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1、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
2、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，
3、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除垢法，其优点是简便、经济、迅速、有效.2.1清除垢的基本原理(1) 溶 解 作用:酸溶液容易与
4、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 清剂的选择目前，国内普遍采用的酸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
5、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，若在甲酸清液中再加人缓冲剂和表面活性剂，可有较好的清效果，并可最大限度减少清液对板片的腐蚀。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 清的工
6、艺要求其工艺要求为:(1)酸温度:提高酸温度有利于提高除垢效果，但温度过高会加剧酸液对换热器板片的腐蚀，通过反复试验发现，酸温度控制在60为宜。 (2)酸液浓度:根据反复试验，酸液按甲酸81%，水17%，缓冲剂1.2%，表面活性剂0.8%的浓度配制，清效果较佳。(3)酸方式及时间:酸方式以静态浸泡和动态循环相结合的方式进行。酸时间为先静态浸泡2小时，然后动态循环3一4小时。在酸过程中应经常取样化验酸浓度，当相邻两次化验浓度差值低于0.2%时，即可认为酸反应结束。由于酸结束后，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，因此在酸后，对换热器板片进行钝化处理。2.
7、4 清的具体步骤(1)利用一定压力的水对换热器进行连续的开式冲，尽可能将换热器内的泥垢等杂质冲干净，既能提高酸的效果，也可降低酸的耗酸量。(2)将清液(按工艺要求配制好的酸溶液)倒人清设备，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。(4)酸结束后，若酸溶液PH值大于2，清液可以重复使用;否则，应将清液稀释中和后排放。(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，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液充分中和后，然后用清洁的
8、软化水反复清半个小时，将换热器内的残渣彻底冲干净。(7)清过程应做好记录，以便比较清前后的效果。清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
9、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片，严重堵塞换热器的流通截面，影响换热效果，因此应在各热力站加装除氧设备。作为专业的板式换热器的生产和销售公司，下面为您介绍一下防止板式换热器结垢的方法：1. 运行中严把水质关，必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验，合格后才能注人管网中。2. 新的系统投运时，应将换热器与供热系统分开，进行一段时间的循环后，再将换热器并人系统中，以避免管网中杂质进人换热器。3. 在供热系统中，除污器和过滤器应当进行不定期的清理外，还应当保持管网中的清洁，以防止换热器堵塞。摘要:对板式换热器结垢的原因及其危害进行了分析
10、，着重阐述了集中供热生产运行中，板式换热器结垢后的处理方式，并提出了相应的解决措施。关键词:板式换热器;结垢;清近年来，板式换热器以其重量轻、占地面积小、投资少、换热效率高、组装灵活、结垢易于清除等特点，及其在供热工作中所起的作用，越来越受到供热企业的高度重视，并逐步推广使用，以取代原有的管壳式换热器。但由于板式换热器流通截面较小，结垢后容易产生堵塞，使板式换热器的换热效率降低，影响了设备的安全和用户的正常用热。因此，解决板式换热器的清，防止水垢的形成，将成为确保安全生产和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在使用过程中，由于水处理设备运行不当，水质控制不达标
11、，将不合格的软化水注人供热系统中，使水中的钙、镁、碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物钻结在换热器的受热面上，形成了坚硬的水垢。由于水垢的导热性能差，造成了换热器换热效率的降低以及热能的严重浪费，从而影响了供热的效果，给供热单位造成了严重的负面影响。2板式换热器结垢的清方式2.1清剂的选择清剂的选择，目前采用的是酸，它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有:草酸、甲酸等。无机酸主要有:盐酸、硝酸等。根据换热器结垢和工艺、材质和水垢成分分析得出:.1)换热器流通面积小，内部结构复杂，清液若产生沉淀不易排放。2)换热器材质为镍钦合金，使用盐酸为清液，容易对板片产生强腐蚀，缩短换热器的使用寿命。通过反
12、复试验发现，选择甲酸作为清液效果最佳。在甲酸清液中加人缓冲剂和表面活性剂，清效果更好，并可降低清液对板片的腐蚀。通过对水垢样本的化学试验研究表明，甲酸能够有效地清除水垢。通过酸液浸泡试验，发现甲酸能有效地清除附在板片上的水垢，同时它对换热器板片的腐蚀作用也很小。2.2清除水垢的基本原理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
13、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。2.3清水垢的工艺要求1)酸温度:提升酸温度有利于提高除垢效果，如果温度过高就会加剧酸液对换热器板片的腐蚀，通过反复试验发现，酸温度控制在60cC为宜。2)酸液浓度:根据反复试验得出，酸液应按甲酸81.0%、水17.0%a、缓冲剂1.2%、表面活性剂0.8%的浓度配制，清效果极佳。3)酸方法及时间:酸方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行。酸时间为先静态浸泡2h，然后动态循环3-4h。在酸过程
14、中应经常取样化验酸浓度，当相邻两次化验浓度差值低于0.2%时，即可认为酸反应结束。4)钝化处理:酸结束后，板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落，暴露出崭新的金属，极易腐蚀，因此在酸后，对换热器板片进行钝化处理。2,4清水垢的具体步骤1)冲冼:酸前，先对换热器进行开式冲，使换热器内部没有泥、垢等杂质，这样既能提高酸的效果，也可降低酸的耗酸量。2)将清液倒人清设备，然后再注人换热器中。3)酸:将注满酸溶液的换热器静态浸泡2h，然后连续动态循环3-4h，其间每隔0.5h进行正反交替清。酸结束后，若酸液pH值大于2,酸液可重复使用，否则，应将酸液稀释中和后排掉。4)碱:酸结束后，用NaO
15、H,Na3P04，软化水按一定的比例配制好，利用动态循环的方式对化水按一定的比例配制好，利用动态循环的方式对换热器进行碱，达到酸碱中和，使换热器板片不再腐蚀。5)水:碱结束后，用清洁的软化水，反复对换热器进行冲0.5h，将换热器内的残渣彻底冲干净。6)记录:清过程中，应严格记录各步骤的时间，以检查清效果。总之，清结束后，要对换热器进行打压试验，合格后方可使用。3防止板式换热器结垢的措施1)运行中严把水质关，必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验，合格后才能注人管网中。2)新的系统投运时，应将换热器与供热系统分开，进行一段时间的循环后，再将换热器并人系统中，以避免管网中杂质进人换热器。3)在供热系统中，除污器和过滤器应当进行不定期的清理外，还应当保持管网中的清洁，以防止换热器堵塞。综上所述，严格按照板式换热器的清方式进行清，是集中供热生产正常运行的重要保证。(太原市热力公司，山西太原030001)换热器进行碱，达到酸碱中和，使
