板式换热器结垢的原因分析、清洗及保护方法

2019-03-11 19:03:00 zixun
板式换热器结垢的原因分析、清洗及保护方法 换热器是合理利用与节约能源、开发新能源的关键设备。随着新技术、新工 艺、新材料的应用, 板式换热器以占地面积小、投资少、换热效率高等特点, 逐 步取代原的管壳式换热器。但由于板式换热器流通截面积小, 结垢后容易产生 阻塞, 是板式换热器的换热效率降低的主要原因。 1 结垢的原因分析 1.1 以离子或分子状态溶解于水中的杂质 a.钙盐类:在水中的主要构成有 Ca( HCO3)2、CaCl2、C aSO4、CaSiO3 等。钙盐是造成换热器结垢的主要成分。 b.镁盐:在水中的主要构成有 Mg ( HCO3)2、MgCl2、M gSO4 等。镁溶解在水中后, 在受热分解后生成 Mg ( OH) 2沉淀, 构 成泥渣或水垢。 c.钠盐:主要构成有 NaCl、Na2SO4、NaH-CO3 等。N aCl 不生成水垢, 但水中有游离氧存在, 会加速金属壁的腐蚀; Na2SO 4 的含量过高会结盐, 影响安全运行; 水中的 NaHCO3 在温度和压力的 作用下会分解出 NaCO3、NaOH、CO2, 使金属晶粒受损。 1.2 以胶体状态存在的杂质 a.铁化合物: 主要成分是 Fe2O3, 它会生成铁垢。 b.微生物:由于循环水的水温、溶解氧等对微生物提供了有利于繁殖的 条件,微生物将大量繁殖。 循环水的温度较高时,在水中投加磷酸盐等药剂,正 好是微生物的养料, 微生物的繁殖不但阻塞板片通道, 有时还会堵塞管路,还 会使金属腐蚀。 c.污泥:冷却循环水中的污泥, 来源于空气中的尘土及补充水中的悬浮 物, 逐渐沉积在流速较低的换热器中。 d.粘垢:主要是微生物的分泌物与水中泥沙、腐蚀产物、菌藻残骸粘结 而成, 常常附着在换热器壁面上。 2 板式换热器结垢的清洗方式 2.1 清洗剂的选择 清洗剂的选择,目前采用的是酸洗,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。 换热器材质为镍钛合 金, 使用盐酸为清洗液.容易对板片产生强腐蚀, 缩短换热器的使用寿命。多 采用的是硝酸。 硝酸清洗所用的缓蚀剂可为 0. 2%~0. 3%的乌洛托平,加 入 0.15%~0.2%的苯胺和 0.05%~0.1%的硫氟酸铵。经硝酸 清洗并冲洗干净后的设备在空气中可自行钝化。 通过反复试验发现, 选择甲酸作为清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中 加入缓冲剂和表面 活性剂, 清洗效果更好, 并可降低清洗液对板片的腐蚀。通 过对水垢样本的化学试验研究表明, 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 2.2.1 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。 2.2.2 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。使附着在金属氧化物表面的水垢剥离。并脱落下来。 2. 3 气掀作用:酸溶液与碳酸盐水垢发生反应后,产生大量的 C 2. O2, CO2 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, 使水垢从换热器表面脱落下来。 2.2.4 疏松作用: 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 清洗水垢的工艺要求 2.3.1 酸洗温度: 提升酸洗温度有利于提高除垢效果。如果温度过 高就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. 2 酸洗液浓度:根据反复试验得出, 3. 酸洗液应按甲酸 81. 0%、 水 17.0%、缓冲剂1.2%、表面活性剂 0.8%的浓度配制, 清洗效 果极佳。 2.3.3 酸洗方法及时间: 酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合 的方法进行。酸洗时间为先静态浸泡 2h, 然后动态循环 3 ̄4h。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。 2.3.4 钝化处理: 酸洗结束后, 板式换热器表面的水垢和金属氧化 物绝大部分被溶解脱落, 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 清洗水垢的具体步骤 2.4.1 冲冼: 酸洗前, 先对换热器进行开式冲洗, 这样既能提高酸 洗的效果, 也可降低酸洗的耗酸量。 2.4.2 将清洗液倒人清洗设备, 然后再注入换热器中。 2.4.3 酸洗: 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 进行正反交替清洗。酸洗结束后, 应将酸 洗液稀释中和后排掉。 2.4.4 碱洗 :酸洗结束后,用 NaOH,Na3PO4, 软化水按 一定的比例配制好, 利用动态循环的方式对换热器进行碱洗, 达到酸碱中 和, 使换热器板片不再腐蚀。 2.4.5 水洗: 碱洗结束后,用清洁的软化水.反复对换热器进行冲 洗 0.5h, 将换热器内的残渣彻底冲洗干净。 3 防止板式换热器结垢的措施 3.1 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。 3.2 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入换热器。
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