換熱器結(jié)垢及清理和預(yù)防結(jié)垢的方法

1、結(jié)垢原因

（1）流體的流動(dòng)速度。流體的流速可通過(guò)對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響和機(jī)械作用力使結(jié)垢受到影響，該影響過(guò)程非常復(fù)雜。事實(shí)上，流速對(duì)不同類型結(jié)垢產(chǎn)生的影響是不同的，對(duì)不同類型換熱設(shè)備結(jié)垢的影響程度也不相同。在換熱器中，流速對(duì)污垢的影響應(yīng)該同時(shí)考慮其對(duì)污垢沉積和污垢剝蝕的影響，對(duì)于所有各類污垢，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，所以污垢增長(zhǎng)率隨著流速的增大而減小。但是在實(shí)際運(yùn)行中，流速的增加將增大能耗，所以，流速并不是越高越好，應(yīng)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(tǒng)中，水質(zhì)特性對(duì)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(jié)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(yǎng)分也對(duì)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(shù)決定該界面溫度?；瘜W(xué)反應(yīng)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(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度和生物污垢速度的增大，從而對(duì)污垢的沉積量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致污垢增長(zhǎng)率升高。

（4）換熱設(shè)備參數(shù)。一是換熱面材料：通常結(jié)垢情況與材料有很大關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，銅合金材料對(duì)生物污垢起抑制作用。而對(duì)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)：經(jīng)驗(yàn)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、污垢的類型

對(duì)于常用的換熱器而言，根據(jù)結(jié)垢機(jī)理，一般將污垢分為以下幾類：

（1）析晶污垢：指在過(guò)飽和流動(dòng)的液體中溶解的無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶而沉積于換熱器的表面所形成的污垢，就稱為析晶污垢。水垢是工業(yè)設(shè)備中*常見(jiàn)的積垢，在水冷卻系統(tǒng)中，由于水中過(guò)飽和的鈣，鎂鹽類由于溫度，pH等變化而從水中結(jié)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(tǒng)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(yīng)污垢：加熱表面與流體之間，由于自氧化和聚合反應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)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。

以上的分類只是表明了某個(gè)過(guò)程對(duì)形成該類污垢是一個(gè)主要過(guò)程，結(jié)垢往往是多種過(guò)程的共同作用結(jié)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(jī)械清洗

機(jī)械清洗是提供一種大于污垢黏附力的力而去除附著在表面的污垢，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(jī)械清洗的方法可分為以下兩類：

（1）強(qiáng)力清洗。強(qiáng)力清洗法是利用噴射設(shè)備將介質(zhì)以極高的沖擊力噴入換熱器的管側(cè)和殼側(cè)，起到除垢的目的。常見(jiàn)的強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(jī)械清洗。這種清洗方法依靠插入物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，與管子內(nèi)表面接觸，達(dá)到去除污垢的效果。

這種軟機(jī)械清洗也稱在線機(jī)械清洗。常見(jiàn)的方法有旋轉(zhuǎn)螺旋線法，液固流態(tài)化法，旋轉(zhuǎn)紐帶法，螺旋彈簧振動(dòng)法，海綿膠球在線清洗法等。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(nèi)徑稍大的海綿球擠入管內(nèi)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(yīng)，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。化學(xué)清洗可以在現(xiàn)場(chǎng)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度比機(jī)械清洗低而且清洗更完全，可以清洗機(jī)械清洗所不能到達(dá)的地方，并可避免機(jī)械清洗對(duì)換熱面造成一定的機(jī)械損傷；而且化學(xué)清洗可以不用拆開(kāi)設(shè)備，對(duì)于不能拆開(kāi)的管殼式換熱設(shè)備具有機(jī)械清洗所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。

在清洗之前，應(yīng)了解清洗的設(shè)備的結(jié)構(gòu)，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(yīng)做好清洗廢液的處理排放工作，避免對(duì)環(huán)境造成影響。

3.3物理清洗

物理清洗是借助各種機(jī)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(dá)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(yīng)，活化效應(yīng)，剪切效應(yīng)和抑制效應(yīng)，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HRT的增加，COD去除率逐漸增加。當(dāng)HRT>5min時(shí)，COD去除率基本趨于平穩(wěn)，COD去除率達(dá)到約75.在電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，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(zhǎng)機(jī)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(jié)中心，使絮體內(nèi)部有氣體，更有利于絮體上浮。因此，在較短時(shí)間內(nèi)可以獲得滿意的處理效果。

3.3電流強(qiáng)度的影響

洗衣廢水濁度，COD和MBAS的去除率與電流強(qiáng)度的關(guān)系。隨著電流強(qiáng)度的提高，這幾種指標(biāo)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(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于DAF中所釋放的氣量。同時(shí)提高電流強(qiáng)度可獲得更小的氣泡，對(duì)于氣浮分離過(guò)程十分有利。

4、總結(jié)

將電凝聚，電氣浮和電化學(xué)氧化有機(jī)結(jié)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(yīng)器。采用該反應(yīng)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(zhǎng)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(gòu)成換熱器或管線結(jié)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(gòu)成堅(jiān)固的水垢，影響換熱作用，嚴(yán)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(yùn)轉(zhuǎn)。一些公司為了節(jié)約清潔費(fèi)用，在換熱器嚴(yán)峻結(jié)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(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下愈加損害設(shè)備，增大設(shè)備的故障率。螺旋板式換熱器首要即是在板式換熱機(jī)組的運(yùn)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各式各樣的塵垢的，比如說(shuō)油類殘留物/瀝青和脂肪，碳?xì)漕惓练e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(jù)設(shè)備的結(jié)垢程度來(lái)決議，假如換熱器換熱作用不抱負(fù)，換熱作用達(dá)不到出產(chǎn)的需求，耗能增大，換熱器運(yùn)用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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)須找專業(yè)的清潔公司。

清潔換熱器可使設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，恢復(fù)出產(chǎn)，防止危險(xiǎn)發(fā)作。

如何預(yù)防一些換熱設(shè)備的結(jié)垢呢？

海綿鐵濾料(又稱除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉，利用氧化還原反應(yīng)原理，通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除，對(duì)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(dá)到0.05 mg/L以下，該除氧劑具有反洗頻率低，抗壓強(qiáng)度高，不粉化、不結(jié)板，比表面積大。活性高，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(又稱除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉，利用氧化還原反應(yīng)原理，通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除，對(duì)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(yīng)的機(jī)遇，加速氧化還原反應(yīng)。

常溫過(guò)濾式除氧屬化學(xué)除氧，是采用專門生產(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(nèi)部結(jié)構(gòu)，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?gòu)氐椎难趸磻?yīng)，使溶解氧穩(wěn)定在0.05mg/L以下， 反應(yīng)產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe(OH)3為不易溶于水的絮狀沉淀，當(dāng)隨著水流經(jīng)其余的海綿鐵顆粒時(shí)被攔截下來(lái)，只要用一定強(qiáng)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(jù)處理水量與水質(zhì)的不同，一般3-6個(gè)月補(bǔ)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(duì)于熱水鍋爐來(lái)說(shuō)仍符合國(guó)家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于蒸汽鍋爐或?qū)o水Fe2+有嚴(yán)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(jié)在一起，粒度為2-5mm左右。因其還原過(guò)程發(fā)生置換反應(yīng)，形成一定數(shù)量的空隙，還有粉末微粒粘結(jié)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(duì)純凈，所以活性極高，極與水中的氧發(fā)生反應(yīng)生成Fe3O4，從而達(dá)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(tuán)。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(yīng)先軟化再除氧。使用一段時(shí)間后，應(yīng)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(yùn)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(xiàn)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(yīng)的條件，當(dāng)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(yīng)，從而消除出水溶解氧含量。系統(tǒng)可隨時(shí)供水，可不需準(zhǔn)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(dāng)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(fù)到初始的除氧能力。除氧效果穩(wěn)定可靠，出水中溶解氧含量穩(wěn)定≤0.05mg/L，符合低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);

特點(diǎn):新型海綿鐵過(guò)濾式除氧器在國(guó)內(nèi)推出已有數(shù)年時(shí)間，早期設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)及流程在實(shí)際運(yùn)行中有一些不足之處逐漸暴露出來(lái)，有時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成很大影響。了與活性鐵進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)遇，加速氧化還原反應(yīng)，它與水中的溶解氧化學(xué)反應(yīng)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(qiáng)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