行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
冷却水动态模拟试验方法
建议项目名称
(英文)
Dynamic simulation method for cooling water
制定或修订
□制定 ■修订
被修订标准号
HG/T 2160-2008
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
71.040.01
中国标准分类号
G76
牵头单位
中海油天津化工研究设计院有限公司
体系编号
01-063-05-01-04
参与单位
中昊光明化工研究设计院有限公司、河南水云踪智控科技有限公司、上海未来企业股份有限公司、自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所、南京工业大学、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、中国石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院等
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

本标准属于质量提升专项。本标准符合2021年工业和信息化标准工作要点》中“开展钢铁、建材、有色金属、石化化工、轻工、纺织、电子等行业低碳与碳排放、节能和能效提升、节水和水效提升、资源综合利用等标准研制”要求;符合“强化制造业数字化转型融合标准制定。做好智能制造新技术应用、供应链协同、数字孪生等关键标准制定,以及钢铁、石化等行业智能制造技术装备和应用标准制定强化制造业数字化转型融合标准制定。做好智能制造新技术应用、供应链协同、数字孪生等关键标准制定,以及钢铁、石化等行业智能制造技术装备和应用标准制定”的要求。符合《原材料工业质量提升三年行动方案(2018-2020年)》中实现“大宗基础有机化工原料、重点合成材料、专用化学品的质量水平显著提升”的行动目标要求,满足水处理剂产品绿色、节能、节水、安全、环保发展需要。

    冷却水动态模拟试验方法是在实验室给定条件下,用常压下饱和水蒸气或热水加热换热器,模拟生产现场的流速、流态、水质、金属材质、换热强度和冷却水进出口温度等主要参数,以评定水处理剂的缓蚀和阻垢性能。此项标准对于工业冷却水用户评估水处理药剂的成效起到了至关重要的作用。本标准实施十余年,随着技术的进步和系统运行的需求,在标准实际应用过程中,对后续的配方筛选指导性日趋不足,标准修订的需求日趋紧迫。

另一方面,自十四五期规划发布以来,碳达峰、碳中和的目标被提到了前所未有的高度。重工业是我国的耗能大户,但目前很多冷却水处理过程对于换热过程中的结垢控制要求偏低,仅是满足于周期性进行清洗。实际上两次清洗之间,由于换热效率的劣化消耗了更多的能源,排放了更多的二氧化碳。从冷却水处理行业发展来看,存在着有为碳达峰、碳中和做贡献的重大机遇。利用更加精细的动态模拟实验,展开对于轻微结垢下的评估与优化,通过提高工业设备换热效率,可实现在工业水处理领域快速低成本的碳减排。

  综上,本标准的修订对于提升工业对现场水处理成效的准确评估、对技术服务人员筛选配方的指导以及对工业水处理领域的碳减排和智能化发展都具有重要的支撑作用。

范围和主要
技术内容

  本标准规定了敞开式循环冷却水动态模拟试验的适用范围、技术要求、试验方法。

     本标准适用于敞开式循环冷却水系统中,金属材料(包括黑色、有色金属)间壁式换热设备在实验室内进行小型动态模拟试验,也适用于中型动态模拟试验。现场检测换热器试验也可参照使用。

本次建议修订的主要技术内容如下:

1、  提高自动化水平:原标准自动化程度低,最消耗人力物力的过程是每2小时一次的取样与水质检测,而试验周期通常为15~25天。试验人员还要进行温度调节和补水等操作,实际使用中设备经常发生故障也是导致人员必须三班倒值班的原因。此次修订,拟增加允许采用自动定时取样或自动在线分析的方法,拟增加对于设备可靠性要求,使试验过程在尽可能减少人员的消耗的前提下提升试验精度保证数据有效性。

2、  动态模拟过程中,需要按换热器设计标准GB/T 151-2004《热交换器》和现场实际情况来考虑换热强度,以更加接近实际情况。

3、  对于结垢的定量评估,现有标准采用的是称重法。这一方法对于少量结垢情况下的定量受到很多实际操作因素的影响,如试验管烘干的程度、天平的精度与最大量程的矛盾等。建议增加使用酸洗方法,并测量清洗液中钙镁离子以定量计算试验过程中结垢,从而提高在少量结垢情况下的测量精度。

4、  原标准制定时,受限于当时的技术对污垢形成的传热效果改变的检测极限约束,为提高单位时间内的垢形成量,采用常压蒸汽加热方式,在规定较短的换热管长度上实现10温差,其换热强度远远超出一般换热器设计的规范。但这样往往会导致药剂的实际使用性能与现场的不匹配。鉴于目前的检测、控制和测量技术水平的提高,本次修改中,建议将模拟的换热强度和冷却水进出口温差设定到与实际运行的换热器接近的水平,使我们的评价结果更加接近于实际应用场景,更加科学合理。

5、  原标准对冷却水流速的测控要求不够明晰。而实际运行中流速对污垢热阻的影响是非常重要的一个因素,拟修订标准建议对流速要进行实时连续控制,精度要优于25px/s,以正确评估药剂的阻垢效果。

国内外情况
简要说明

1. 国内外对该技术研究情况简要说明:

动态模拟试验的实现对于自动化要求较高,完全依靠人工不可能完成试验;而试验结果的有效性,很大程度上取决于动态模拟设备的性能。自1991年首次制定标准以来,出现了一批用于此试验的装置,主要以国内的高校和研究所(南京工业大学、光明化工研究设计院、自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所等),以及高邮一带的企业为主,积累至今已经有了一定的装机容量。主要使用单位有石化、电力、钢铁行业的研究院,水处理企业,及从事水处理技术研究的大专院校和其它科研机构。这些装置在国内早期冷却水处理药剂的科研进程中发挥了重要作用,也逐渐成为电力和化工行业用户采购水处理药剂时的必要评估手段。但是在2000年之后就没有太多的改进与提高,无论是自动化水平还是控制精度都不能满足水处理高质量发展的需求。

国外方面与动态模拟类似的试验主要由纳尔科和苏伊士等先进水处理技术企业使用,有按科研需要搭建的桌面试验系统,称为BTU;也有设备企业提供成套可运输到水处理现场的试验装置,如DATS系统((Deposit Accumulation Test System),可以模拟流速、换热强度等工况,并报告热阻。试验方法并没有形成国家或行业标准,而是由各企业根据需要自行设置。以上的技术主要出现在20世纪末20年,进入21世纪后没有太多发展。这与发达国家大量转移高耗能产业有关,也与其相对充沛的水资源有关。

近年来,国内一些企业推出了新一代的动态模拟装置,可实现了无人值守的自动化操作,并在试验过程中在测量精度和自动化控制方面均优于传统动态模拟试验,不仅降低了人力物力,同时提升科研机构提高研发质量和效率。

2. 项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:

目前尚无对应的国际及国外先进标准。

3. 与国内相关标准间的关系:

国内相关的标准有GB/T34550.4—2017《海水冷却水处理药剂性能评价方法 4部分动态模拟试验》,与本标准的标准化对象不同。本标准项目是对HG/T 2160-2008的修订,标准项目属于“01基础通用”中的“04性能评价方法”,在标准体系中的位置为01-063-05-01-04

4. 指出是否发现有知识产权的问题

  未发现有知识产权的问题。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
附表2:《冷却水动态模拟试验方法》行业标准项目建议书.docx (28.98KB)任务书(建议书)