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）流體的流動速度。流體的流速可通過對傳熱傳質(zhì)的影響和機(jī)械作用力使結(jié)垢受到影響，該影響過程非常復(fù)雜。事實(shí)上，流速對不同類型結(jié)垢產(chǎn)生的影響是不同的，對不同類型換熱設(shè)備結(jié)垢的影響程度也不相同。在換熱器中，流速對污垢的影響應(yīng)該同時考慮其對污垢沉積和污垢剝蝕的影響，對于所有各類污垢，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)就能耗和污垢兩個方面來綜合考慮。

（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影響金屬表面的腐蝕；若含有微生物和養(yǎng)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(shù)決定該界面溫度。化學(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導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)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(dǎo)致污垢增長率升高。

（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：指在過飽和流動的液體中溶解的無機(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*常見的積垢，在水冷卻系統(tǒng)中，由于水中過飽和的鈣，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過程對形成該類污垢是一個主要過程，結(jié)垢往往是多種過程的共同作用結(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。

不過為了研究的簡化，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，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清洗較低硬度的污垢。

3.2化學(xué)清洗

化學(xué)清洗是通過化學(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。

此方法清洗時間短，操作簡單，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(xiàn)場完成，勞動強(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)清洗可以不用拆開設(shè)備，對于不能拆開的管殼式換熱設(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，溫度和時間，*后應(yīng)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(jī)械外力和能量使污垢粉碎，分離并剝離離開物體表面，從而達(dá)到清洗的效果。常見的方法有，超聲波除垢，PIG清管技術(shù)，電場除垢技術(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，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)，由于流體的流動和氣體的攪拌作用，大大增加了顆粒的碰撞和生長機(jī)會。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1F（26.8Ah）電量時，理論上可溶出9gAl3 ，同時可釋放出0.0224Nm3H2和O2，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DAF中所釋放的氣量。同時提高電流強(qiáng)度可獲得更小的氣泡，對于氣浮分離過程十分有利。

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。

多長時間清洗一次呢？

工業(yè)出產(chǎn)的過程中，有許多狀況會構(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)峻時冷卻水的流量缺乏和降壓都會使出產(chǎn)無法正常運(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)用這個方面了，比如說清潔，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)用時間過長，冷卻水水質(zhì)差等相似狀況時，這時候就該思考清潔了，清潔時須找專業(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(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(yīng)的機(jī)遇，加速氧化還原反應(yīng)。

常溫過濾式除氧屬化學(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5-10萬倍，可使水中的氧與鐵發(fā)生迅速徹底的氧化反應(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被攔截下來，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個月補(bǔ)充一次即可。(經(jīng)過除氧后的中增加了少量的鐵離子,一般為0.2-0.5mg/L，對于熱水鍋爐來說仍符合國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但對于蒸汽鍋爐或?qū)o水Fe2+有嚴(yán)格要求的給水除氧來說，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(yīng)生成Fe3O4，從而達(dá)到除氧目的。同時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)水無需加熱;

2. 占地、占空間小，安裝簡便，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)含有氧氣的水通過海綿鐵時，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)可隨時供水，可不需準(zhǔn)備時間，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，即可通過反沖洗排掉，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):新型海綿鐵過濾式除氧器在國內(nèi)推出已有數(shù)年時間，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，有時對系統(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