板式热交换器具有地面积小、投资少、热交换效率高等特点,已成为主流热交换设备。但是,板式热交换器的流通截面积小,结垢后容易发生堵塞,热交换效率低。今天的编辑将谈谈板式热交换器结垢的原因和去除水垢的方法。
 
一、换热器结垢原因分析
 
1.在离子或分子状态下溶解在水中的杂质。
钙盐:水中的主要成分有Ca(HCO3)2,CaCl2,CaSO。
CaSiO3等。钙盐是热交换器结垢的主要成分。
 
镁盐:水中主要成分是Mg(HCO3)2,MgCl2,
MgSO4等。镁溶于水中后,加热分解后产生Mg(OH)2沉淀,形成泥渣或水垢。
 
钠盐:主要由NaCl,Na2SO4,NaHCO3组成。
NaCl不产生水垢,但水中有游离氧,会加速金属壁的腐蚀;
Na2SO4含量过高会结盐,影响安全运行;
在温度和压力的作用下,水中的NaHCO3分解为NaCO3,NaOH,CO3,从而损坏金属晶粒。
 
2.胶体中的杂质。
铁化合物:主要成分是Fe2O3,会产生铁垢。
微生物:由于循环水的水温和溶解氧为微生物提供了有利于繁殖的条件,微生物会大量繁殖。当循环水温度较高时,向水中添加磷酸盐等化学物质正好是微生物的营养物质。微生物的繁殖不仅堵塞板通道,有时还堵塞管道,腐蚀金属。
污泥:冷却循环水中的污泥来自空气中的灰尘和补充水中的悬浮物,逐渐沉积在流速较低的热交换器中。
结垢:主要是微生物的分泌物与水中的泥沙、腐蚀性物质、菌藻残骸结合而成,经常附着在热交换器壁上。

 

 
二、板式换热器结垢的清洗方法
 
1.清洁剂的选择
洗涤剂的选择,现在采用酸洗,包括有机酸和无机酸。
有机酸主要包括草酸、甲酸等。
无机酸主要包括盐酸、硝酸等。
热交换器材料为镍钛合金,以盐酸为清洗液,易对板材造成强腐蚀,缩短热交换器寿命。硝酸是常用的。用于硝酸清洗的缓蚀剂可以是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。经过硝酸清洗和清洗后,设备可以在空气中钝化。
经过反复试验发现,选用甲酸作清洗液效果最佳。将缓冲剂和表面活性剂加入甲酸清洗液中,清洗效果更佳,可以减少清洗液对板材的腐蚀。化学试验研究表明,甲酸可以有效地去除附着在板材上的水垢,同时对换热器板材的腐蚀也很小。
 
2.清除水垢的基本原理。
溶解性:酸性溶液易与钙、镁、碳酸盐水垢发生反应,产生易溶性化合物,使其溶解。
剥离作用:酸溶液可以溶解金属表面的氧化物,破坏与水垢的结合。剥离附着在金属氧化物表面的水垢。
气动作用:酸溶液与碳酸盐水垢发生反应后,产生大量的CO2,CO2气体在溢出过程中,对难溶性或溶解性较慢的水垢层,有一定的掀动作用,使水垢从换热器表面脱落。
松散作用:由于钙,镁,碳酸盐和铁的氧化物在酸溶液中溶解,残余的水垢会松散,很容易被流动的酸溶液冲走。
 
3.清洁水垢的工艺要求。
酸洗温度:提高酸洗温度有利于提高除垢效果。温度过高会加剧酸洗液对热交换器板的腐蚀。经过反复试验,酸洗温度应控制在60℃。
酸洗液浓度:根据反复试验,酸洗液应配合甲酸81.0%、水17.0%、缓冲剂1.2%、表面活性剂0.8%的浓度,清洗效果优异。
酸洗方法和时间:酸洗方法应结合静态浸泡和动态循环。酸洗时间应先静态浸泡2h,然后动态循环3~4h。酸洗过程中,酸洗浓度应经常取样和测试。当相邻两次测试的浓度差低于0.2%时,可以认为酸洗反应已经结束。
钝化处理:酸洗后,板式热交换器表面的水垢和金属氧化物大部分溶解脱落,暴露出新的金属,容易腐蚀,因此酸洗后,对热交换器板进行钝化处理。
 
三、清洗水垢的步骤和预防结构的措施
 
1.清洁水垢的步骤
洗涤:酸洗前,先对换热器进行开式洗涤,这样既可以提高酸洗效果,又可以减少酸洗消耗。
将清洗液倒入清洗设备中,然后注入热交换器。
酸洗:静态浸泡充满酸溶液的热交换器2h。然后连续动态循环3~4h。在此期间,每0.5h进行一次交替清洗。酸洗后,酸洗液应稀释中和后排出。
碱性洗涤:酸性洗涤后,用NaOH,Na3PO4,软化水按一定比例配制,以动态循环的方式对换热器进行碱性洗涤,达到酸碱中和,使换热器板不再腐蚀。
水洗:碱洗后,用干净的软化水反复清洗换热器0.5h,彻底清洗换热器内的残渣。
 
2.防止板式热交换器结垢的措施
操作时严格控制水质,系统中的水和软化罐中的软化水必须经过严格的水质检验,合格后方可注入管网。
新系统投入运行时,应将换热器与供热系统分开,经过一段时间的循环,然后将换热器并入系统,以避免管网中的杂质进入换热器。