板式換熱器清洗除垢
近年來(lái)，板式換熱器以其重量輕、占地面積小、投資低、換熱效率高、組裝靈活、結(jié)垢易于清除等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但是由于板式換熱器流通截面積小，因結(jié)垢造成堵塞，致使換熱器傳熱惡化，換熱效率降低，影響著設(shè)備的安全和正常使用。因此及時(shí)清除板式換熱器受熱面上的水垢，將成為確保供熱系統(tǒng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要課題。 1 板式換熱器結(jié)垢堵塞的主要原因及其危害 板式換熱器的使用過(guò)程中，由于水處理設(shè)備運(yùn)行不當(dāng)，水質(zhì)控制不嚴(yán)，將不符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)水注入換熱器，水中的鈣鎂碳酸鹽遇熱后分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物。這些沉淀物，一部分粘結(jié)在受熱較大的換熱器受熱面上，形成堅(jiān)硬的水垢;另一部分懸浮在循環(huán)水中沉積在流速較低的受熱面上，形成二次水垢。由于水垢的導(dǎo)熱性能極差(其導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材導(dǎo)熱系數(shù)的1130-1150)，因使板式換熱器傳熱惡化，大大降低了傳熱效率，造成熱能的嚴(yán)重浪費(fèi)。據(jù)資料顯示，水垢每增厚1mm，熱效率降低8%左右。水垢的存在會(huì)堵塞板式換熱器通道，使系統(tǒng)阻力增大，影響設(shè)備的安全和熱力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2 板式換熱器的清洗方法 目前，采用的進(jìn)口板式換熱器為焊接式整體型，無(wú)法拆裝;采用的國(guó)產(chǎn)板式換熱器雖可拆裝，但要將受熱面上的水垢及雜物清理，拆裝的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。投人的人力較多、除垢還不徹底;對(duì)金屬板片、密封膠條都有損耗，加上緊固螺栓難度較大，極易造成板片變形或損壞，板式換熱器密封膠條所用的502膠價(jià)格較高，增加資金投人。從1998年開始，我們經(jīng)過(guò)對(duì)板式換熱器結(jié)垢的主要原因分析，逐漸摸索出板式換熱器的化學(xué)酸洗除垢法，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、迅速、有效. 2.1清洗除垢的基本原理 (1)溶解作用:酸溶液容易與鈣鎂碳酸鹽水垢發(fā)生反應(yīng)，生成易溶化合物，使水垢溶解。 (2)剝離作用:酸溶液能溶解金屬表面的氧化物，破壞與水垢的結(jié)合，從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離，并脫落下來(lái)。 (3)氣掀作用:酸溶液與鈣鎂碳酸鹽水垢發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生大量的二氧化碳。二氧化碳?xì)怏w在溢出過(guò)程中，對(duì)于難溶或溶解較慢的水垢層，具有一定的掀動(dòng)力，使水垢從換熱器受熱表面脫落下來(lái)。 (4)疏松作用:對(duì)于含有硅酸鹽和硫酸鹽混合水垢，由于鈣鎂碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解，殘留的水垢會(huì)變得疏松，很容易被流動(dòng)的酸溶液沖刷下來(lái)。
2.2 清洗劑的選擇 目前，國(guó)內(nèi)普遍采用的酸洗劑包括有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸兩大類。有機(jī)酸主要有:甲酸、草酸、檸檬酸等。無(wú)機(jī)酸主要有:鹽酸、硝酸、氫氟酸等。根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)和工藝、板片材質(zhì)及水垢成分的分析認(rèn)為:(1)換熱器流通面積小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，清洗液若產(chǎn)生沉淀不易排放;(2)換熱器材質(zhì)為鎳欽合金，使用鹽酸作為清洗液，容易對(duì)板片產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕，縮短換熱器的使用壽命;(3)水垢的主要成分為鈣鎂碳酸鹽和鐵的氧化物。 通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇甲酸這種有機(jī)酸作為清洗劑效果最佳。甲酸與水垢反應(yīng)后生成易于排放的絡(luò)合物溶液，若在甲酸清洗液中再加人緩沖劑和表面活性劑，可有較好的清洗效果，并可最大限度減少清洗液對(duì)板片的腐蝕。 經(jīng)過(guò)對(duì)水垢樣本的化學(xué)試驗(yàn)表明，甲酸能夠有效清除水垢;通過(guò)酸液浸泡試驗(yàn)(浸泡時(shí)間為120分鐘左右)，發(fā)現(xiàn)甲酸對(duì)換熱器板片腐蝕較小。 2.3 清洗的工藝要求 其工藝要求為: (1)酸洗溫度:提高酸洗溫度有利于提高除垢效果，但溫度過(guò)高會(huì)加劇酸洗液對(duì)換熱器板片的腐蝕，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸洗溫度控制在60℃為宜。 (2)酸洗液濃度:根據(jù)反復(fù)試驗(yàn)，酸洗液按甲酸81%，水17%，緩沖劑1.2%，表面活性劑0.8%的濃度配制，清洗效果較佳。 (3)酸洗方式及時(shí)間:酸洗方式以靜態(tài)浸泡和動(dòng)態(tài)循環(huán)相結(jié)合的方式進(jìn)行。酸洗時(shí)間為先靜態(tài)浸泡2小時(shí)，然后動(dòng)態(tài)循環(huán)3一4小時(shí)。在酸洗過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常取樣化驗(yàn)酸洗濃度，當(dāng)相鄰兩次化驗(yàn)濃度差值低于0.2%時(shí)，即可認(rèn)為酸洗反應(yīng)結(jié)束。由于酸洗結(jié)束后，板式換熱器表面的水垢和金屬氧化物絕大部分溶解脫落，暴露出嶄新的金屬，極易腐蝕，因此在酸洗后，對(duì)換熱器板片進(jìn)行鈍化處理。 2.4 清洗的具體步驟 (1)利用一定壓力的水對(duì)換熱器進(jìn)行連續(xù)的開式?jīng)_洗，盡可能將換熱器內(nèi)的泥垢等雜質(zhì)沖洗干凈，既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。 (2)將清洗液(按工藝要求配制好的酸溶液)倒人清洗設(shè)備，然后再注人換熱器中。 (3)將注滿酸溶液的換熱器靜態(tài)浸泡2小時(shí)，然后連續(xù)動(dòng)態(tài)循環(huán)3一4小時(shí)，其間每隔半
個(gè)小時(shí)，進(jìn)行正反交替清洗。(4)酸洗結(jié)束后，若酸溶液PH值大于2，清洗液可以重復(fù)使用;否則，應(yīng)將清洗液稀釋中和后排放。 (5)把NaOH,Na3P04、軟化水按一定比例配制好，利用動(dòng)態(tài)循環(huán)的方式對(duì)換熱器進(jìn)行堿洗，以中和殘留的酸液，使換熱器板片不再繼續(xù)腐蝕。 (6)用微堿性溶液對(duì)換熱器內(nèi)殘留的酸性清洗液充分中和后，然后用清潔的軟化水反復(fù)清洗半個(gè)小時(shí)，將換熱器內(nèi)的殘?jiān)鼜氐讻_洗干凈。 (7)清洗過(guò)程應(yīng)做好記錄，以便比較清洗前后的效果。清洗后要對(duì)板式換熱器一次側(cè)和二次側(cè)按規(guī)范進(jìn)行打壓試驗(yàn)，合格后換熱器才能并網(wǎng)。 3 防止板式換熱器結(jié)垢的主要措施 (1)在日常運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)把水質(zhì)關(guān)。運(yùn)行人員必須對(duì)系統(tǒng)的循環(huán)水進(jìn)行嚴(yán)格的水質(zhì)化驗(yàn)，水質(zhì)合格后才能注人熱力系統(tǒng)。中心化驗(yàn)室應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督，不定期抽查，以保證人網(wǎng)水質(zhì)合格。 (2)換熱器投運(yùn)前，應(yīng)與系統(tǒng)分離，待冷循環(huán)一段時(shí)間后，將除污器和濾網(wǎng)中的雜質(zhì)徹底清除干凈，再并網(wǎng)運(yùn)行，并且要對(duì)除污器進(jìn)行不定期的清理排污。 (3)由于一、二次網(wǎng)的循環(huán)水都未經(jīng)過(guò)除氧處理，換熱器表面的氧腐蝕不可避免，特別是在停運(yùn)期間，氧腐蝕極為嚴(yán)重，會(huì)形成鐵氧化物。這些鐵氧化物與換熱器表面的水垢結(jié)合后會(huì)形成巧克力色的水垢片，嚴(yán)重堵塞換熱器的流通截面，影響換熱效果，因此應(yīng)在各熱力站加裝除氧設(shè)備。