換熱器廣泛應用于供暖、供冷系統中,常見換熱器類型主要有管殼式、容積式、螺旋式、板式、套管式換熱器。板式換熱器的特殊波紋形狀金屬板片結構,使內部體發生強烈湍動,能強化兩側流體換熱,具有傳熱系數較高、適應性較大、結構緊湊、清洗拆卸便捷、組裝靈活等優點。

1   板式換熱器結構特點簡述

板式換熱器主要包括換熱板片、密封墊、固定蓋板、夾緊螺栓等主要部件。

換熱板片是一組典型的網狀流板片,相互配合靈活,常見的板片有人字形、球形、平直波形等。板片間由密封墊進行分隔,兩種流體(流體A、流體B)分別在各自管路流過并在換熱板片間換熱,如圖1所示。

圖1??板式換熱器流體流通示意

2   板式換熱器運行過程中常見問題

板式換熱器應用廣、效率高,但是設備結構也導致換熱板片間狹窄易堵塞、板換損壞、密封墊存在使用壽命等問題,從而導致效率下降,存在安全隱患。板式換熱器在使用過程中常見的問題主要包括以下幾點。

密封墊破損、老化。常見的板片密封墊為橡膠等材料,長期使用后需定期更換,否則可能導致橡膠老化、密封不嚴、流體間串液現象出現。

固定蓋板、夾緊螺栓等部件松弛,可能導致流體泄漏。

板片內結垢。水垢對板式換熱器板片傳熱影響很大,水質不合格,流體中的鎂、鈣、碳酸鹽等反應生成沉淀物附著粘貼在板片上,或者存在機械雜質,均可能導致板片內結垢。

板片破損。換熱流體里可能存在大顆粒的雜質,如泥沙、鐵銹等附著聚集在板片和密封墊上,可能由于系統壓力突變、流體腐蝕或金屬板片疲勞裂紋等導致換熱板片破損。

管路腐蝕。板式換熱器內常有高低溫流體,通常內部腐蝕較輕,長期運行后接縫處、外側管路均可能出現腐蝕,需定期進行管路防腐和外側保溫的維護。

操作人員操作不當。未嚴格按照規程操作,如設備拆裝時密封墊安裝不當、換熱板片錯裝等可能導致效率下降。

3    板式換熱器清洗保養實例

3.1   項目基本情況

中國科學技術館板式換熱器共3臺,安裝在地下一層制冷機房內,換熱器兩側流體:乙二醇溶液進出口溫度分別是2.5℃/11.3℃,冷凍水進出口溫度分別是13.3℃/4.5℃,設備有效板片423片。為保證設備正常、高效運行,采用日常維保和定期清洗維保相結合制度。每日定期對設備流體側的壓力和溫度進行記錄。設備整體圖如圖2所示,設備板片清洗前后對比圖如圖3所示。

圖2??板式換熱器整體圖

圖3??清洗前后對比圖

3.2   定期清洗

(1)清洗程序:清洗劑選擇→拆卸→清洗→干燥→裝配→調試。

(2)清洗技術要點。

清洗劑選擇。選擇適合的清洗劑,清洗過程使用的清洗劑不得損害、破壞密封墊和不銹鋼板片表面鈍化膜,不得使用含氯酸(如鹽酸)清洗設備,除垢的酸洗可以采用硝酸等。 

拆卸。在拆卸板式換熱器機組前,必須完成系統泄壓,同時板式換熱器內部流體溫度降至40℃以下。拆卸板式換熱器板片時必須保持對角線的螺栓在原位上,然后將剩余的螺栓拆下,設備拆卸時固定壓緊板及活動壓緊板與板束不分開。板片拆下后擺列整齊并且進行標號,利于后期裝配。

清洗。可采用高壓清洗器、軟刷等對板片進行沖洗,不得使用沙子等硬質摩擦劑。將板片浸入清洗液中浸泡約12h,除去表面較厚的積垢。浸泡后采用清水沖洗和清潔。使用完的清洗廢液需要運送至指定地點進行處理。

干燥。板片靜置干燥完全后,安裝密封墊,隨后方能進行裝配。

裝配。裝配前檢查密封墊是否安裝固定、板片是否清洗干凈、板片有無破損情況。按照板片標號裝配、壓緊,嚴防倒裝。

調試。開機前檢查有無泄漏,即使初次開車時存在少量泄漏,正常運行狀態后泄漏會停止。

3.3   材料更換 

為防止出現流體泄漏等故障,定期需對密封墊等易損部件全部更換,板片、螺栓等磨損腐蝕嚴重部件根據現場情況部分更換。

3.4   保溫防腐維護

板式換熱器管道和設備需要在外部覆蓋保溫保冷層,減少熱損失及防止外表面結露。日常定期對保溫、防腐和保護層進行檢查,拆卸設備后對金屬底座及框架進行防腐檢查和除銹,保溫保冷采用B1級橡塑保溫棉,保護層可采用厚度1.2?mm軋花鋁板。

4   結束語

為避免流體水質不良等問題對換熱設備運行安全性和效率的影響,中國科學技術館板式換熱器兩側流體中冷凍水采用經過處理過的軟化水,乙二醇溶液采用25%的乙二醇和75%蒸餾水,但是實際拆卸維護中發現,換熱器板片上仍出現少許水垢、污泥及機械雜質等雜物,個別板片出現沙眼,設備外框金屬區域出現腐蝕。

按照操作規程正確運行板式換熱器,了解常見的設備故障,定期清洗、更換密封墊和保養是必要的。