換熱器設備清洗（各類換熱器清洗技術）

2023-04-20 19:02:41

換熱器是一種結構緊湊、高效的換熱設備 ,是實現加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌等用途的優良設備。但是,由於換熱器長期運行,用來冷卻或加熱側純淨程度的不同以及工藝介質本身性質的差異導致換熱器結垢已成必然 ,造成換熱器換熱效率降低,從而影響生產的正常進行和設備的安全。因此,換熱器應定期進行清洗,除掉汙垢,以保證換熱器的高效換熱和生產的正常進行。

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換熱器結垢原因、種類及危害

換熱器結垢三大原因

（1）因為常用換熱器換熱器大多是以水為載熱體的換熱系統,由於某些鹽類在溫度升高及濃度較高時從水中析出,附著於換熱管表面,形成水垢,隨著使用時間及頻率的增加積垢層逐漸變厚、變硬,緊緊地附著於換熱管表面上;

（2）如同水垢一樣,換熱器的另一側流體由於物質本身的性質可能出現非水垢類固體析出物,長期不處理會越來越多積累在換熱管面;

（3）當流體所含的機械雜質有機物較多而流體的流速又較小時,部分機械雜質或有機物也會在換熱器內沉積,形成疏鬆、多孔或膠狀汙垢。

換熱器六類主要結垢過程

對於常用的換熱器而言。根據結垢機理,我們一般將結垢分為以下幾類:

（1）類析晶結垢:如水冷卻系統,由於水中過飽和的鈣、鎂鹽類由於溫度、pH等變化而從水中結晶沉積在換熱器表面,而形成了水垢;

（2）粒結垢:流體中懸浮的同體顆粒在換熱面上的積聚;

（3）化學反應結垢:由於化學反應而造成的同體沉積;

（4）腐蝕結垢:換熱介質腐蝕換熱面,產生腐蝕產物沉積於受熱面上而形成汙垢;

（5）生物結垢:對於常用的冷卻水系統來講,工業水巾往往含有微生物及其所需的營養,這些微生物群體繁殖,其群體及其排洩物同泥漿等在換熱表面形成生物垢;

（6）凝同結垢:在過冷的換熱面上,純液體或多組分溶液的高溶解組分凝同沉積。

以上的分類只是表明某個過程對形成該類汙垢是一個主要過程。結垢往往是多種過程的共同作用結果,因此換熱面上的實際汙垢,常常是多種汙垢混合在一起的。

結垢不清洗的危害

（1）結垢使設備熱交換效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生產成本上升；

（2）結垢使換熱設備熱傳導工況惡化,傳熱面超溫過熱,引發鼓皰、裂紋、爆管等安全事故；

（3）結垢會引發垢下腐蝕損傷,造成設備穿孔洩漏,縮短設備使用壽命結垢會使生產工藝不穩,影響產品品質,引發質量事故。

為保證產品質量和生產安全，必須定期對換熱器進行除垢清洗。

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換熱器清洗方式的選擇

根據清洗方法的不同,主要清洗方法為物理清洗和化學清洗。

化學清洗

化學清洗是通過化學清洗液產生某種化學反應，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。化學清洗不需要拆開換熱器，簡化了清洗過程，也減輕了清洗的勞動程度。其缺點是化學清洗液選擇不當時，會對清洗物基體腐蝕破壞，造成損失。

化學清洗方法

◉ 循環法：用泵強制清洗液循環，進行清洗。

◉ 浸漬法：將清洗液充滿設備，靜置一定時間。

◉ 浪湧法：將清洗液充滿設備，每隔一定時間把清洗液從底部卸出一部分，再將卸出的液體裝回設備內以達到攪拌清洗的目的。

化學循環法清洗步驟：

化學循環法示意圖

（1）隔離設備，並把換熱器內的水排放乾淨。

（2）用高壓水清洗管道雜質並封閉系統。

（3）隔離閥和交換器之間裝球閥，接上輸送泵和導管，清洗劑從換熱器的底部泵入，從頂部流出。

（4）注入所需要的清洗劑，反覆循環清洗。

（5）隨時排出氣體並注入適當的水。

（6）使用PH 試紙測定清洗劑的有效性。

（7）回收清洗溶液並用清水反覆衝洗至PH呈中性。

物理清洗

物理清洗是藉助各種機械外力和能量使汙垢粉碎、分離並剝離離開物體表面，從而達到清洗的效果。物理清洗方式都有一個共同點：高效、無腐蝕、安全、環保。其缺點是在清洗結構複雜的設備內部時其作用力有時不能均勻達到所有部位而出現「死角」。

常見的方法有，超聲波除垢、PIG清管技術、電場除垢技術等。

高壓水噴射清洗

利用柱塞泵產生的高壓水經過特殊噴嘴噴向垢層，除垢徹底、效率高，但是其裝機容器裡大、耗水多。

超聲波除垢

主要是利用超聲波聲場處理流體，使流體種的成垢物質在超聲場作用下，其物理形態和化學性能發生一系列變化，使之分散、粉碎、鬆散、鬆脫而不易附著管壁形成的積垢。

管道內移動式除垢機具除垢

新型管道內移動式除垢機具效率較高，質量好，適用於油氣輸送管道及化工液體和水輸送管道的除垢。

按驅動方式不通過，典型的管道內移動式除垢機具分為：A.電力驅動移動式除垢機具；B.液力驅動移動式除垢機具；C.壓縮空氣驅動移動式除垢機具。

機械清洗

它是靠機械作用提供一種大於汙垢粘附力的力而使汙垢從換熱面上脫落。這種方法可以除去化學方法不能除去的碳化汙垢和硬質垢，但要清理乾淨管內垢層一般需要5-6遍，有時多達10遍，清管效率低，質量差。

微生物清洗

微生物清洗是利用微生物將設備表面附著的油汙分解，使之轉化為無毒無害的水溶性物質的方法。這種清洗把汙染物(如油類)和有機物徹底分解，是一種真正意義上的環保型清洗技術。

物理清洗和化學清洗都存在著各自的優缺點,又具有很好的互補性。在實際應用過程中,通常都是把兩者結合起來使用,以獲得更好的清洗效果。

對化學清洗方法而言，清洗劑的選擇對清洗效果有顯著影響。

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清洗劑的選擇

工業清洗劑的選用原則

➱良好的去汙能力;

➱對清洗對象無不良影響;

➱質量穩定;

➱價格低廉。

常用的化學清洗劑

（1）利用溶解作用去汙的清洗劑（包括水和有機溶劑）；

（2）利用表面活性作用去汙的表面活性劑清洗劑（如陽離子、陰離子、非離子及兩性離子表面活性劑）；

（3）利用化學反應作用去汙的化學清洗劑（如酸、鹼、鹽、氧化劑等）。

換熱器清洗藥劑的選擇方法

清洗換熱器時首先確定好清洗部位，確定好換熱器材料，取樣分析後，根據換熱器材質及結垢程度選擇試劑。

➱ 對於碳鋼材質以碳酸鹽垢及鐵鏽為主時,一般選擇鹽酸做主酸洗液效果較好,出於安全考慮也可選擇有機酸氨基磺酸做為主洗酸劑;

➱ 對於不鏽鋼來說一般選擇硝酸為最佳清洗酸劑,同樣出於安全角度考慮式根據實際情況也可選擇酸性溫和的氨基磺酸作為主洗酸劑。

➱ 清洗銅材料換熱器時候,一定要注意是哪種銅材質。

黃銅尤其要注意,黃銅主要成分為銅,其次鋅的含量相當高,為了防止脫鋅現象發生,對酸洗液選擇儘可能濃度較低,一般緩蝕劑同時保護銅、鋅兩種金屬效果較差。故在操作過程中採取溫和清洗方式,即低濃度、短時間、小流速,常溫清洗比較好。

一般緩蝕劑選擇Lan-826即可,對於其他助劑,如表面活性劑、黏泥剝離劑、發泡劑等可根據清洗劑選擇原則結合具體情況選擇。在一些特殊情況下,主要是指清洗材料可能存在缺陷或者比較薄或者其他的特殊情況時,應慎重考慮選擇藥劑。

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板式換熱器清洗方法

板片的清洗方法有三種，即反衝法(不拆開清洗)，手工清洗法(拆開清洗)，和化學清洗法(不拆開清洗)。

清洗方式

（1）手工清洗法。換熱板片結垢厚度很薄而不溶於水時，則可拆開，逐片用有壓力的水(0.1～0.2MPa)或用帶水的低壓蒸汽進行噴射衝刷處理，對於用水很難衝刷的沉積物，則可用軟纖維刷子、鬃毛刷來洗刷。

（2）化學清洗法。換熱板片表面，尤其是介質流動的死角處，有較硬的沉積物(氧化物或碳化物)，用手工清洗法是很難解決的，可根據換熱板片的材質而採取不同的化學溶劑來清洗。

清洗劑的選擇

目前一般採用的是酸洗，它包括有機酸和無機酸。有機酸主要有：草酸、甲酸等。無機酸主要有：鹽酸、硝酸等。

清洗流程

（1）衝冼：酸洗前，先對換熱器進行開式衝洗，使換熱器內部沒有泥、垢等雜質，這樣既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

（2）將清洗液倒人清洗設備，然後再注入換熱器中。

（3）酸洗：將注滿酸溶液的換熱器靜態浸泡2h。然後連續動態循環3～4 h。其間每隔0.5h。

進行正反交替清洗。酸洗結束後，若酸液pH值大於2，酸液可重複使用，否則，應將酸洗液稀釋中和後排掉。

（4）鹼洗：酸洗結束後，用NaOH，Na，PO ，軟化水按一定的比例配製好，利用動態循環的方式對換熱器進行鹼洗，達到酸鹼中和，使換熱器板片不再腐蝕。

（5）水洗：鹼洗結束後，用清潔的軟化水．反覆對換熱器進行衝洗0．5 h，將換熱器內的殘渣徹底衝洗乾淨。

（6）記錄：清洗過程中，應嚴格記錄各步驟的時間，以檢查清洗效果。

總之，清洗結束後，要對換熱器進行打壓試驗。合格後方可使用。

預防結垢的措施

（1）運行中嚴把水質關，必須對系統中的水和軟化罐中的軟化水進行嚴格的水質化驗，合格後才能注人管網中。

（2）新的系統投運時，應將換熱器與系統分開，進行一段時間的循環後，再將換熱器並人系統中．以避免管網中雜質進入換熱器。

（3）在整個系統中，除汙器和過濾器應當進行不定期的清理外，還應當保持管網中的清潔，以防止換熱器堵塞。