板式換熱器反沖酸洗法

  下面小七為您介紹板式換熱器反沖酸洗法的步驟作為典型示例

一、反沖——酸洗法的系統(tǒng)構(gòu)成

  對(duì)于板式換熱器來(lái)說(shuō),機(jī)械清洗主要是將換熱器解體，利用人工方法逐片去掉換熱面上的垢層，然后重新組裝。此方法只能在換熱器完全脫離換熱系統(tǒng)時(shí)采用，不但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且重新組裝時(shí)，對(duì)換熱器的夾緊尺寸要求較高，不易掌握；同時(shí)換熱片間的封閉墊片易損壞，對(duì)設(shè)備的維護(hù)，保養(yǎng)不利。

反沖———酸洗法的系統(tǒng)原理圖見(jiàn)下圖：

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  該方法不但可以使換熱器在不脫離換熱系統(tǒng)時(shí)得到清洗，免去解體的麻煩，而且方法簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，周期短，見(jiàn)效快，大大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

  圖中實(shí)線部分即是整個(gè)酸洗系統(tǒng)。它由一個(gè)酸洗槽(9) ，一個(gè)酸洗泵(10) 及其配套管路、閥門組成。反沖洗法,就是利用高壓水所產(chǎn)生的壓頭，對(duì)換熱面上的垢層進(jìn)行反向沖擊，使之脫離換熱器片，從而排出循環(huán)系統(tǒng)。

  酸洗法就是利用酸液的浸泡、循環(huán)來(lái)清潔換熱面，排除污垢，提高換熱效果的方法。

二、反沖———酸洗法的操作步序

  多年的實(shí)踐證明：板式換熱器的二次水流程，即冷進(jìn)、冷出流程一側(cè)較易結(jié)垢，且垢層較厚，因此我們以二次水流程的“反沖———酸洗法”為例。具體操作過(guò)程如下：

  反沖洗時(shí)，首先關(guān)閉板式換熱器的冷進(jìn)閥門(3) 和冷出閥門(12) ，同時(shí)打開(kāi)泄放管閥門(11) ，當(dāng)放凈板式換熱器(7) 中的所有二次水后，再開(kāi)啟冷出閥門(12) ，使二次水在換熱器內(nèi)部形成局部逆向流動(dòng)，利用其產(chǎn)生的壓頭來(lái)沖擊附著在換熱面上的垢層使較松散的，附著力不強(qiáng)的垢層脫離換熱面，從而排出循環(huán)系統(tǒng)。

清洗劑主要指的是酸性清洗劑,常用無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。

  選擇清洗劑時(shí)一般應(yīng)掌握以下原則。

  1)在保證一定時(shí)間溶垢的前提下,選用低濃度、常溫、安全、經(jīng)濟(jì)的清洗劑。

  2)試驗(yàn)用清洗劑要根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、垢樣的狀況與組成等情況來(lái)確定,在此要著重指出的是不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備清洗是不允許選用鹽酸的,因鹽酸酸洗中殘余的氯離子會(huì)引起不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕破裂。

  3)一般情況下可選用2種清洗劑,每種清洗劑選用清洗中常用的高、低2種不同濃度,共4種配方用清洗試劑。

  4)對(duì)一些復(fù)雜、特殊的垢樣選擇范圍要寬,可多選用一些試驗(yàn)用清洗劑,對(duì)某些復(fù)雜的有機(jī)垢樣要選用特殊有的針對(duì)性清洗劑。

根據(jù)清洗劑的選擇原則,并結(jié)合實(shí)際情況確定清洗劑。

  一般情況下以溶垢的時(shí)間為尺度,溶垢時(shí)間越短,表明清洗劑對(duì)垢樣溶解性能越好,因而要選擇溶垢時(shí)間最短的清洗劑。

   如溶垢時(shí)間相差不大,在考慮溶垢時(shí)間的同時(shí),主要從清洗劑選擇原則及操作難易等方面衡量,綜合分析后,再確定適宜的清洗劑。

物理清洗是借助各種機(jī)械外力和能量使污垢粉碎、分離并剝離離開(kāi)物體表面，從而達(dá)到清洗的效果。物理清洗方式都有一個(gè)共同點(diǎn)：高效、無(wú)腐蝕、安全、環(huán)保。其缺點(diǎn)是在清洗結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備內(nèi)部時(shí)其作用力有時(shí)不能均勻達(dá)到所有部位而出現(xiàn)“死角”。

常見(jiàn)的方法有，超聲波除垢、PIG清管技術(shù)、電場(chǎng)除垢技術(shù)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(guò)特殊噴嘴噴向垢層，除垢徹底、效率高，但是其裝機(jī)容器里大、耗水多。

（2）超聲波除垢

主要是利用超聲波聲場(chǎng)處理流體，使流體種的成垢物質(zhì)在超聲場(chǎng)作用下，其物理形態(tài)和化學(xué)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(nèi)移動(dòng)式除垢機(jī)具除垢

新型管道內(nèi)移動(dòng)式除垢機(jī)具效率較高，質(zhì)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(qū)動(dòng)方式不通過(guò)，典型的管道內(nèi)移動(dòng)式除垢機(jī)具分為：

A.電力驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式除垢機(jī)具；

B.液力驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式除垢機(jī)具；

C.壓縮空氣驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式除垢機(jī)具。

3、機(jī)械清洗

常用換熱器選用-
管殼式換熱器

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圖 3 管殼式換熱器

工藝條件

1
溫度

冷卻水出口溫度不宜高于60℃以免結(jié)垢嚴(yán)重，高溫端的溫差不應(yīng)小于20℃，低溫端的溫差不應(yīng)小于5℃。當(dāng)在兩工藝物流之間進(jìn)行換熱時(shí)，低溫端的溫差不應(yīng)小于20℃。

采用多管程單殼程換熱器且用水做冷卻劑時(shí)，冷卻水出口溫度不應(yīng)高于工藝流體的溫度。冷卻劑入口溫度應(yīng)高于工藝物流中易結(jié)凍組分的冰點(diǎn)。當(dāng)冷凝帶有惰性氣體的物料時(shí)，冷卻劑出口溫度應(yīng)低于工藝物料的露點(diǎn)。

2
壓力降

增大工藝物流的流速可以增加傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，但是流速增加關(guān)系到換熱器的壓力降。

3
物流安排

☆ 為節(jié)省保溫層和減少殼體厚度，高溫物流一般走管程，有時(shí)候?yàn)榱宋锪侠鋮s也可使高溫物流走殼程。

☆ 較高壓力的物流走管程。

☆ 黏度較大的物流走殼程，在殼程可以得到較高的傳熱系數(shù)。

☆ 腐蝕性較強(qiáng)的物流走管程。

☆ 對(duì)壓力降有特定要求的工藝物流走管程，因?yàn)楣艹痰膫鳠嵯禂?shù)和壓降計(jì)算誤差小。

☆ 較臟和易結(jié)垢的物流走管程，便于清洗和控制結(jié)垢，若走殼程，應(yīng)采用正方形的排管方式，并采用可拆式換熱器。

☆ 流量較小的物流走殼程，易使物流形成湍流狀態(tài)增加傳熱系數(shù)。

☆ 傳熱膜系數(shù)較小的物流走殼程，易于提高傳熱膜系數(shù)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)

1
平滑管

☆ 管徑：管徑越小換熱器越緊湊，越便宜，同時(shí)壓降也越大。常用的管徑有19mm、25mm、32mm。

☆ 管長(zhǎng)：無(wú)相變換熱時(shí)，管子較長(zhǎng)，傳熱系數(shù)增加，對(duì)于相同的換熱面積，采用長(zhǎng)管管程數(shù)少，壓力降小，且傳熱面積比價(jià)低。

☆ 排布：主要有正方形和三角形兩種配布形式，三角形的配布有利于殼程物流的湍流，正方形配布有利于殼程清洗。管心距越小，設(shè)備越緊湊，但會(huì)引起管板增厚，清潔不便，殼程壓降增大，一般選用1.25~1.5倍管外徑的間距。

2
管程數(shù)及殼程形式

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圖4 殼程形式

常用的有1、2管程或4管程，管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，但是管內(nèi)流速要受到管程壓力降的限制。殼程形式分為單殼程、雙分流式、雙殼程和分流式。

3
折流板

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圖5 圓缺型折流板形式

折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動(dòng)，獲得較好的傳熱效果。一般分為圓缺型折流板、環(huán)盤(pán)型折流板和孔式折流板。折流板間距影響到殼程物流的流向和流速，從而影響到傳熱效率。最小的折流板間距為殼體直徑的1/5，不應(yīng)小于50mm。

換熱器分類

1
按工藝功能分類

冷卻器、加熱器、再沸器、冷凝器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、廢熱鍋爐等。

2
按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類

間壁傳遞熱量式和直接接觸傳遞熱量式，其中間壁傳熱式又分為管殼式、板式、管式、液膜式等其他形式的換熱器。

從工藝功能選擇換熱器

冷卻器

1
間壁式冷卻器

☆ 當(dāng)傳熱量大時(shí)，可以選擇傳熱面積和傳熱系數(shù)較大的板式換熱器比較經(jīng)濟(jì)，但是板式換熱器的使用溫度一般不大于150℃，壓降較大。

☆ 對(duì)于壓降和溫度壓力較高的情況，選用管殼式換熱器較為合理。

☆ 板翅式換熱器由于翅片的作用，適用于氣體物料的冷卻，其使用溫度一般也小于150℃。

☆ 空冷器適用于高溫高壓的工藝條件，其熱物流出口溫度要求比設(shè)計(jì)溫度高15~20℃。

2
直接接觸式冷卻器

☆ 適用于需要急速降低工藝物料的溫度、伴隨有吸收或除塵的工藝物料的冷卻、大量熱水的冷卻和大量水蒸氣的冷凝冷卻等工況。

加熱器

1
高溫情況

當(dāng)溫度要求高達(dá)500℃以上時(shí)可選用蓄熱式或直接火電加熱等方式。

2
中溫情況

對(duì)于150~300℃工況一般采用有機(jī)載熱體作為加熱介質(zhì)。分為液相和氣相兩種。

3
低溫情況

當(dāng)溫度小于150℃時(shí)首先考慮選用管殼式換熱器，只有工藝物料的特性或者工藝條件特殊時(shí)，才考慮其他形式，例如熱敏性物料加熱多采用降膜式或波紋板式換熱器。

再沸器

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                               圖1 四種再沸器類型

多采用管殼式換熱器，分為強(qiáng)制循環(huán)式、熱虹吸式和釜式再沸器三種。其設(shè)計(jì)溫差一般選用20~50℃，單程蒸發(fā)率一般為10%~30%。

表1 各種再沸器的比較

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冷凝器

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圖2 冷凝器形式

一般用于蒸餾塔塔頂蒸汽的冷凝以及反應(yīng)氣體的冷凝，對(duì)于蒸餾塔頂，一般選用管殼式、空冷器、螺旋板式、板翅式等換熱器作為冷凝器，對(duì)于反應(yīng)系統(tǒng)，一般選用管殼式、套管式或噴淋式等換熱器作為冷凝器。

表2 冷凝器特性比較

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換熱器清洗中的化學(xué)清洗  

化學(xué)清洗是通過(guò)化學(xué)清洗液產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng)，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(xué)清洗不需要拆開(kāi)換熱器，簡(jiǎn)化了清洗過(guò)程，也減輕了清洗的勞動(dòng)程度。其缺點(diǎn)是化學(xué)清洗液選擇不當(dāng)時(shí)，會(huì)對(duì)清洗物基體腐蝕破壞，造成損失。

化學(xué)清洗方法

? 循環(huán)法：用泵強(qiáng)制清洗液循環(huán)，進(jìn)行清洗。

? 浸漬法：將清洗液充滿設(shè)備，靜置一定時(shí)間。

? 浪涌法：將清洗液充滿設(shè)備，每隔一定時(shí)間把清洗液從底部卸出一部分，再將卸出的液體裝回設(shè)備內(nèi)以達(dá)到攪拌清洗的目的。

化學(xué)循環(huán)法清洗步驟：

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化學(xué)循環(huán)法示意圖

（1）隔離設(shè)備，并把換熱器內(nèi)的水排放干凈。

（2）用高壓水清洗管道雜質(zhì)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(dǎo)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(fù)循環(huán)清洗。

（5）隨時(shí)排出氣體并注入適當(dāng)?shù)乃?

（6）使用PH 試紙測(cè)定清洗劑的有效性。

（7）回收清洗溶液并用清水反復(fù)沖洗至PH呈中性。