列管式換熱器結(jié)垢原因及其解決方案

【摘要】列管式換熱器是目前在我國熱力系統(tǒng)中最常用的換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)形式，這也是當(dāng)前換熱器中應(yīng)用最廣泛的一種，這完全取決于列管式換熱器自身諸多的優(yōu)點。此種形式的換熱器不僅具有較為堅固的結(jié)構(gòu)，而且易于制造，具有較強大的處理能力和適應(yīng)性，在操作上具有較大的彈性，適應(yīng)范圍廣，能夠在高溫和高壓下進行使用。其作為間壁式換熱器，在使用過程中極易形成結(jié)垢和污垢現(xiàn)象，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)堵塞的情況，導(dǎo)致各傳熱面的傳熱能力下降，本文在此通過分析列管式換熱器污垢形成的原因，從而制定切實可行的解決方案，確保換熱器傳熱能力的提升。

【關(guān)鍵詞】列管式換熱器結(jié)垢原因；解決方案

在化工企業(yè)生產(chǎn)中，列管式換熱器作為最為典型的間壁式換熱器，其由殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等部分組成。列管式換熱器制造過程中可以利用多種材料，由于其傳熱面積大，傳熱效果好，而且結(jié)構(gòu)較為簡單，所以利用非常廣泛。列管式換熱器在使用過程中，由于其傳熱面積大，所以也極易在傳熱表面形成沉積物堆積而發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，使表面的熱阻升高，影響了熱量的傳遞速度。而且一旦出現(xiàn)結(jié)垢的情況，則會導(dǎo)致流通面積減小，介質(zhì)在流動過程中受到較大的阻力，從而增加其運行過程中的能耗。目前很多化工生產(chǎn)企業(yè)都是由于列管式換熱器在使用中存在結(jié)垢問題，而影響了使用效果，從而造成經(jīng)濟上的損失。列管式換熱器在運行過程中為了有效的避免和減少結(jié)垢問題所帶來的影響，則需要從設(shè)計及清理方法上來進行預(yù)防和解決，及時進行維護和保養(yǎng)，有效的提高列管式換熱器的傳熱能力，增加企業(yè)的收益。

1、列管式換熱器結(jié)垢的原因

列管式換熱器最易結(jié)垢的部位為管束的內(nèi)外壁，當(dāng)該位置形成污垢層后，則會導(dǎo)致?lián)Q熱器熱傳遞能力下降，甚至?xí)?dǎo)致介質(zhì)的流道受到阻塞。流體的性質(zhì)、流速、速度、狀態(tài)及換熱器的參數(shù)等都會導(dǎo)致污垢的發(fā)生。

1.1流體的性質(zhì)。列管換熱器其主要是以水為其載熱體，水作為換熱器的流體，其性質(zhì)不僅指水本身的性質(zhì)，也包括水中夾帶著的各種物質(zhì)。所以當(dāng)水在加溫過程中，其內(nèi)所含有的離子或是某些鹽類會隨著溫度的升高而發(fā)生結(jié)晶，這些結(jié)晶會附著在換熱管的表面，形成水垢，在水垢剛形成階段，其還會較為松軟，但隨著時間的推移、傳熱效果的惡化，則會使水垢中的結(jié)晶開始失去，垢層開始變硬，并在換熱管表面形成一層牢固的硬殼。

1.2流體的流速。在列管換熱器運行中，流體的流速并不是越快越好，因為當(dāng)流速增加時，可能會導(dǎo)致結(jié)垢的增加，但也會引起沉積物脫卸的速率增加，所以當(dāng)流速增加時，可能總結(jié)垢的速率反而會降低。當(dāng)處于運行中的列管換熱器，其流速增加時，不僅換熱器的系數(shù)會變大，而且所帶來的磨損也會增大，使能耗增大，所以對于列管換熱器流體的流速的控制，需要從能耗和污垢兩個方面進行綜合考慮。

1.3換熱器的表面材料對于污垢的形成具有較大的影響。如果表面材料選擇不當(dāng)，則會在污垢形成過程中起到助推的作用。目前換熱器表面材料可以選擇的種類較多，如銅合金、碳鋼、不銹鋼、石墨、陶瓷等、這些材料有的對結(jié)垢具有抑制作用，同時非金屬材料則不易發(fā)生結(jié)垢，但其導(dǎo)熱性能相比于金屬材料則要差一些。所以在進行換熱器表面材料選擇時，則需要綜合多方面因素進行考慮。另外，換熱器表面構(gòu)造上存在著一些微小的凸起，這會導(dǎo)致對吸收能力和化學(xué)活性增加，極易導(dǎo)致污垢發(fā)生沉積。

2、列管式換熱器結(jié)垢的具體解決方案

2.1設(shè)計階段 列管式換熱器結(jié)垢的防治措施，需要在設(shè)計階段就進行充分的考慮，以減少運行階段污垢的形成。設(shè)計時需要從以下幾個方面進行綜合考慮，需要能夠在現(xiàn)場進行清洗，減少清洗進對設(shè)備的折卸，減少死區(qū)和低流速區(qū)，確保內(nèi)流速的均勻、溫度分布的均勻性，在保證合理壓力及不會產(chǎn)生腐蝕的情況下，利用提高流速來減少污垢的形成，設(shè)計時還需要對換熱器表面溫度進行考慮，以減少污垢的形成。

2.2運行階段

2.2.1維持設(shè)計條件 在運行時，為滿足工藝需要，需調(diào)節(jié)流速和溫度，從而與設(shè)計條件不同，然而應(yīng)通過旁路系統(tǒng)盡量維持設(shè)計條件（流速和溫度）以延長運行時間，推遲污垢的發(fā)生。

2.2.2運行參數(shù)控制 在換熱器運行時，要定期測試流體中結(jié)垢物質(zhì)的含量、顆粒大小和液體的pH值。

2.2.3維修措施良好 換熱設(shè)備維修過程中產(chǎn)生的焊點、劃痕等可能加速結(jié)垢過程形成。

2.2.4使用添加劑 針對不同類型結(jié)垢機理，可用不同的添加劑來減少或消除結(jié)垢形成。

2.2.5減少流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度 通常，結(jié)垢隨著流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度的增加而增強，對于顆粒污垢可通過過濾、凝聚與沉淀來去除；對于結(jié)疤類物質(zhì)，可通過離子交換或化學(xué)處理來去除；紫外線、超聲、磁場、電場和輻射處理紫外線對殺死細(xì)菌非常有效。

2.3污垢的清理

2.3.1機械清理

機械清理對于管內(nèi)污垢的清除還是具有較好效果的，對于管束發(fā)生輕微堵塞時，則需要利用不銹鋼筋和低碳鋼的圓盤從一頭捅入，另一頭拉的方法來清除污垢，而專用清管刷則可以用來清除輕薄的積垢。而對于管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重的情況，則需要利用軟金屬桶管來進行清理，對于管口發(fā)生堵塞的情況，則需要利用手工進行鏟、削、刮和刷等方法來進行處理。機械清理能夠很好的清除污垢，但其處理效率低，工作量大，而且容易對換熱管造成傷害。

2.3.2高壓水沖洗清理

高壓水沖洗清理一是一種強力清洗法，通常用于清洗列管式換熱器的管內(nèi)垢層。它利用高壓清洗泵打出的高壓水，通過專用清洗槍直接將高壓水射在需清洗部位，這種方法比人工清理和機械清理效果好，效率高但，對于設(shè)備存在結(jié)垢嚴(yán)重、垢層緊硬的換熱器，此方法并不可取。

2.3.3化學(xué)清理

化學(xué)除垢是使用化學(xué)藥品在列管換熱器內(nèi)進行循環(huán)，以溶解并消除污垢。噴淋法、浸泡法、強制循環(huán)法是在實際清洗中最基本的化學(xué)除垢法。實際應(yīng)用中通常是兩種方法混合使用，可以在不傷及金屬和鍍層的條件下對設(shè)備進行清洗，從而清理掉其他方法不容易去除的污垢?；瘜W(xué)除垢法清理污垢對大型的換熱器十分有利，不經(jīng)拆卸列管換熱器就可以清理污垢。

2.3.4超聲波除垢

超聲波除垢就是利用超聲波的空化效應(yīng)、活化效應(yīng)、剪切效應(yīng)和抑制效應(yīng)除垢，成本低廉，操作簡易，是一種新型的換熱器清洗技術(shù)，也是日后防垢技術(shù)的發(fā)展方向。

2.3.5混合清理

對于在一些惡劣的環(huán)境條件下工作的某些列管換熱器，例如焦化廠的煤氣冷卻器，在污垢中由于含有煤粉、碳渣及油性物質(zhì)等，如果單純地采用某種方法除垢效果不理想的，可采用先進行化學(xué)清洗，再高壓水洗的方式進行除垢。

3、結(jié)束語

換熱器在運行時，導(dǎo)致其結(jié)垢形成的較多，為確保換熱器的使用壽命及傳熱效率，需要分析具體結(jié)垢原因，以便采取有效措使換熱器結(jié)垢的問題得到處理。

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