換熱器結垢及清理和預防結垢的方法

1、結垢原因

（1）流體的流動(dòng)速度。流體的流速可通過(guò)對傳熱傳質(zhì)的影響和機械作用力使結垢受到影響，該影響過(guò)程非常復雜。事實(shí)上，流速對不同類(lèi)型結垢產(chǎn)生的影響是不同的，對不同類(lèi)型換熱設備結垢的影響程度也不相同。在換熱器中，流速對污垢的影響應該同時(shí)考慮其對污垢沉積和污垢剝蝕的影響，對于所有各類(lèi)污垢，由于流速增大引起剝蝕率的增大較污垢沉積的速率更為顯著(zhù)，所以污垢增長(cháng)率隨著(zhù)流速的增大而減小。但是在實(shí)際運行中，流速的增加將增大能耗，所以，流速并不是越高越好，應就能耗和污垢兩個(gè)方面來(lái)綜合考慮。

（2）流體性質(zhì)。流體的性質(zhì)包括流體本身的性質(zhì)和不溶于流體或被流體夾帶的各種物質(zhì)的特性。在冷卻水系統中，水質(zhì)特性對污垢沉積起關(guān)鍵作用，若含有鹽和其他物質(zhì)，可能因溫度或濃度的變化而結晶等；若含有不溶解氣體會(huì )影響金屬表面的腐蝕；若含有微生物和養分也對生物污垢有影響。

（3）傳熱壁面的溫度。流體溫度及其傳熱系數決定該界面溫度?；瘜W(xué)反應速度取決于溫度，生物污垢也取決于溫度，流體溫度的增加一般會(huì )導致化學(xué)反應速度和生物污垢速度的增大，從而對污垢的沉積量產(chǎn)生影響，導致污垢增長(cháng)率升高。

（4）換熱設備參數。一是換熱面材料：通常結垢情況與材料有很大關(guān)系。研究發(fā)現，銅合金材料對生物污垢起抑制作用。而對于其他常用的碳鋼，不銹鋼而言，只是通過(guò)腐蝕產(chǎn)物的沉積而影響結垢，而如果采用耐蝕性能良好的石墨或陶瓷等非金屬材料，則不易發(fā)生結垢。二是換熱面狀態(tài)：換熱面材料的表面質(zhì)量會(huì )影響污垢的形成和沉積，表面粗糙度越大，越有利于污垢的形成和沉積。三是換熱器結構：經(jīng)驗表明，一般板式換熱器和螺旋板換熱器的抗垢性能要優(yōu)于管殼式換熱器。

2、污垢的類(lèi)型

對于常用的換熱器而言，根據結垢機理，一般將污垢分為以下幾類(lèi)：

（1）析晶污垢：指在過(guò)飽和流動(dòng)的液體中溶解的無(wú)機鹽結晶而沉積于換熱器的表面所形成的污垢，就稱(chēng)為析晶污垢。水垢是工業(yè)設備中*常見(jiàn)的積垢，在水冷卻系統中，由于水中過(guò)飽和的鈣，鎂鹽類(lèi)由于溫度，pH等變化而從水中結晶沉積在換熱器表面，即形成了水垢。

（2）微粒型污垢：流體系統中懸浮的固體顆粒如砂粒，灰塵，炭黑，在換熱面上的積聚而形成的污垢。

（3）化學(xué)反應污垢：加熱表面與流體之間，由于自氧化和聚合反應即化學(xué)反應而造成的沉積物形成。

（4）腐蝕型污垢：由于流體具有腐蝕性或含有腐蝕性的雜質(zhì)而腐蝕換熱面，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于換熱面上而形成污垢。

（5）生物型污垢：是由微生物群體及其排泄物與化學(xué)污染物，泥漿等組分粘附在換熱管，管道等壁面上形成的膠粘狀沉積物，稱(chēng)生物型污垢。

（6）凝固污垢：在過(guò)冷的換熱面上，清潔液體或多組分溶液的高溶解組分凝固沉積而形成的污垢。

以上的分類(lèi)只是表明了某個(gè)過(guò)程對形成該類(lèi)污垢是一個(gè)主要過(guò)程，結垢往往是多種過(guò)程的共同作用結果而且相互影響，換熱面上的實(shí)際污垢中，常常是多種污垢混合在一起的。

不過(guò)為了研究的簡(jiǎn)化，有必要先就單一污垢進(jìn)行研究。

3、除垢措施

3.1機械清洗

機械清洗是提供一種大于污垢黏附力的力而去除附著(zhù)在表面的污垢，這種清洗方法可以除去化學(xué)方法不能除去的碳化污垢和硬質(zhì)垢。機械清洗的方法可分為以下兩類(lèi)：

（1）強力清洗。強力清洗法是利用噴射設備將介質(zhì)以極高的沖擊力噴入換熱器的管側和殼側，起到除垢的目的。常見(jiàn)的強力清洗法有噴丸清洗，高壓水射流清洗，噴氣清洗，噴砂清洗，強力清管器等。其中的高壓水射流清洗多用于清除炭化垢或硬垢，而對于僅僅依靠沖擊力是不能去除而必須依靠熱量才能使其松動(dòng)的污垢，則使用蒸汽噴射清洗。

（2）軟機械清洗。這種清洗方法依靠插入物在管內的運動(dòng)，與管子內表面接觸，達到去除污垢的效果。

這種軟機械清洗也稱(chēng)在線(xiàn)機械清洗。常見(jiàn)的方法有旋轉螺旋線(xiàn)法，液固流態(tài)化法，旋轉紐帶法，螺旋彈簧振動(dòng)法，海綿膠球在線(xiàn)清洗法等。插入物的型式多種多樣，其中的海綿膠球法是將直徑比管子內徑稍大的海綿球擠入管內以起到除垢的目的，還可以使用鋼絲刷來(lái)清洗較低硬度的污垢。

3.2化學(xué)清洗

化學(xué)清洗是通過(guò)化學(xué)清洗液的使用，產(chǎn)生某種化學(xué)反應，使換熱器傳熱管表面的水垢和其他沉積物溶解，脫落或剝離。

此方法清洗時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，除垢徹底干凈，是目前使用*為廣泛，有效的清洗方法之一?；瘜W(xué)清洗可以在現場(chǎng)完成，勞動(dòng)強度比機械清洗低而且清洗更完全，可以清洗機械清洗所不能到達的地方，并可避免機械清洗對換熱面造成一定的機械損傷；而且化學(xué)清洗可以不用拆開(kāi)設備，對于不能拆開(kāi)的管殼式換熱設備具有機械清洗所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。

在清洗之前，應了解清洗的設備的結構，材質(zhì)，污垢的分布和厚度以及其組成，從而合理地選擇清洗主劑，緩蝕劑，和助劑，并且選擇合適的清洗劑用量，濃度，速度，溫度和時(shí)間，*后應做好清洗廢液的處理排放工作，避免對環(huán)境造成影響。

3.3物理清洗

物理清洗是借助各種機械外力和能量使污垢粉碎，分離并剝離離開(kāi)物體表面，從而達到清洗的效果。常見(jiàn)的方法有，超聲波除垢，PIG清管技術(shù)，電場(chǎng)除垢技術(shù)等。超聲波除垢是利用超聲波的空化效應，活化效應，剪切效應和抑制效應，從而起到除垢的效果。超聲波除垢技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的超聲波功率和頻率大小以及清洗液的溫度。

3.4微生物清洗

隨著(zhù)HRT的增加，COD去除率逐漸增加。當HRT>5min時(shí)，COD去除率基本趨于平穩，COD去除率達到約75.在電化學(xué)反應器內，由于流體的流動(dòng)和氣體的攪拌作用，大大增加了顆粒的碰撞和生長(cháng)機會(huì )。電氣浮產(chǎn)生的平均氣泡粒徑為20～70μm，具有比較大的比表面積，從而可為絮體提供更多的吸附和粘結中心，使絮體內部有氣體，更有利于絮體上浮。因此，在較短時(shí)間內可以獲得滿(mǎn)意的處理效果。

3.3電流強度的影響

洗衣廢水濁度，COD和MBAS的去除率與電流強度的關(guān)系。隨著(zhù)電流強度的提高，這幾種指標的去除率逐漸增加。

按照Faraday電解定律，Al的電化學(xué)溶解及水的電解與所提供的電量（I/t）成正比。當通過(guò)1F（26.8Ah）電量時(shí)，理論上可溶出9gAl3 ，同時(shí)可釋放出0.0224Nm3H2和O2，這遠遠大于DAF中所釋放的氣量。同時(shí)提高電流強度可獲得更小的氣泡，對于氣浮分離過(guò)程十分有利。

4、總結

將電凝聚，電氣浮和電化學(xué)氧化有機結合在一起，集成了電凝聚產(chǎn)生Al3 及其水解聚合產(chǎn)物的**絮凝作用，不溶性電極產(chǎn)生的極小氣泡的浮選作用和催化氧化電極的電化學(xué)氧化作用，研制了一種新型電化學(xué)反應器。采用該反應器處理洗衣廢水，可有效去除廢水中的表面活性劑，SS，COD和磷酸鹽。

多長(cháng)時(shí)間清洗一次呢？

工業(yè)出產(chǎn)的過(guò)程中，有許多狀況會(huì )構成換熱器或管線(xiàn)結垢、阻塞，影響換熱器的換熱作用，冷卻水在熱交換過(guò)程中，在換熱器外表構成堅固的水垢，影響換熱作用，嚴峻時(shí)冷卻水的流量缺乏和降壓都會(huì )使出產(chǎn)無(wú)法正常運轉。一些公司為了節約清潔費用，在換熱器嚴峻結垢影響出產(chǎn)的狀況下才會(huì )思考清潔，卻不知換熱器在負荷運轉的狀況下愈加損害設備，增大設備的故障率。螺旋板式換熱器首要即是在板式換熱機組的運用這個(gè)方面了，比如說(shuō)清潔，由于在板式換熱器中是可能存在著(zhù)各式各樣的塵垢的，比如說(shuō)油類(lèi)殘留物/瀝青和脂肪，碳氫類(lèi)沉積等等很多種，這些塵垢咱們都是要進(jìn)行清理的。

換熱器的清潔周期要根據設備的結垢程度來(lái)決議，假如換熱器換熱作用不抱負，換熱作用達不到出產(chǎn)的需求，耗能增大，換熱器運用時(shí)間過(guò)長(cháng)，冷卻水水質(zhì)差等相似狀況時(shí)，這時(shí)候就該思考清潔了，清潔時(shí)須找專(zhuān)業(yè)的清潔公司。

清潔換熱器可使設備正常運轉，恢復出產(chǎn)，防止危險發(fā)作。

如何預防一些換熱設備的結垢呢？

海綿鐵濾料(又稱(chēng)除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉，利用氧化還原反應原理，通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除，對管道、鍋爐循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)處理后水溶解氧含量可達到0.05 mg/L以下，該除氧劑具有反洗頻率低，抗壓強度高，不粉化、不結板，比表面積大?；钚愿?，再生效果好等優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)活化處理后的海綿鐵除氧劑，呈海綿狀多孔隙的鐵粒，為水中的溶解氧提海綿鐵濾料(又稱(chēng)除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉，利用氧化還原反應原理，通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除，對管道、鍋爐很循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)處理后水溶解氧含量。

在經(jīng)活化處理后的海綿鐵除氧劑，呈海綿狀多孔隙的鐵粒，為水中的溶解氧提供了與活性鐵進(jìn)行反應的機遇，加速氧化還原反應。

常溫過(guò)濾式除氧屬化學(xué)除氧，是采用專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的活性海綿鐵(直接還原鐵)來(lái)去除水中溶解氧，海綿鐵主要成分是鐵，其疏松多孔的內部結構，提供的比表面積是普通鐵屑的5-10萬(wàn)倍，可使水中的氧與鐵發(fā)生迅速徹底的氧化反應，使溶解氧穩定在0.05mg/L以下， 反應產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe(OH)3為不易溶于水的絮狀沉淀，當隨著(zhù)水流經(jīng)其余的海綿鐵顆粒時(shí)被攔截下來(lái)，只要用一定強度的反洗水流就可以沖洗干凈(大約5分鐘)。海綿鐵的消耗量很低，根據處理水量與水質(zhì)的不同，一般3-6個(gè)月補充一次即可。(經(jīng)過(guò)除氧后的中增加了少量的鐵離子,一般為0.2-0.5mg/L，對于熱水鍋爐來(lái)說(shuō)仍符合國家規定的水質(zhì)標準，但對于蒸汽鍋爐或對給水Fe2+有嚴格要求的給水除氧來(lái)說(shuō)，可以加裝除鐵裝置，去除水中的Fe2+，作為水除氧劑的海綿鐵是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 粉末粘結在一起，粒度為2-5mm左右。因其還原過(guò)程發(fā)生置換反應，形成一定數量的空隙，還有粉末微粒粘結時(shí)的空隙，使得除氧劑孔隙極高，比表面積大，又因其為原生礦直接還原所得，相對純凈，所以活性極高，極與水中的氧發(fā)生反應生成Fe3O4，從而達到除氧目的。同時(shí)利用率也得到提高到90%以上。

而且由于含有一定量的雜質(zhì)，使其在除氧過(guò)程中顆粒之間只能是弱鍵連接，基本不銹死成團。不經(jīng)軟化的水易使除氧劑表面發(fā)生鈍化，使其氧化減慢，而影響除氧效果，故應先軟化再除氧。使用一段時(shí)間后，應進(jìn)行反洗。

海綿鐵除氧器采用的技術(shù)及工作原理:

1. 常溫運行，無(wú)需加熱，克服了熱力、真空除氧及加熱耗能的缺點(diǎn);

可在常溫下實(shí)現除氧，進(jìn)水無(wú)需加熱;

2. 占地、占空間小，安裝簡(jiǎn)便，克服了熱力、真空除氧高位安裝的不便;工作原理 : 海綿鐵除氧劑是經(jīng)活化處理后的高活性填料，是海綿狀多孔隙的鐵粒，為水中的溶解氧提供了與活性鐵進(jìn)行反應的條件，當含有氧氣的水通過(guò)海綿鐵時(shí)，水中氧氣與鐵發(fā)生徹底的氧化反應，從而消除出水溶解氧含量。系統可隨時(shí)供水，可不需準備時(shí)間，也可不需要除氧水箱;

3 為不溶解于水的松軟絮狀物，當其累積到一定程度時(shí)，即可通過(guò)反沖洗排掉，使海綿鐵恢復到初始的除氧能力。除氧效果穩定可靠，出水中溶解氧含量穩定≤0.05mg/L，符合低壓鍋爐水質(zhì)標準;

特點(diǎn):新型海綿鐵過(guò)濾式除氧器在國內推出已有數年時(shí)間，早期設計的設備結構及流程在實(shí)際運行中有一些不足之處逐漸暴露出來(lái)，有時(shí)對系統運行造成很大影響。了與活性鐵進(jìn)行反應的機遇，加速氧化還原反應，它與水中的溶解氧化學(xué)反應如下: Fe+H2O+1/2O2→Fe2++2OH- Fe2++2OH-+1/2H2O+1/4O2→Fe(OH)3↓

工作環(huán)境

處理水量:4-50t/h 反洗強度:16-21L/m2

反洗間隔:24h 工作溫度:5-80℃

除氧速度:15-18m/h 處理前溶氧含量:6-8mg/L

工作壓力:0.15-0.5MPa 處理后溶氧含量:0.03-0.05mg/L