基于集中供熱的板式換熱器運用問題探討

敖宏宇

摘 要：在節(jié)能環(huán)保不斷推進的今天，集中供熱方式日趨成熟。板式換熱器是一種高效的換熱設(shè)備，具有換熱效率高、體積小、重量輕、節(jié)省金屬、通用性和互換性強、組裝和拆卸方便、適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點，當前在供熱領(lǐng)域中已被廣泛應(yīng)用。文章介紹了板式換熱器選型的注意事項，并對其應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)的問題進行探討，提出一些應(yīng)對措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：集中供熱；板式換熱器；選型；腐蝕

隨著社會的發(fā)展和城市化進程的加快，集中供熱方式日漸成熟，而板式換熱器作為一種高效的換熱設(shè)備，具有換熱效率高、占地面積小、重量輕、組裝和拆卸方便、板片品種多、污垢系數(shù)小等特點，被供熱系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，當前，板式換熱器已成為集中供熱間接式換熱機組的核心部件。然而在實際運用中，二次網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)硬度不達標、懸浮物高、氯腐蝕或氧腐蝕等容易造成換熱器板結(jié)垢、堵塞、腐蝕或穿孔現(xiàn)象，進而影響換熱器正常功能的發(fā)揮，給企業(yè)帶來巨大的成本壓力或經(jīng)濟損失。因此，有必要做好換熱器板的選型、阻垢、防腐、安全清洗等工作，確保企業(yè)正常生產(chǎn)。

1 基于集中供熱的板式換熱器選型的注意事項

目前，我國城市集中供熱中采用的一次熱媒溫度一般為130℃/70℃，二次熱媒溫度為95℃/70℃或85℃/60℃，在這種情況下，板式換熱器一次熱媒流道內(nèi)的流量僅僅為二次熱媒流道內(nèi)流量的一半左右。對于對稱性流道來說，一次熱媒流速約為二次熱媒流速的50%，則一次熱媒流道內(nèi)流體與板片間的對流換熱系數(shù)約為二次熱媒流道內(nèi)的70%左右，因此，當一次、二次側(cè)介質(zhì)流量較大時，宜采用非對稱型板式換熱器。一般而言，冷流體和熱流體在板片兩側(cè)界面的對流換熱系數(shù)決定著板式換熱器表面換熱系數(shù)的大小，且小于冷、熱對流換熱系數(shù)中較小的一個，為了使板式換熱器的傳熱性能得到充分發(fā)揮，應(yīng)當將冷、熱流體與板片兩側(cè)界面之間的對流換熱系數(shù)適當提高。板式換熱器的選型計算非常復(fù)雜，要想保證換熱器選型計算的合理完成，必須綜合考慮換熱器板間流速的影響、冷和熱介質(zhì)板間流速的匹配性等，使流速、溫差、介質(zhì)以及流程的物性參數(shù)都在合理范圍內(nèi)，保證板式換熱器優(yōu)越性的充分發(fā)揮，使設(shè)備獲得經(jīng)濟、可靠的運行。

以下是板式換熱器選型計算步驟：列出冷、熱介質(zhì)的物性參數(shù)和熱工參數(shù)→選擇板片形式→求出流體流速→對冷、熱流體的雷諾數(shù)進行計算→對冷、熱流體的換熱系數(shù)進行計算→計算傳熱系數(shù)→計算換熱器理論換熱面積→計算換熱器一個流程的流道數(shù)→計算換熱器流程數(shù)→計算換熱器壓力降→校核換熱面積→校核壓力降。

2 基于集中供熱的板式換熱器運用中存在的問題

在集中供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)循環(huán)水主要為自來水和深井水，硬度較大，當水達到沸點時會在管網(wǎng)中產(chǎn)生沉淀物，由于板式換熱器流通界面較小，板間流速也就較低，沉淀物容易在熱側(cè)形成水垢或在循環(huán)水中懸浮，進而沉積在換熱器表面，形成二次水垢，影響水質(zhì)，并造成換熱器結(jié)垢堵塞。由于污垢層的導(dǎo)熱系數(shù)很低，大大增加了傳熱熱阻，在一定程度上降低了換熱器的傳熱效率；當板式換熱器表面有結(jié)垢層形成時，將會降低設(shè)備流通面積，增加流體流過設(shè)備的阻力，進而消耗更多泵功率，帶來不必要的成本浪費。一般按照結(jié)垢層沉積的機理不同，可將污垢分為結(jié)晶、腐蝕、化學(xué)、生物等污垢。另外，在供熱管網(wǎng)施工過程中，由于管理不當或受到環(huán)境影響，難免有些雜質(zhì)會進入管網(wǎng)，比如焊接管道時殘留的焊渣、一些雜物、垃圾、泥砂、石塊、編織物等在管道施工時被殘留，長期使用過程中管道內(nèi)壁形成的鐵銹泥隨循環(huán)水進入換熱器導(dǎo)致?lián)Q熱器結(jié)垢堵塞。

雖然板式換熱器的板片由不銹鋼制成，具有很強的耐腐蝕性，但是若水中的氯離子含量較高就會對其造成腐蝕；水和氧也是換熱器板片受腐蝕的必要條件，若腐蝕是在整個金屬表面均勻地進行，腐蝕速度就不會加快，帶來的危害性也不會太大，而若腐蝕集中在金屬表面的某些部位，腐蝕速度就會加快，容易出現(xiàn)銹穿現(xiàn)象，危害性很大，不僅會降低設(shè)備工作效率，還會大大縮短設(shè)備使用壽命，增加維修成本。此外，由于腐蝕的產(chǎn)生，供熱系統(tǒng)金屬材料會受到損傷，造成管道、末端設(shè)備嚴重潰爛滲漏，并對房間裝飾材料帶來損傷，嚴重情況甚至?xí)拱迨綋Q熱器和鍋爐提前報廢。所以，板式換熱器循環(huán)水的水質(zhì)指標非常重要。

3 針對板式換熱器運用中存在的問題的應(yīng)對措施

3.1 防止水垢和固體雜質(zhì)

在處理補充水的時候如果采用的是鈉離子交換器，必須保證補充水硬度符合水質(zhì)標準，并對供熱系統(tǒng)中循環(huán)水的硬度、懸浮物、PH值等技術(shù)指標進行嚴格檢測，有效防止鈣鎂垢的產(chǎn)生。若補充水采用的是自來水，在處理過程中，應(yīng)在水中添加阻垢緩蝕劑，保證阻垢緩蝕劑的腐蝕率和阻垢率能夠達到要求，在實際生產(chǎn)過程中，還要對阻垢緩蝕劑的添加量進行定期檢查和化驗，避免出現(xiàn)由添加量不夠造成結(jié)垢或是添加量過多造成浪費或腐蝕。循環(huán)水中的固體雜質(zhì)主要是鐵銹泥、泥砂、殘渣、氧化銅、生物粘泥等，為了將這些固體懸浮物等雜質(zhì)含量排除或降低，應(yīng)將供熱系統(tǒng)中懸浮物的含量控制在2-5mg/L，對于處理較好的循環(huán)水系統(tǒng)，補充水的懸浮物含量不應(yīng)大于0.5-1.0mg/L，而板式換熱系統(tǒng)循環(huán)水懸浮物含量應(yīng)小于10mg/L；在回水和補充水管線上增加過濾器，過濾一部分顆粒較大的懸浮雜質(zhì)；加強施工監(jiān)督管理，大口徑管道安裝每一段管道后，都要及時組織施工人員將焊渣、焊條清理干凈，而在施工結(jié)束后也要進行徹底清理；日常運行期間要加強管理，定期排污，從而減少懸浮雜質(zhì)。

3.2 防腐和安全清洗

若水中氯離子含量超過200ppm，那么在選板式換熱器時就不宜選用普通不銹鋼板片，可采取一系列有效的措施將一級、二級網(wǎng)介質(zhì)中的氯離子含量降低，使其保持在安全濃度范圍中，但是對于整個集中供熱系統(tǒng)來說，該方法成本較高，管理麻煩。一般而言，使用不銹鋼換熱器較多的系統(tǒng)，應(yīng)將氯離子含量控制在300mg/L以下，嚴格的話控制在50mg/L以下，可在供熱系統(tǒng)運行過程中均勻添加燒堿以提高循環(huán)水PH值，將PH值控制在穩(wěn)定水平，這樣處理后，阻垢緩蝕劑的效果也會大大提升。正確清洗板式換熱器，確定清洗方法，對于不銹鋼材料來說，一般采用硝酸作為清洗劑，不能使用鹽酸，在清洗過程中，盡量降低清洗時間和浸泡時間，最好小于2h，在浸泡期間，分階段對清洗母液的腐蝕率和阻垢率進行化驗，避免換熱器被腐蝕；無論采用哪種清洗液，在清洗之后都要用清水徹底沖洗換熱器，清除殘留清洗液，避免二次腐蝕。

4 結(jié)束語

總之，要想使板式換熱器功能和優(yōu)越性得以充分發(fā)揮，就應(yīng)根據(jù)集中供熱系統(tǒng)特點進行合理計算選型，同時，高度重視板式換熱器的結(jié)垢、堵塞、腐蝕等問題，重視換熱器的日常運行管理，采取切實有效的措施降低結(jié)垢、堵塞、腐蝕對換熱器傳熱效率和供熱效果帶來的不利影響。當然，我們還要在實踐中不斷探索，不斷創(chuàng)新，有效解決板式換熱器運行過程中存在的問題，最大限度減少設(shè)備故障發(fā)生率，延長設(shè)備使用壽命，使板式換熱器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用價值得以充分發(fā)揮。

參考文獻

[1]李瑞軍.板式換熱器在集中供熱中的應(yīng)用[J].山西建筑，2013（3）：103.

[2]劉明偉.板式換熱器在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（12）：60.

[3]張曉峰.淺談板式換熱器[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009（10）：222.