換熱器發(fā)生結(jié)垢的原因分析及處理方法

發(fā)布時(shí)間：2009-12-11 瀏覽：2771

      換熱器是煉油廠常減壓車間應(yīng)用廣泛的冷換設(shè)備，工廠每年因處理換熱器的結(jié)垢而耗資巨大，問題嚴(yán)重時(shí)還會影響安全生產(chǎn)的進(jìn)行。根據(jù)結(jié)垢層沉積的機(jī)理，可將污垢分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等。

　　1)顆粒污垢：懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚。這種污垢也包括較大固態(tài)微粒在水平換熱面上因重力作用形成的沉淀層，即所謂沉淀污垢和其他膠體微粒的沉積。

　　2)結(jié)晶污垢：溶解于流體中的無機(jī)鹽在換熱表面上結(jié)晶而形成的沉積物，通常發(fā)生在過飽和或冷卻時(shí)。典型的污垢如冷卻水側(cè)的碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅結(jié)垢層。

　　3)化學(xué)反應(yīng)污垢：在傳熱表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的污垢，傳熱面材料不參加反應(yīng)，但可作為化學(xué)反應(yīng)的一種催化劑。

　　4)腐蝕污垢：具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。通常，腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的pH值。

　　5)生物污垢：除海水冷卻裝置外，一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產(chǎn)生粘泥，而粘泥反過來又為生物污垢的繁殖提供了條件，這種污垢對溫度很敏感，在適宜的溫度條件下，生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。

　　6)凝固污垢：流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當(dāng)水低于冰點(diǎn)而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。

　　防止結(jié)垢的技術(shù)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1)防止結(jié)垢形成；2)防止結(jié)垢后物質(zhì)之間的粘結(jié)及其在傳熱表面上的沉積；3)從傳熱表面上除去沉積物。

　　防止結(jié)垢采取的措施包括以下幾個(gè)方面：

　　1設(shè)計(jì)階段應(yīng)采取的措施

　　在換熱器的設(shè)計(jì)階段，考慮潛在污垢時(shí)的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮如下6個(gè)方面：1)換熱器容易清洗和維修(如板式換熱器)；2)換熱設(shè)備安裝后，清洗污垢時(shí)不需拆卸設(shè)備，即能在工作現(xiàn)場進(jìn)行清洗；3)應(yīng)取最少的死區(qū)和低流速區(qū)；4)換熱器內(nèi)流速分布應(yīng)均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻(如折流板區(qū))；5)在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢；6)應(yīng)考慮換熱表面溫度對污垢形成的影響。

　　2運(yùn)行階段污垢的控制

　　1)維持設(shè)計(jì)條件由于在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，采用了過余的換熱面積，在運(yùn)行時(shí)，為滿足工藝需要，需調(diào)節(jié)流速和溫度，從而與設(shè)計(jì)條件不同，然而應(yīng)通過旁路系統(tǒng)盡量維持設(shè)計(jì)條件(流速和溫度)以延長運(yùn)行時(shí)間，推遲污垢的發(fā)生。2)運(yùn)行參數(shù)控制在換熱器運(yùn)行時(shí)，進(jìn)口物料條件可能變化，因此要定期測試流體中結(jié)垢物質(zhì)的含量、顆粒大小和液體的pH值。3)維修措施良好換熱設(shè)備維修過程中產(chǎn)生的焊點(diǎn)、劃痕等可能加速結(jié)垢過程形成，流速分布不均可能加速腐蝕，流體泄漏到冷卻水中，可為微生物提供營養(yǎng)，對空氣冷卻器周圍空氣中灰塵缺少排除措施，能加速顆粒沉積和換熱器的化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢的形成。用不潔凈的水進(jìn)行水壓試驗(yàn)，可引起腐蝕污垢的加速形成。4)使用添加劑針對不同類型結(jié)垢機(jī)理，可用不同的添加劑來減少或消除結(jié)垢形成。如生物滅劑和抑制劑、結(jié)晶改良劑、分散劑、絮凝劑、緩蝕劑、化學(xué)反應(yīng)抑制劑和適用于燃燒系統(tǒng)中防止結(jié)垢的添加劑等。5)減少流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度通常，結(jié)垢隨著流體中結(jié)垢物質(zhì)濃度的增加而增強(qiáng)，對于顆粒污垢可通過過濾、凝聚與沉淀來去除；對于結(jié)疤類物質(zhì)，可通過離子交換或化學(xué)處理來去除；紫外線、超聲、磁場、電場和輻射處理紫外線對殺死細(xì)菌非常有效，超強(qiáng)超聲可有效抑制生物污垢，現(xiàn)在的研究還有磁場、電場和輻射處理裝置，結(jié)論有待進(jìn)一步研究。

　　3化學(xué)或機(jī)械清洗技術(shù)

　　化學(xué)清洗技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的方法，有時(shí)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，也能進(jìn)行清洗，但其主要缺點(diǎn)是化學(xué)清洗液不穩(wěn)定，對換熱器和連結(jié)管處有腐蝕。機(jī)械清洗技術(shù)通常用在除去殼側(cè)的污垢，先將管束取出，沉浸在不同的液體中，使污垢泡軟、松動，然后用機(jī)械方法除去垢層。

　　4機(jī)械在線除垢技術(shù)

　　1)使用磨粒在流體中加入固體顆粒來摩擦換熱器表面，以清除污垢，但對換熱器表面易產(chǎn)生腐蝕。2)海綿膠球連續(xù)除垢主要應(yīng)用于電站凝汽器中冷卻水側(cè)的污垢清除，海綿膠球在換熱器管內(nèi)通過泵打循環(huán)，膠球比管子直徑略大，通過管子的每只膠球輕微地壓迫管壁，在運(yùn)動中擦除沉積物。3)自動刷洗換熱器管道刷洗設(shè)施由2個(gè)外罩和1個(gè)尼龍刷組成，外罩安裝在每根管的兩端，改變水流方向可使刷子沿管道前后推進(jìn)刷洗。水流換向可使刷子沿管道前推刷洗。水流換向由壓縮空氣驅(qū)動并定時(shí)控制聯(lián)結(jié)在管道上的四通閥來完成。