板式熱交換器具有地面積小、投資少、熱交換效率高等特點,已成為主流熱交換設備。但是,板式熱交換器的流通截面積小,結垢后容易發生堵塞,熱交換效率低。今天的編輯將談談板式熱交換器結垢的原因和去除水垢的方法。
一、換熱器結垢原因分析
1.在離子或分子狀態下溶解在水中的雜質。
鈣鹽:水中的主要成分有Ca(HCO3)2,CaCl2,CaSO。
CaSiO3等。鈣鹽是熱交換器結垢的主要成分。
鎂鹽:水中主要成分是Mg(HCO3)2,MgCl2,
MgSO4等。鎂溶于水中后,加熱分解后產生Mg(OH)2沉淀,形成泥渣或水垢。
鈉鹽:主要由NaCl,Na2SO4,NaHCO3組成。
NaCl不產生水垢,但水中有游離氧,會加速金屬壁的腐蝕;
Na2SO4含量過高會結鹽,影響安全運行;
在溫度和壓力的作用下,水中的NaHCO3分解為NaCO3,NaOH,CO3,從而損壞金屬晶粒。
2.膠體中的雜質。
鐵化合物:主要成分是Fe2O3,會產生鐵垢。
微生物:由于循環水的水溫和溶解氧為微生物提供了有利于繁殖的條件,微生物會大量繁殖。當循環水溫度較高時,向水中添加磷酸鹽等化學物質正好是微生物的營養物質。微生物的繁殖不僅堵塞板通道,有時還堵塞管道,腐蝕金屬。
污泥:冷卻循環水中的污泥來自空氣中的灰塵和補充水中的懸浮物,逐漸沉積在流速較低的熱交換器中。
結垢:主要是微生物的分泌物與水中的泥沙、腐蝕性物質、菌藻殘骸結合而成,經常附著在熱交換器壁上。
二、板式換熱器結垢的清洗方法
1.清潔劑的選擇
洗滌劑的選擇,現在采用酸洗,包括有機酸和無機酸。
有機酸主要包括草酸、甲酸等。
無機酸主要包括鹽酸、硝酸等。
熱交換器材料為鎳鈦合金,以鹽酸為清洗液,易對板材造成強腐蝕,縮短熱交換器壽命。硝酸是常用的。用于硝酸清洗的緩蝕劑可以是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。經過硝酸清洗和清洗后,設備可以在空氣中鈍化。
經過反復試驗發現,選用甲酸作清洗液效果最佳。將緩沖劑和表面活性劑加入甲酸清洗液中,清洗效果更佳,可以減少清洗液對板材的腐蝕。化學試驗研究表明,甲酸可以有效地去除附著在板材上的水垢,同時對換熱器板材的腐蝕也很小。
2.清除水垢的基本原理。
溶解性:酸性溶液易與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發生反應,產生易溶性化合物,使其溶解。
剝離作用:酸溶液可以溶解金屬表面的氧化物,破壞與水垢的結合。剝離附著在金屬氧化物表面的水垢。
氣動作用: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,對難溶性或溶解性較慢的水垢層,有一定的掀動作用,使水垢從換熱器表面脫落。
松散作用:由于鈣,鎂,碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解,殘余的水垢會松散,很容易被流動的酸溶液沖走。
3.清潔水垢的工藝要求。
酸洗溫度:提高酸洗溫度有利于提高除垢效果。溫度過高會加劇酸洗液對熱交換器板的腐蝕。經過反復試驗,酸洗溫度應控制在60℃。
酸洗液濃度:根據反復試驗,酸洗液應配合甲酸81.0%、水17.0%、緩沖劑1.2%、表面活性劑0.8%的濃度,清洗效果優異。
酸洗方法和時間:酸洗方法應結合靜態浸泡和動態循環。酸洗時間應先靜態浸泡2h,然后動態循環3~4h。酸洗過程中,酸洗濃度應經常取樣和測試。當相鄰兩次測試的濃度差低于0.2%時,可以認為酸洗反應已經結束。
鈍化處理:酸洗后,板式熱交換器表面的水垢和金屬氧化物大部分溶解脫落,暴露出新的金屬,容易腐蝕,因此酸洗后,對熱交換器板進行鈍化處理。
三、清洗水垢的步驟和預防結構的措施
1.清潔水垢的步驟
洗滌:酸洗前,先對換熱器進行開式洗滌,這樣既可以提高酸洗效果,又可以減少酸洗消耗。
將清洗液倒入清洗設備中,然后注入熱交換器。
酸洗:靜態浸泡充滿酸溶液的熱交換器2h。然后連續動態循環3~4h。在此期間,每0.5h進行一次交替清洗。酸洗后,酸洗液應稀釋中和后排出。
堿性洗滌:酸性洗滌后,用NaOH,Na3PO4,軟化水按一定比例配制,以動態循環的方式對換熱器進行堿性洗滌,達到酸堿中和,使換熱器板不再腐蝕。
水洗:堿洗后,用干凈的軟化水反復清洗換熱器0.5h,徹底清洗換熱器內的殘渣。
2.防止板式熱交換器結垢的措施
操作時嚴格控制水質,系統中的水和軟化罐中的軟化水必須經過嚴格的水質檢驗,合格后方可注入管網。
新系統投入運行時,應將換熱器與供熱系統分開,經過一段時間的循環,然后將換熱器并入系統,以避免管網中的雜質進入換熱器。