換熱器（heat exchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應用廣泛。

二、分類

適用于不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器的具體分類如下：

1、按傳熱原理分類

間壁式換熱器

間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前應用最為廣泛的換熱器。

蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度后，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式等。

流體連接間接式換熱器

流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

直接接觸式換熱器

又被稱為混合式換熱器，這種換熱器是兩種流體直接接觸，彼此混合進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。

復式換熱器

兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設備。同汽水面式間接換熱相比，具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩(wěn)定性及較低的機組噪音。

2、按用途分類

加熱器

加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。

預熱器

預熱器預先加熱流體，為工序操作提供標準的工藝參數(shù)。

過熱器

過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀態(tài)。

蒸發(fā)器

蒸發(fā)器用于加熱流體，達到沸點以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。

3、按結構分類

可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。

三、各式工作原理圖

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套管式換熱器

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焦化廠蓄熱室

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浮頭式換熱器

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沉浸蛇管換熱

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板式換熱器

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具有補償圈的換熱器

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板翅式換熱器

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夾套換熱器

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U型管式換熱器

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列管換熱器部件

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螺旋板式換熱器

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列管式換熱器

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噴淋式換熱器

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氣體冷卻塔

板式熱交換器結垢的清洗方法

1、機械清洗（因為垢硬，必須用鐵刷刷）是最簡單的清洗方法，但弊端是：

①對板片有劃傷，而且刷后更易掛垢。

②工人在冷水中作業(yè)，勞動條件差。

③清洗時必須將熱交換器拆開，對板片及膠條有損害，勞動強度大。

2、化學方法清洗：目前采用的是酸洗，通過試驗發(fā)現(xiàn)，選擇甲酸及草酸作為清洗液效果較好，又不腐蝕熱交換器板片。

（1）甲酸清洗。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。

①清除水垢的基本原理

a溶解作用：酸溶液容易與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發(fā)生反應，生成易溶化合物，使水垢溶解。

b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，從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離，并脫落下來。

c氣掀作用：酸溶液與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發(fā)生反應后，產(chǎn)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，使水垢從熱交換器受熱表面脫落下來。

d疏松作用：對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，殘留的水垢會變得疏松，很容易被流動的酸溶液沖刷下來。

②清洗水垢的工藝要求

a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熱交換器板片的腐蝕，酸洗溫度扼制在60℃為宜。

b酸洗液濃度：根據(jù)試驗，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。

c酸洗方法及時間：酸洗方法應以靜態(tài)浸泡和動態(tài)循環(huán)相結合方法進行。酸洗時間為先靜態(tài)浸泡2h，然后動態(tài)循環(huán)3h～4h.在酸洗過程中應經(jīng)常取樣化驗酸洗濃度，當相鄰兩次化驗濃度差值低于1.2%

時，即可認為酸洗反應結束。

d鈍化處理：酸洗結束后，板式熱交換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，對熱交換器板片應進行鈍化處理。

③清洗水垢的具體步驟

a沖冼：酸洗前，先對熱交換器進行開式?jīng)_洗，使熱交換器內部沒有泥、垢等雜質，這樣既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

b將清洗液倒入清洗設施，然后再注人熱交換器中。

c酸洗：將注滿酸溶液的熱交換器靜態(tài)浸泡2h，然后連續(xù)動態(tài)循環(huán)3h～4h，其間每隔0.15h進行正反交替清洗。酸洗結束后，若酸液

PH值大于2，酸液可重復使用，否則，應將酸洗液稀釋中和后排掉。

d堿洗：酸洗結束后，用磷酸三鈉，軟化水按一定的比例配制好，利用動態(tài)循環(huán)的方式對熱交換器進行堿洗，達到酸堿中和，使熱交換器板片不再腐蝕。

e水洗：堿洗結束后，用清潔的軟化水，反復對熱交換器進行沖洗0.15h，將熱交換器內的殘渣徹底沖洗干凈。

（2）草酸清洗。首先，根據(jù)板片材質及垢的顏色等進行分析，通過實驗草酸既能與垢發(fā)生反應，對板片又沒有腐蝕。

板式換熱器清洗方法

板片的清洗方法有三種，即反沖法(不拆開清洗)，手工清洗法(拆開清洗)，和化學清洗法(不拆開清洗)。

2、清洗方式

（1）手工清洗法。換熱板片結垢厚度很薄而不溶于水時，則可拆開，逐片用有壓力的水(0.1～0.2MPa)或用帶水的低壓蒸汽進行噴射沖刷處理，對于用水很難沖刷的沉積物，則可用軟纖維刷子、鬃毛刷來洗刷。

（2）化學清洗法。換熱板片表面，尤其是介質流動的死角處，有較硬的沉積物(氧化物或碳化物)，用手工清洗法是很難解決的，可根據(jù)換熱板片的材質而采取不同的化學溶劑來清洗。

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2、清洗劑的選擇

目前一般采用的是酸洗，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。

3、清洗流程

（1）沖冼：酸洗前，先對換熱器進行開式?jīng)_洗，使換熱器內部沒有泥、垢等雜質，這樣既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

（2）將清洗液倒人清洗設備，然后再注入換熱器中。

（3）酸洗：將注滿酸溶液的換熱器靜態(tài)浸泡2h。然后連續(xù)動態(tài)循環(huán)3～4 h。其間每隔0.5h。

進行正反交替清洗。酸洗結束后，若酸液pH值大于2，酸液可重復使用，否則，應將酸洗液稀釋中和后排掉。

（4）堿洗：酸洗結束后，用NaOH，Na，PO ，軟化水按一定的比例配制好，利用動態(tài)循環(huán)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。

（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0．5 h，將換熱器內的殘渣徹底沖洗干凈。

（6）記錄：清洗過程中，應嚴格記錄各步驟的時間，以檢查清洗效果。

總之，清洗結束后，要對換熱器進行打壓試驗。合格后方可使用。

4、預防結垢的措施

（1）運行中嚴把水質關，必須對系統(tǒng)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(wǎng)中。

（2）新的系統(tǒng)投運時，應將換熱器與系統(tǒng)分開，進行一段時間的循環(huán)后，再將換熱器并人系統(tǒng)中．以避免管網(wǎng)中雜質進入換熱器。

（3）在整個系統(tǒng)中，除污器和過濾器應當進行不定期的清理外，還應當保持管網(wǎng)中的清潔，以防止換熱器堵塞。

換熱器清洗方式的選擇

根據(jù)清洗方法的不同,主要清洗方法為物理清洗和化學清洗。

1、化學清洗  

化學清洗是通過化學清洗液產(chǎn)生某種化學反應，使換熱器傳熱管表面的水垢和其他沉積物溶解、脫落或剝離。化學清洗不需要拆開換熱器，簡化了清洗過程，也減輕了清洗的勞動程度。其缺點是化學清洗液選擇不當時，會對清洗物基體腐蝕破壞，造成損失。

化學清洗方法

? 循環(huán)法：用泵強制清洗液循環(huán)，進行清洗。

? 浸漬法：將清洗液充滿設備，靜置一定時間。

? 浪涌法：將清洗液充滿設備，每隔一定時間把清洗液從底部卸出一部分，再將卸出的液體裝回設備內以達到攪拌清洗的目的。

化學循環(huán)法清洗步驟：

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化學循環(huán)法示意圖

（1）隔離設備，并把換熱器內的水排放干凈。

（2）用高壓水清洗管道雜質并封閉系統(tǒng)。

（3）隔離閥和交換器之間裝球閥，接上輸送泵和導管，清洗劑從換熱器的底部泵入，從頂部流出。

（4）注入所需要的清洗劑，反復循環(huán)清洗。

（5）隨時排出氣體并注入適當?shù)乃?

（6）使用PH 試紙測定清洗劑的有效性。

（7）回收清洗溶液并用清水反復沖洗至PH呈中性。

2、物理清洗

物理清洗是借助各種機械外力和能量使污垢粉碎、分離并剝離離開物體表面，從而達到清洗的效果。物理清洗方式都有一個共同點：高效、無腐蝕、安全、環(huán)保。其缺點是在清洗結構復雜的設備內部時其作用力有時不能均勻達到所有部位而出現(xiàn)“死角”。

常見的方法有，超聲波除垢、PIG清管技術、電場除垢技術等。

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（1）高壓水噴射清洗

利用柱塞泵產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過特殊噴嘴噴向垢層，除垢徹底、效率高，但是其裝機容器里大、耗水多。

（2）超聲波除垢

主要是利用超聲波聲場處理流體，使流體種的成垢物質在超聲場作用下，其物理形態(tài)和化學性能發(fā)生一系列變化，使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成的積垢。

（3）管道內移動式除垢機具除垢

新型管道內移動式除垢機具效率較高，質量好，適用于油氣輸送管道及化工液體和水輸送管道的除垢。

按驅動方式不通過，典型的管道內移動式除垢機具分為：

A.電力驅動移動式除垢機具；

B.液力驅動移動式除垢機具；

C.壓縮空氣驅動移動式除垢機具。

3、機械清洗

它是靠機械作用提供一種大于污垢粘附力的力而使污垢從換熱面上脫落。這種方法可以除去化學方法不能除去的碳化污垢和硬質垢，但要清理干凈管內垢層一般需要5-6遍，有時多達10遍，清管效率低，質量差。

4、微生物清洗

微生物清洗是利用微生物將設備表面附著的油污分解，使之轉化為無毒無害的水溶性物質的方法。這種清洗把污染物(如油類)和有機物徹底分解，是一種真正意義上的環(huán)保型清洗技術。

物理清洗和化學清洗都存在著各自的優(yōu)缺點,又具有很好的互補性。在實際應用過程中,通常都是把兩者結合起來使用,以獲得更好的清洗效果。

對化學清洗方法而言，清洗劑的選擇對清洗效果有顯著影響。

換熱器是一種結構緊湊、高效的換熱設備 ,是實現(xiàn)加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌等用途的優(yōu)良設備。但是,由于換熱器長期運行,用來冷卻或加熱側純凈程度的不同以及工藝介質本身性質的差異導致?lián)Q熱器結垢已成必然 ,造成換熱器換熱效率降低,從而影響生產(chǎn)的正常進行和設備的安全。因此,換熱器應定期進行清洗,除掉污垢,以保證換熱器的高效換熱和生產(chǎn)的正常進行。

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一、換熱器結垢原因、種類及危害

1、換熱器結垢三大原因

（1）因為常用換熱器換熱器大多是以水為載熱體的換熱系統(tǒng),由于某些鹽類在溫度升高及濃度較高時從水中析出,附著于換熱管表面,形成水垢,隨著使用時間及頻率的增加積垢層逐漸變厚、變硬,緊緊地附著于換熱管表面上;

（2）如同水垢一樣,換熱器的另一側流體由于物質本身的性質可能出現(xiàn)非水垢類固體析出物,長期不處理會越來越多積累在換熱管面;

（3）當流體所含的機械雜質有機物較多而流體的流速又較小時,部分機械雜質或有機物也會在換熱器內沉積,形成疏松、多孔或膠狀污垢。

2、換熱器六類主要結垢過程

對于常用的換熱器而言。根據(jù)結垢機理,我們一般將結垢分為以下幾類:

（1）類析晶結垢:如水冷卻系統(tǒng),由于水中過飽和的鈣、鎂鹽類由于溫度、pH等變化而從水中結晶沉積在換熱器表面,而形成了水垢;

（2）粒結垢:流體中懸浮的同體顆粒在換熱面上的積聚;

（3）化學反應結垢:由于化學反應而造成的同體沉積;

（4）腐蝕結垢:換熱介質腐蝕換熱面,產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于受熱面上而形成污垢;

（5）生物結垢:對于常用的冷卻水系統(tǒng)來講,工業(yè)水巾往往含有微生物及其所需的營養(yǎng),這些微生物群體繁殖,其群體及其排泄物同泥漿等在換熱表面形成生物垢;

（6）凝同結垢:在過冷的換熱面上,純液體或多組分溶液的高溶解組分凝同沉積。

以上的分類只是表明某個過程對形成該類污垢是一個主要過程。結垢往往是多種過程的共同作用結果,因此換熱面上的實際污垢,常常是多種污垢混合在一起的。

3、結垢不清洗的危害

（1）結垢使設備熱交換效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生產(chǎn)成本上升；

（2）結垢使換熱設備熱傳導工況惡化,傳熱面超溫過熱,引發(fā)鼓皰、裂紋、爆管等安全事故；

（3）結垢會引發(fā)垢下腐蝕損傷,造成設備穿孔泄漏,縮短設備使用壽命結垢會使生產(chǎn)工藝不穩(wěn),影響產(chǎn)品品質,引發(fā)質量事故。

機組長時間運行之后，蒸發(fā)器表面會變得很臟，在有些地方油污比較嚴重，蒸發(fā)器表面會覆蓋一層油膜，導致機組系統(tǒng)冷媒和外界環(huán)境無法正常換熱，冷媒無法正常蒸發(fā)吸熱，壓縮機吸氣量降低，壓縮比增加，系統(tǒng)制熱量下降，壓縮機負荷增大，容易導致系統(tǒng)報故障，所以在一些運行工況比較惡劣的地區(qū)必須要經(jīng)常性的清洗蒸發(fā)器。

   所以一般情況下，在機組運行6-12月后，要對翅片換熱器進行清洗，周圍環(huán)境污染較大時，要縮短清洗周期。

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清洗方法：

1、切斷電源；

2、用高壓氣體逆著換熱器進風方向，反復沖刷翅片。沖洗時，要垂直翅片方向，以防止翅片倒片。

3、也可以用高壓水沖洗。用高壓水沖洗時，要控制好水的壓力，也要防止翅片倒片，并要保護好電氣元器件。如果翅片上沾有油性物質，要用溶有中性洗滌劑的水沖洗；

4、可以用吸塵器配合尼龍刷來清洗換熱器表面的灰塵和雜物。

   最后要是可以看見翅片原色或者翅片留下的水全是清水則為清洗完成。

日常維護：
   機組及其附件上請勿堆放雜物，四周應保持干燥清潔及通風良好。冷凝器翅片上積灰嚴重時，應及時清洗，以免影響到機組性能或致使機組保護停機。

   今天的內容就先介紹到這了，更多精彩內容，敬請期待！

蛇管式換熱器傳熱元件材質區(qū)分為金屬與非金屬兩大類。近年來,蛇管式金屬換熱器在世界上發(fā)展迅速,已成為熱交換裝置的主要形式.非金屬蛇管換熱器具有高潔凈率換熱材質，耐蝕性冠于多種合金，例如鄭州工業(yè)大學非金屬蛇管聚四氟乙烯換熱制造工藝的研究，促使蛇管換熱器在石油化工、硫酸、醫(yī)藥、電鍍、輕工等領域逐步得到廣泛的應用。

　　1、沉浸式蛇管換熱器

　　結構：這種換熱器多以金屬管子繞成，或制成各種與容器相適應的情況，并沉浸在容器內的液體中。

　　沉浸式蛇管換熱器以蛇形管作為傳熱元件的換熱器，是間壁式換熱器種類之一。這是一種古老的換熱設備。它結構簡單，制造、安裝、清洗和維修方便，價格低廉，又特別適用于高壓流體的冷卻、冷凝，所以現(xiàn)代仍得到廣泛應用。但蛇管式換熱器的體積大、笨重；單位傳熱面積金屬耗量多，傳熱效能低。

　　優(yōu)點

　　結構簡單，便于防腐，能承受高壓。

　　缺點

　　由于容器體積比管子的體積大得多,因此管外流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小。為提高傳熱系數(shù)，容器內可安裝攪拌器。

　　2、噴淋式換熱器

　　結構：冷卻水從最上面的管子的噴淋裝置中淋下來，沿管表面流下來，被冷卻的流

　　體從最上面的管子流入，從最下面的管子流出，與外面的冷卻水進行換熱。在下流過程中，冷卻水可收集再進行重新分配。

　　優(yōu)點：結構簡單、造價便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，傳熱效果好

　　缺點：冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外。

　　應用：用于冷卻或冷凝管內液體。

　夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種，在容器外壁安裝夾套制成，結構簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內液體受熱均勻，可在釜內安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側的給熱系數(shù)。為補充傳熱面的不足，也可在釜內部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。

　　夾套式換熱器主要用于反應器中，裝在反應器外部形成一個封閉的夾層，使流體進入夾層內，通過器壁與反應器內物料進行熱交換。夾套式換熱器的結構比較簡單，能在物料反應的同時進行換熱，省去了另設換熱設備的麻煩。夾套式換熱器缺點是由于夾套的傳熱面不大，夾套間隙比較狹窄，流體流動速度不大，傳熱系數(shù)不高。夾套式換熱器主要應用于用蒸氣加熱或用冷水冷卻控制反應器內反應溫度和壓力的場合。因夾套內無法清洗，故不適于容易生垢和帶有污物的介質進入夾套。

　　夾套式換熱器在容器外壁安裝夾套制成結構簡樸;但其加熱面受容器壁面限制傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內液體受熱均勻可在釜內安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施以提高夾套一側的給熱系數(shù).為補充傳熱面的不足也可在釜內部安裝蛇管.夾套式換熱器廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。

　　應該注意帶夾套換熱的反應器，它的外筒受夾套內介質壓力的作用，屬于內壓容器；而內筒則屬于外壓容器，所以在生產(chǎn)過程中一定要控制夾套介質的壓力，如超過允許壓力值，很可能使反應器內筒失穩(wěn)而被壓癟，造成設備損壞。