欢迎来到工业设备清洗全产业链平台 - 清洗联盟平台! 客服热线:400-0530-897

换热器的结垢和清洗

2019-10-28 11:03:45浏览:17 来源:清洗联盟   

联系在线客服,免费下载本资料文档,若您需要下载其他网络资源,也可求助客服哦~ 点击联系客服

换热器的结垢和清洗

引言

换热器是使热量从热流体传递到冷流体的设备,它在化工、炼油、动力等许多工业领域得到了广泛的应用。工业换热器在使用过程中,污垢沉积物会不可避免地出现在传热表面上,出现结垢现象,低温换热器也许是唯一的例外[1]。换热器的结垢防治是急需解决的问题。污垢沉积物热阻较高,大大降低了传热速率,有时由于污垢的存在使传热面积需增加100%[2];同时由于结垢减小了流道面积,介质流动阻力增大,能耗增加,由此而造成了一系列的经济损失。据统计,我国每年由于换热器结垢而造成的损失高达100亿元以上。

1、结垢的类型

对于常用的换热器而言,根据结垢机理,我们一般将结垢分为以下几类:

(1)类析晶结垢:如水冷却系统中,由于水中过饱和的钙、镁盐类由于温度、pH值等变化而从水中结晶沉积在换热器表面,而形成了水垢;

(2)粒结垢:流体中悬浮的固体颗粒在换热面上的积聚;

(3)化学反应结垢:由于化学反应而造成的固体沉积;

(4)腐蚀结垢:换热介质腐蚀换热面,产生腐蚀产物沉积于受热面上而形成污垢;

(5)生物结垢:对于常用的冷却水系统来讲,工业水中往往含有微生物及其所需的营养,这些微生物群体繁殖,其群体及其排泄物同泥浆等在换热表面形成生物垢;

(6)凝固结垢:在过冷的换热面上,纯液体或多组分溶液的高溶解组分凝固沉积。

以上的分类只是表明了某个过程对形成该类污垢是一个主要过程,结垢往往是多种过程的共同作用结果,换热面上的实际污垢,常常是多种污垢混合在一切。不过为了我们研究的简化,我们有必要先就单一污垢进行研究。

2、影响因素

影响结垢的因素有很多,流体速度、流体流动状态、流体组分的组成和含量以及换热器的结构等都对污垢的形成有一定的影响,所以分析结垢影响因素是一个非常复杂的工作。从应用角度考虑,我们只有找出主要因素才能使结垢问题得到有效解决。对于特定流体而言,影响换热器结垢的主要因素有以下几个方面:

(1)流体的流动速度:对于不同种类的结垢过程,流速所产生的影响程度是不同的[5]。在换热器中,流速对污垢的影响应该同时考虑其对污垢沉积和污垢剥蚀的影响,对于所有各类污垢,由于流速增大引起剥蚀率的增大较污垢沉积的速率更为显著,所以污垢增长率随着流速的增大而减小[2]。但是在换热器的实际运行中,流速的增加将增大能耗,所以,流速也不是越高越好,应就能耗和污垢两个方面来综合考虑。

(2)传热壁面的温度:温度对于化学反应结垢和盐类析晶结垢有着重要的作用,流体温度的增加一般会导致化学反应速度和结晶速度的增大,从而对污垢的沉积量产生影响,导致污垢增长率升高。

(3)换热面材料和表面质量:研究发现,铜合金材料对生物污垢起抑制作用。而对于其他常用的碳钢、不锈钢而言,只是通过腐蚀产物的沉积而影响结垢;而如果采用耐蚀性能良好的石墨或陶瓷等非金属材料,则不易发生结垢。换热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,越有利于污垢的形成和沉积。

3、除垢措施

3.1机械清洗

我们可以通过机械作用提供一种大于污垢黏附力的力而去除附着在表面的污垢,这种清洗方法对于碳化污垢和硬质垢具有较高的效率。

3.1.1喷射清洗

喷射清洗是一种强力清洗法,它是利用喷射设备将介质以极高的冲击力喷入换热器的管侧和壳侧,起到除垢的目的。常用的介质是水、蒸汽和石英砂。对于仅仅依靠冲击力是不能去除而必须依靠热量才能使其松动的污垢,蒸汽喷射清洗是非常好的方法。

3.1.2管内插入物清洗

这种方法只能除去管子里面的污垢,它依靠插入物在管内的运动,与管子内表面接触,达到去除污垢的效果。插入物的型式多种多样,可以是在挠性轴的端部装上刮刀或钻头,也可以将直径比管子内径稍大的海绵球挤入管内以起到除垢的目的,还可以使用钢丝刷子来清洗较低硬度的污垢。清华大学等[7]利用弹簧在流体的作用下能发生弹性振动,不断地擦洗和碰撞管壁而除垢的原理,开发出多种弹簧插入物,在实际应用中起到了很好的效果。

3.2化学清洗

在流体中加入除垢剂、酸、碱、酶等,以减少污垢与换热面的结合力,使其从受热面上脱离,这种方法就称为化学清洗法。化学清洗可以在现场完成,清洗强度较低;但清洗更完全,可以清洗机械清洗所不能到达的地方,并可避免机械清洗对换热面造成一定的机械损伤;而且化学清洗可以不用拆开设备,对于不能拆开的管壳式换热设备具有机械清洗所不能比拟的优点。化学清洗的过程中,应根据污垢的特性,合理地选择缓蚀剂、清洗主剂和助剂,控制适宜的速度和温度,同时应做好清洗废液的处理排放工作,避免对环境造成影响。

3.3超声波除垢

利用超声波的空化效应、活化效应、剪切效应和抑制效应,超声波除垢技术在石油化工、制糖等一些工业行业得到了运用,并取得了很好的效果。这项新技术目前还有很多空白领域需要研究。超声波除垢技术的关键是针对不同物料、不同装置类型和传热面积的大小,选择合适的超声波功率和频率大小。

4、结语

结垢对换热器的危害很大,需要积极地预防和定期地清除。影响结垢的因素很多,只有找出主要因素才能使问题简化,对于不同类型的结垢,应采取针对性的采取清除措施,有效地治理换热器的结垢问题,以提高换热器传热效率及运行寿命。

下一篇:

食品工业清洗剂的研究进展

上一篇:

炼油装置油浆换热器的化学清洗

打赏
免责声明
• 
本文仅代表作者个人观点,本站未对其内容进行核实,请读者仅做参考,如若文中涉及有违公德、触犯法律的内容,一经发现,立即删除,作者需自行承担相应责任。涉及到版权或其他问题,请及时联系我们 service@88xi.cn