板式换热器结垢危害

板式换热器结垢机理、危害及防范措施

近年来，板式换热器以其重量轻、占地面积小、投资低、换热效率高、组装灵活、结垢易于清除等特点，及其在热网换热站中所起的作用，越来越受到供热企业的重视，并逐渐得到推广至2002年底，太原市热力公司一电工程，已建成热力站100座(其中15座为自建站)，供热面积达到820万平方米，共选用92台可拆式换热器和85台焊接式换热器。但是由于板式换热器流通截面积小，因结垢造成堵塞，致使换热器传热恶化，换热效率降低，影响着设备的安全和用户的正常用热。因此及时清除板式换热器受热面上的水垢，将成为确保供热系统安全、高效、经济运行的重要课题。

1 板式换热器结垢堵塞的主要原因及其危害

板式换热器的使用过程中，由于水处理设备运行不当，水质控制不严，将不符合水质标准的循环水注入换热器，水中的钙镁碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物。这些沉淀物，一部分粘结在受热较大的换热器受热面上，形成坚硬的水垢;另一部分悬浮在循环水中沉积在流速较低的受热面上，形成二次水垢。由于水垢的导热性能极差(其导热系数仅为钢材导热系数的1130-1150)，因使板式换热器传热恶化，大大降低了传热效率，造成热能的严重浪费。据资料显示，水垢每增厚1mm，热效率降低8%左右。水垢的存在会堵塞板式换热器通道，使系统阻力增大，影响设备的安全和热力系统的正常运行，1999年，先后有4台换热器因内部阻力较大形成鼓包，形成大的安全隐患，给供热单位的声誉和供热事业的发展造成负面影响，因此必须给予高度重视。

2 板式换热器的清洗方法

目前，太原市热力公司采用的进口板式换热器为焊接式整体型，无法拆装;采用的国产板式换热器虽可拆装，但要将受热面上的水垢及

杂物清理，拆装的劳动强度较大。投人的人力较多、除垢还不彻底;

对金属板片、密封胶条都有损耗，加上紧固螺栓难度较大，极易造成板片变形或损坏，板式换热器密封胶条所用的502胶价格较高，增加资金投人。从1998年开始，我们经过对板式换热器结垢的主要原因分析，逐渐摸索出板式换热器的化学酸洗除垢法，其优点是简便、经济、迅速、有效.

2.1清洗除垢的基本原理

(1) 溶解作用:酸溶液容易与钙镁碳酸盐水垢发生反应，生成易溶化合物，使水垢溶解。

(2)剥离作用:酸溶液能溶解金属表面的氧化物，破坏与水垢的结合，从而使附着在金属氧化物表面的水垢剥离，并脱落下来。

(3)气掀作用:酸溶液与钙镁碳酸盐水垢发生反应后产生大量的二氧化碳。二氧化碳气体在溢出过程中，对于难溶或溶解较慢的水垢层，具有一定的掀动力，使水垢从换热器受热表面脱落下来。

(4)疏松作用:对于含有硅酸盐和硫酸盐混合水垢，由于钙镁碳酸盐和铁的氧化物在酸溶液中溶解，残留的水垢会变得疏松，很容易被流动的酸溶液冲刷下来。

2.2 清洗剂的选择

目前，国内普遍采用的酸洗剂包括有机酸和无机酸两大类。有机酸主要有:甲酸、草酸、柠檬酸等。无机酸主要有:盐酸、硝酸、氢氟酸等。根据换热器结构和工艺、板片材质及水垢成分的分析认为:(1)换热器流通面积小，内部结构复杂，清洗液若产生沉淀不易排放;(2)换热器材质为镍钦合金，使用盐酸作为清洗液，容易对板片产生强腐蚀，缩短换热器的使用寿命;(3)水垢的主要成分为钙镁碳酸盐和铁的氧化物。

通过反复试验发现，选择甲酸这种有机酸作为清洗剂效果最佳。甲酸与水垢反应后生成易于排放的络合物溶液，若在甲酸清洗液中再加人缓冲剂和表面活性剂，可有较好的清洗效果，并可最大限度减少清洗液对板片的腐蚀。

经过对水垢样本的化学试验表明，甲酸能够有效清除水垢;通过酸液浸泡试验(浸泡时间为120分钟左右)，发现甲酸对换热器板片腐蚀较小。

2.3 清洗的工艺要求

其工艺要求为:

(1)酸洗温度:提高酸洗温度有利于提高除垢效果，但温度过高会加剧酸洗液对换热器板片的腐蚀，通过反复试验发现，酸洗温度控制在60℃为宜。

(2)酸洗液浓度:根据反复试验，酸洗液按甲酸81%，水17%，缓冲剂1.2%，表面活性剂0.8%的浓度配制，清洗效果较佳。

(3)酸洗方式及时间:酸洗方式以静态浸泡和动态循环相结合的方式进行。酸洗时间为先静态浸泡2小时，然后动态循环3一4小时。在酸洗过程中应经常取样化验酸洗浓度，当相邻两次化验浓度差值低于0.2%时，即可认为酸洗反应结束。由于酸洗结束后，板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分溶解脱落，暴露出崭新的金属，极易腐蚀，因此在酸洗后，对换热器板片进行钝化处理。

2.4 清洗的具体步骤

(1)利用一定压力的水对换热器进行连续的开式冲洗，尽可能将换热器内的泥垢等杂质冲洗干净，既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

(2)将清洗液(按工艺要求配制好的酸溶液)倒人清洗设备，然后再注人换热器中。

(3)将注满酸溶液的换热器静态浸泡2小时，然后连续动态循环3一4小时，其间每隔半个小时，进行正反交替清洗。(4)酸洗结束后，若酸溶液PH值大于2，清洗液可以重复使用;否则，应将清洗液稀释中和后排放。

(5)把NaOH,Na3P04、软化水按一定比例配制好，利用动态循环的方式对换热器进行碱洗，以中和残留的酸液，使换热器板片不再继续腐蚀。

(6)用微碱性溶液对换热器内残留的酸性清洗液充分中和后，然后用清洁的软化水反复清洗半个小时，将换热器内的残渣彻底冲洗干净。

(7)清洗过程应做好记录，以便比较清洗前后的效果。清洗后要对板式换热器一次侧和二次侧按规范进行打压试验，合格后换热器才能并网。

3 防止板式换热器结垢的主要措施

(1)在日常运行中应严把水质关。运行人员必须对系统的循环水进行严格的水质化验，水质合格后才能注人热力系统。中心化验室应加强监督，不定期抽查，以保证人网水质合格。

(2)换热器投运前，应与系统分离，待冷循环一段时间后，将除污器和滤网中的杂质彻底清除干净，再并网运行，并且要对除污器进行不定期的清理排污。

(3)由于一、二次网的循环水都未经过除氧处理，换热器表面的氧腐蚀不可避免，特别是在停运期间，氧腐蚀极为严重，会形成铁氧化物。这些铁氧化物与换热器表面的水垢结合后会形成巧克力色的水垢