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換熱器發(fā)生結(jié)垢的原因分析和處理方法

 

　　換熱器是工廠車間應(yīng)用廣泛的熱交換設(shè)備，工廠每年因處理?yè)Q熱器的結(jié)垢而耗資巨大，問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響安全生產(chǎn)的進(jìn)行。根據(jù)結(jié)垢層沉積的機(jī)理，可將污垢分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等。

1) 顆粒污垢：懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚。這種污垢也包括較大固態(tài)微粒在水平換熱面上因重力作用形成的沉淀層，即所謂沉淀污垢和其他膠體微粒的沉積。

2) 結(jié)晶污垢：溶解于流體中的無(wú)機(jī)鹽在換熱表面上結(jié)晶而形成的沉積物，通常發(fā)生在過(guò)飽和或冷卻時(shí)。典型的污垢如冷卻水側(cè)的碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅結(jié)垢層。

3) 化學(xué)反應(yīng)污垢：在傳熱表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的污垢，傳熱面材料不參加反應(yīng)，但可作為化學(xué)反應(yīng)的一種催化劑。

4) 腐蝕污垢：具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對(duì)換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。通常，腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的 pH 值。

5) 生物污垢：除海水冷卻裝置外，一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產(chǎn)生粘泥，而粘泥反過(guò)來(lái)又為生物污垢的繁殖提供了條件，這種污垢對(duì)溫度很敏感，在適宜的溫度條件下，生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。

6) 凝固污垢：流體在過(guò)冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當(dāng)水低于冰點(diǎn)而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對(duì)這種污垢影響很大。

　　防止結(jié)垢的技術(shù)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1) 防止結(jié)垢形成 ;2) 防止結(jié)垢后物質(zhì)之間的粘結(jié)及其在傳熱表面上的沉積 ;3) 從傳熱表面上除去沉積物。

　　防止結(jié)垢采取的措施包括以下幾個(gè)方面：

1 設(shè)計(jì)階段應(yīng)采取的措施

　　在換熱器的設(shè)計(jì)階段，考慮潛在污垢時(shí)的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮如下 6 個(gè)方面： 1) 換熱器容易清洗和維修 ( 如板式換熱器 );2) 換熱設(shè)備安裝后，清洗污垢時(shí)不需拆卸設(shè)備，即能在工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清洗 ;3) 應(yīng)取最少的死區(qū)和低流速區(qū) ;4) 換熱器內(nèi)流速分布應(yīng)均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻 ( 如折流板區(qū) );5) 在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢 ;6) 應(yīng)考慮換熱表面溫度對(duì)污垢形成的影響。

2 運(yùn)行階段污垢的控制

1) 維持設(shè)計(jì)條件 由于在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，采用了過(guò)余的換熱面積，在運(yùn)行時(shí)，為滿足工藝需要，需調(diào)節(jié)流速和溫度，從而與設(shè)計(jì)條件不同，然而應(yīng)通過(guò)旁路系統(tǒng)盡量維持設(shè)計(jì)條件 ( 流速和溫度 ) 以延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，推遲污垢的發(fā)生。 2) 運(yùn)行參數(shù)控制 在換熱器運(yùn)行時(shí)，進(jìn)口物料條件可能變化，因此要定期測(cè)試流體中結(jié)垢物質(zhì)的含量、顆粒大小和液體的 pH 值。 3) 維修措施良好 換熱設(shè)備維修過(guò)程中產(chǎn)生的焊點(diǎn)、劃痕等可能加速結(jié)垢過(guò)程形成，流速分布不均可能加速腐蝕，流體泄漏到冷卻水中，可為微生物提供營(yíng)養(yǎng)，對(duì)空氣冷卻器周圍空氣中灰塵缺少排除措施，能加速顆粒沉積和換熱器的化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢的形成。用不潔凈的水進(jìn)行水壓試驗(yàn)，可引起腐蝕污垢的加速形成。 4) 使用添加劑 針對(duì)不同類型結(jié)垢機(jī)理，可用不同的添加劑來(lái)減少或消除結(jié)垢形成。如生物滅劑和抑制劑、結(jié)晶改良劑、分散劑、絮凝劑、緩蝕劑、化學(xué)反應(yīng)抑制劑和適用于燃燒系統(tǒng)中防止結(jié)垢的添加劑等。 5) 減少流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度 通常，結(jié)垢隨著流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度的增加而增強(qiáng)，對(duì)于顆粒污垢可通過(guò)過(guò)濾、凝聚與沉淀來(lái)去除 ; 對(duì)于結(jié)疤類物質(zhì)，可通過(guò)離子交換或化學(xué)處理來(lái)去除 ; 紫外線、超聲、磁場(chǎng)、電場(chǎng)和輻射處理紫外線對(duì)殺死細(xì)菌非常有效，超強(qiáng)超聲可有效抑制生物污垢，現(xiàn)在的研究還有磁場(chǎng)、電場(chǎng)和輻射處理裝置，結(jié)論有待進(jìn)一步研究。

3 化學(xué)或機(jī)械清洗技術(shù)

　　化學(xué)清洗技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的方法，有時(shí)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，也能進(jìn)行清洗，但其主要缺點(diǎn)是化學(xué)清洗液不穩(wěn)定，對(duì)換熱器和連結(jié)管處有腐蝕。機(jī)械清洗技術(shù)通常用在除去殼側(cè)的污垢，先將管束取出，沉浸在不同的液體中，使污垢泡軟、松動(dòng)，然后用機(jī)械方法除去垢層。

4 機(jī)械在線除垢技術(shù)

1) 使用磨粒 在流體中加入固體顆粒來(lái)摩擦換熱器表面，以清除污垢，但對(duì)換熱器表面易產(chǎn)生腐蝕。 2) 海綿膠球連續(xù)除垢主要應(yīng)用于電站凝汽器中冷卻水側(cè)的污垢清除，海綿膠球在換熱器管內(nèi)通過(guò)泵打循環(huán)，膠球比管子直徑略大，通過(guò)管子的每只膠球輕微地壓迫管壁，在運(yùn)動(dòng)中擦除沉積物。 3) 自動(dòng)刷洗 換熱器管道刷洗設(shè)施由 2 個(gè)外罩和 1 個(gè)尼龍刷組成，外罩安裝在每根管的兩端，改變水流方向可使刷子沿管道前后推進(jìn)刷洗。水流換向可使刷子沿管道前推刷洗。水流換向由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)并定時(shí)控制聯(lián)結(jié)在管道上的四通閥來(lái)完成。