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        板式換熱器結垢的原因分析、清洗及保護方法

        點擊:1551 日期:[ 2014-04-26 22:55:01 ]
                                   板式換熱器結垢的原因分析、清洗及保護方法                                               姜立清                         (黑化集團公司, 黑龍江 齊齊哈爾 161041)    摘要:板式換熱器結垢的原因及清洗。    關鍵詞: 板式換熱器; 結垢; 原因; 清洗; 保護方法    換熱器是合理利用與節約能源、開發新能源的關鍵設備。隨著新技術、新工藝、新材料的應用, 板式換熱器以占地面積小、投資少、換熱效率高等特點, 逐步取代原的管殼式換熱器。但由于板式換熱器流通截面積小, 結垢后容易產生阻塞, 是板式換熱器的換熱效率降低的主要原因。    1 結垢的原因分析    1.1 以離子或分子狀態溶解于水中的雜質    a.鈣鹽類:在水中的主要構成有 Ca( HCO3)2、CaCl2、CaSO4、CaSiO3 等。鈣鹽是造成換熱器結垢的主要成分。    b.鎂鹽:在水中的主要構成有 Mg ( HCO3)2、MgCl2、MgSO4 等。鎂溶解在水中后, 在受熱分解后生成 Mg ( OH) 2沉淀, 構成泥渣或水垢。    c.鈉鹽:主要構成有 NaCl、Na2SO4、NaH-CO3 等。NaCl 不生成水垢, 但水中有游離氧存在, 會加速金屬壁的腐蝕; Na2SO4 的含量過高會結鹽, 影響安全運行; 水中的 NaHCO3 在溫度和壓力的作用下會分解出 NaCO3、NaOH、CO2, 使金屬晶粒受損。    1.2 以膠體狀態存在的雜質    a.鐵化合物: 主要成分是 Fe2O3, 它會生成鐵垢。    b.微生物:由于循環水的水溫、溶解氧等對微生物提供了有利于繁殖的條件, 微生物將大量繁殖。循環水的溫度較高時, 在水中投加磷酸鹽等藥劑, 正好是微生物的養料, 微生物的繁殖不但阻塞板片通道, 有時還會堵塞管路,還會使金屬腐蝕。    c.污泥:冷卻循環水中的污泥, 來源于空氣中的塵土及補充水中的懸浮物, 逐漸沉積在流速較低的換熱器中。    d.粘垢:主要是微生物的分泌物與水中泥沙、腐蝕產物、菌藻殘骸粘結而成, 常常附著在換熱器壁面上。    2 板式換熱器結垢的清洗方式    2.1 清洗劑的選擇    清洗劑的選擇,目前采用的是酸洗,它包括有機酸和無機酸。有機酸主要有: 草酸、甲酸等。無機酸主要有: 鹽酸、硝酸等。    換熱器材質為鎳鈦合金, 使用鹽酸為清洗液.容易對板片產生強腐蝕, 縮短換熱器的使用壽命。多采用的是硝酸。硝酸清洗所用的緩蝕劑可為 0.2%~0.3%的烏洛托平, 加入 0.15%~0.2%的苯胺和 0.05%~0.1%的硫氟酸銨。經硝酸清洗并沖洗干凈后的設備在空氣中可自行鈍化。    通過反復試驗發現, 選擇甲酸作為清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入緩沖劑和表面 活性劑, 清洗效果更好, 并可降低清洗液對板片的腐蝕。通過對水垢樣本的化學試驗研究表明, 發現甲酸能有效地清除附在板片上的水垢, 同時它對換熱器板片的腐蝕作用也很小。    2.2 清除水垢的基本原理    2.2.1 溶解作用: 酸溶液容易與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發生反應, 生成易溶化合物, 使水垢溶解。    2.2.2 剝離作用: 酸溶液能溶解金屬表面的氧化物, 破壞與水垢的結合。使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離。并脫落下來。    2.2.3 氣掀作用: 酸溶液與碳酸鹽水垢發生反應后, 產生大量的 CO2, CO2 氣體在溢出過程中, 對于難溶或溶解較慢的水垢層, 具有一定的掀動力, 使水垢從換熱器表面脫落下來。    2.2.4 疏松作用: 由于鈣、鎂、碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解, 殘留的水垢會變得疏松, 很容易被流動的酸溶液沖刷下來。    2.3 清洗水垢的工藝要求    2.3.1 酸洗溫度: 提升酸洗溫度有利于提高除垢效果。如果溫度過高就會加劇酸洗液對換熱器板片的腐蝕, 通過反復試驗發現, 酸洗溫度控制在 60℃為宜。    2.3.2 酸洗液濃度: 根據反復試驗得出,酸洗液應按甲酸 81.0%、水 17.0%、緩沖劑1.2%、表面活性劑 0.8%的濃度配制, 清洗效果極佳。    2.3.3 酸洗方法及時間: 酸洗方法應以靜態浸泡和動態循環相結合的方法進行。酸洗時間為先靜態浸泡 2h, 然后動態循環 3 ̄4h。在酸洗過程中應經常取樣化驗酸洗濃度, 當相鄰兩次化驗濃度差值低于 0.2%時, 即可認為酸洗反應結束。     2.3.4 鈍化處理: 酸洗結束后, 板式換熱器表面的水垢和金屬氧化物絕大部分被溶解脫落, 暴露出嶄新的金屬, 極易腐蝕, 因此在酸洗后, 對換熱器板片進行鈍化處理。     2.4 清洗水垢的具體步驟     2.4.1 沖冼: 酸洗前, 先對換熱器進行開式沖洗, 這樣既能提高酸洗的效果, 也可降低酸洗的耗酸量。     2.4.2 將清洗液倒人清洗設備, 然后再注入換熱器中。     2.4.3 酸洗: 將注滿酸溶液的換熱器靜態浸泡 2h。然后連續動態循環 3~4h。其間每隔0.5h 進行正反交替清洗。酸洗結束后, 應將酸洗液稀釋中和后排掉。     2.4.4 堿洗 :酸洗結束后,用 NaOH,Na3PO4, 軟化水按一定的比例配制好, 利用動態循環的方式對換熱器進行堿洗, 達到酸堿中和, 使換熱器板片不再腐蝕。      2.4.5 水洗: 堿洗結束后,用清潔的軟化水.反復對換熱器進行沖洗 0.5h, 將換熱器內的殘渣徹底沖洗干凈。      3 防止板式換熱器結垢的措施      3.1 運行中嚴把水質關,必須對系統中的水和軟化罐中的軟化水進行嚴格的水質化驗,合格后才能注人管網。      3.2 新的系統投運時,應將換熱器與供熱系統分開, 進行一段時間的循環后, 再將換熱器并人系統中, 以避免管網中雜質進入換熱器。     作者簡介: 姜立清 ( 1972 ̄) , 1997 年畢業于齊齊哈爾大學化學工程專業, 工程師, 黑化硝銨廠技術員。
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