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板式换热器防污除垢清洗方法

板式换热器是由一系列具有W形或人字形等波纹结构的金属板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板及压紧螺柱和螺母等零部件组成,结构如图1所示。与管壳式换热器相比,具有结构紧凑、占地面积小、换热效率高、拆洗方便等优点。因此,板式换热器在很多领域得到了广泛的应用,比如石油、化工、冶金、食品及电力等行业。由于板式换热器内流通面积小,内部结构复杂,流道狭窄(一般只有3~4 mm),在使用过程中水处理设备运行不当、水质控制不合格,长期下来就会就容易结垢产生堵塞,造成板式换热器的换热效率降低、增加能耗,会影响产品质量和产量,严重时可能造成换热器损坏,甚至影响整个系统的运行。因此,板式换热器的防除垢也成了一种必然趋势。
目前常用的防除垢技术有机械清洗法、化学清洗法、超声波除垢法和表面工程技术等。
机械清洗法
机械清洗法是一种常用的清除换热设备污垢的方法。它的特点是可以清除化学清洗法不能除去的碳化污垢和硬质污垢,且对钢材的损耗很小。不足之处是,清洗过程中要将换热器拆开,还容易出现流道错位、板片变形、密封垫片老化速度加快或板片间距变小等现象,导致板式换热器使用寿命缩短。同时,清洗时间较长,而且还不能完全、彻底地除垢。
化学清洗法
化学清洗法分为酸洗和碱洗。目前主要采用酸洗,普遍采用的酸洗剂包括有机酸和无机酸两大类。其中,有机酸主要有:甲酸、柠檬酸、草酸等。无机酸主要有:硝酸、盐酸、氢氟酸类等。通过实验研究发现,选择甲酸和草酸作为酸洗剂效果较好,因为其对板片腐蚀较小。
化学清洗法即在流体中加入酸洗剂,使其和污垢发生化学反应,溶解板片表面的污垢,使污垢从换热面上松脱剥落并清除的方法。化学清洗法的优点为:不需要将板式换热器拆开,工作和除垢过程可以同时进行;可以清洗到机械清洗法清洗不到的地方;与机械清洗法相比,劳动强度低,除垢和阻垢同时进行。但是化学清洗法也存在一些缺点:首先,对碳类污垢去除效果不理想;其次,在清洗过程中由于操作不当或酸洗剂使用不当,会对换热器造成腐蚀;最后,对清洗后的废液处理不当,容易造成环境污染。
板式换热器防除垢清洗
超声波技术
超声波防除垢技术是依靠超声波的空化效应、活化效应、剪切效应及抑制效应这4个作用来达到除垢效果的,除垢原理如图2所示。超声波技术具有在线防除垢的特点,提高了对污垢的治理效益,进而提高能源利用率、节约能源、减轻环境污染。
表面工程技术
换热器设计过程中换热面材料的选取及表面处理方式的选择也是防垢的主要方法之一。最大污垢沉积量往往发生于具有较高表面能的换热面,而表面能较低的表面和污垢的黏合强度则较弱,容易脱落。因此,降低换热器表面的表面能将显著减少污垢的沉积。因此在选择板片材料的时候进行有目的的选择,也可以采用表面处理技术,改变表面的物理和化学性能,以减少污垢的沉积。国内外学者对此做了大量研究工作,采用涂层技术对换热器的传热面进行改性,制备了不同防垢涂层,比如,类金刚石涂层和等离子体化学气相沉积涂层等。
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