射器DN50 Ta10 1台
4 温度传感器Pt100 防腐处理1台
5 控制箱1面
6 工艺管道阀门1套
7 小计16万
8 运费1万
9 安装费5万
10 合计22万
4、方案二池内列管换热
4-1特点：为了避免直混换热引起的水量失衡和克服板换、列管换热器等系统繁杂的特性，方案二采用将换热列管直接布于电解液中以提高环热效率。
见图三。
优点：系统简单可靠、占地少、不易阻塞、维护方便、换热效率高，节省蒸汽、去掉了换热循环泵、节能。
缺点：现场施工工作量较大。
4-2原理：蒸汽通过调节阀及池内列管将电解质加热，然后冷凝成水经疏水阀排出。
温度传感器将电解液的温度值传给控制器，控制器将测量值与设定值比较。
当测量温度低于设定温度时调节阀开启，当测量温度高于设定温度时调节阀关闭。
调节阀的行程与温度的偏差成PID关系，已达到温度的精确调节。
为达到快速调节功能，加装旁通开关阀以便在起始状态或较低的温度时快速调节。
图三
4-3设备选择
调节阀调节阀主要是用于工作状态稳定时的损失热量补偿。
稳态时热量损耗约144kw即123840kcal/h。
蒸汽流量=144/0.628=229 (kg/h)
所以选EGSVD铸钢电动调节阀Kv为40，DN50。
开关阀开关阀选动作可靠的电动球阀Q941F-16C DN50可耐400度、16公斤的压力，材质铸铁。
换热列管：换热列管用于汽水热交换。
参照列管换热器汽水交换功率K=1000W/m℃，总负荷1.129Mw，⊿t=100-40=60℃，换热面积A=1129/(1*60)=18.8m2，A取20m2。
，考虑池体构造及日后的维护及防腐问题列管选用Ф32的TA10钛管总长200m，4m一根共50根。
控制器：控制器是控制温度的核心，应选择操作简单质量可靠的日本理化RH仪表。
疏水器：疏水器主要作用是为将冷凝水排出。
由于浸在电解质中选用铸铁材质经防腐处理口径DN50。
4-4报价
序号名称规格型号数量备注
1 电动调节阀EGSVD-DN50 铸铁1台
2 电动球阀Q941F-16C DN50铸铁1台
3 换热列管Ф32Ta10 20m21台
4 温度传感器Pt100 防腐处理1台
5 控制箱1面
6 工艺管道阀门1套
7 小计27万元
8 运费2万元
9 安装费8万元
10 合计37万元
李桂华 E-mal：bcclgh.@。
