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换热器结垢影响及清洗方式方法

来源: 发布时间:2020-06-24 166 次浏览

换热器是一种紧凑高效的换热设备,广泛应用于冶金、石油、制药、航运、纺织、化工、制药、食品等行业。是加

换热器是一种紧凑高效的换热设备,广泛应用于冶金、石油、制药、航运、纺织、化工、制药、食品等行业。是加热、冷却、热回收、快速杀菌等用途的优良设备。然而,由于换热器的长期运行,冷却或加热侧的纯度差异以及工艺介质本身的性质,导致了换热器不可避免的结垢。同时,由于换热器的结构特点、规格和类型不同,其结垢程度也不同。结垢后,内部通道截面变小甚至堵塞,导致换热器换热效率降低,影响生产。正常操作和设备的安全。因此,应定期对换热器进行清洗,清除污垢,以保证换热器的有效传热和正常生产。在结垢严重、成分复杂的情况下,一般物理方法不易清洗,拆卸清洗过程费时费力。主要研究换热器的化学清洗工艺。该工艺简单,成本可能比物理清洗高,但节省时间和劳力,处理效果相对较好,且应用较多。

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1、热交换器缩放分析和清洗

1.1 结垢原因

缩放有三个主要原因:

1)由于大多数常用的热交换器是以水作为热载体的热交换系统,当温度升高且浓度高时,一些盐从水中沉淀出来。粘附在热交换管的表面上以形成水垢。随着使用时间和频率的增加,氧化皮层逐渐变稠并硬化并紧密地粘附在热交换管的表面上。  

2)与水垢一样,热交换器是另一个由于材料本身的性质,流体的一侧可能具有非水垢固体沉淀物,并且如果长时间不处理,它将在传热管表面上积聚越来越多;  

3)当流体含有更多的机械杂质时,流体流速更高。在数小时内,一些机械杂质或有机物质也会沉积在热交换器中,形成松散的,多孔的或胶体的污垢。

1.2结垢种类

常用换热器。根据缩放机制,缩放一般分为以下几类:

(1)结晶规模:例如,水冷却系统,由于水中的钙和镁盐过饱和,它们从水中结晶,并因温度、ph值等的变化而沉积在热交换器的表面,形成规模;

(2)颗粒结垢:悬浮在热交换表面上的流体中的伴随颗粒的积累;

(3)化学反应结垢:化学反应引起的同系物沉积;

(4)腐蚀尺度:传热介质腐蚀换热表面,产生沉积在加热表面形成污垢的腐蚀产物;

(5)生物结垢:对于常用的冷却水系统,工业用水巾通常含有微生物及其所需的营养成分。这些微生物种群繁殖,它们的群体和它们的排泄物在泥浆的热交换表面形成生物污垢 ;

(6)凝结结垢:在过冷换热表面,纯液体或多组分溶液的高溶性组分凝结沉积在一起。上述分类仅表明一个过程是形成这种污垢的主要过程。结垢往往是各种过程相互作用的结果,因此换热器表面的实际结垢往往与各种结垢混在一起 ;

1.3 影响结垢因素

影响结垢的因素有很多,如流体速度、流体流动状态、流体成分的组成和含量、换热器的结构等,对污垢的形成有一定的影响。从应用的角度看,只有确定主要因素,才能有效解决规模问题。对于流体,影响换热器规模的主要因素如下:

(1)流体流速:在换热器中,流速对污垢的影响应考虑其对污垢沉积和水垢侵蚀的影响。对于各种污垢,与污垢沉积相比,由于流速的增加,侵蚀速率增加。速率更加明显,因此随着流速的增加,污垢增长率会降低。但是,在热交换器的实际运行中,流量的增加会增加能量消耗。因此,流速不是尽可能高,应考虑能耗和污垢。

(2)传热壁温度:温度在化学反应结垢和盐结晶结垢中起着重要作用。流体温度的升高通常会导致化学反应速度和结晶速度的提高,这将影响积垢量,并导致积垢生长速率的增加。

(3)传热表面材料和表面质量:对于常用的碳钢和不锈钢,腐蚀产品的沉积会影响结垢;使用耐蚀性好的石墨、陶瓷等非金属材料的,规模是不容易发生的。传热表面材料的表面质量会影响污垢的形成和沉积。表面粗糙度越大,污垢的形成和沉积就越有利。

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1.4通用换热器清洗部件

由于大多数换热器都是以水或蒸汽为热载体的换热器,因此在清洗时,它们分为水(蒸汽)侧和介质侧。最常见的换热器是管式换热器,主要清洗管壳侧。

1.5扩大和不清洁的危害和影响

1.5.1污垢大大降低了设备的热交换效率,大大增加了能耗,增加了生产成本。热交换设备的导热率随化学成分变化很大。由于污垢的导热性极小,因此结垢会严重影响热交换设备的传热性能,并且生产能耗大大增加。国内外大量的热测试结果表明,该装置的传热面厚度为1mm,热交换设备消耗的能量为8%~10%。也就是说,1mm厚的规模可以使燃煤锅炉燃烧10%以上的煤,这导致工业产品生产成本的显着增加。

1.5.2结垢使换热器的导热状况恶化,结垢传热能力差,造成水泡、裂纹、爆炸等安全事故。换热器传热表面结垢后,换热器高温侧的温度不能迅速传递到低温介质中,使换热表面金属壁的温度不断升高,达到蠕变温度。当金属壁温达到或超过蠕变温度时,金属的力学性能(如韧性和塑性)明显恶化,拉伸强度和抗压强度大大降低,在高温下容易烧损变形。在设备带压运行的情况下,由于压力强度急剧下降,过热管壁会产生气泡、裂纹、泄漏甚至爆炸。据我国部分省市技术监督部门统计,60%以上的锅炉事故是由结垢和水质引起的。

1.5.3可造成规模下的腐蚀损伤,造成设备穿孔渗漏,缩短设备换热设备热传递表面的使用寿命,其密度、厚度和化学成分通常是不均匀的,这种土壤覆盖不均匀,导致金属表面电化学不均匀,容易引起化学腐蚀反应。腐蚀的结果是部分金属损坏和变薄,腐蚀可以达到穿透设备钢板的程度,导致设备泄漏、断裂甚至失效,从而增加了设备的维护成本。如果腐蚀严重,设备将提前报废。

1.5.4污垢会使生产过程不稳定,影响产品质量,造成质量事故。在热交换设备的规模之后,传热效率会降低,这将导致设备的加热或冷却条件恶化,这将影响生产过程。工艺,仪表指示失效,温度和压力指标偏离工艺设计要求,设备运行参数变化,生产过程不稳定,最终产品产量和质量下降,缺陷率增加。在严重的情况下,生产可能会中断,导致意外停机。

2、清洗方法

根据不同的清洗方法,主要的清洗方法是物理清洗和化学清洗。利用力学、声学、光学、电学和热学原理,依靠机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线和蒸汽等外部能量的作用,去除物体表面污垢的方法称为物理清洗;依靠化学反应的作用。离子,用化学药品或其他溶剂去除物体表面污垢的方法称为物理清洗。化学清洗。例如,各种无机或有机酸用于去除物体表面的锈迹和氧化皮,氧化剂用于去除物体表面的污渍,杀菌剂和消毒剂用于杀死微生物和去除霉斑。物理清洗和化学清洗各有优缺点,但也有很好的互补性。在实际应用过程中,通常采用二者的结合,以获得较好的清洗效果。

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