管殼式換熱器換熱失效的原因及應(yīng)對(duì)措施

 金慧
           

（黑化集團(tuán)造氣廠空分車(chē)間，黑龍江齊齊哈爾161041）
   

 摘要：闡述了管殼式換熱器在化工生產(chǎn)中的重要性，分析了換熱失效的后果和原因，并以刷洗法和酸洗法兩種維護(hù)保養(yǎng)的實(shí)例說(shuō)明了解決這個(gè)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施。
    關(guān)鍵詞：管殼式換熱器；熱交換；腐蝕；泄漏；應(yīng)對(duì)措施
    中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 051.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-0935（2011）12-1281-03管殼式換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，耐高溫高壓，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，不僅能單獨(dú)使用，而且在工業(yè)生產(chǎn)中能和各類(lèi)壓縮機(jī)相匹配使用，使壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體與低溫介質(zhì)通過(guò)它進(jìn)行換熱，生產(chǎn)出滿(mǎn)足工藝工況所需的原料氣體，如果換熱效果不好，將影響到生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。
    1·管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)與原理
    管殼式換熱器又名為列管式換熱器，主要由管束、管板、折流板、外殼和封頭等部件組成，管束依靠焊接、脹接、脹焊接牢牢地固定在管板上，管板和外殼連接在一起。在換熱器的封頭上裝有流體的出口和入口。當(dāng)進(jìn)行熱質(zhì)交換時(shí)一種流體由管程進(jìn)入換熱器管內(nèi)流動(dòng)，另一種流體由殼接管進(jìn)入管束和殼體之間的間隙（殼程）內(nèi)流動(dòng)。依靠?jī)煞N流體的溫差通過(guò)管壁進(jìn)行換熱，管束的表面積就是換熱面積。
    2·傳熱基本方程：

              
    當(dāng)兩物體間存在溫差時(shí)，熱量總是從高溫物體流向低溫物體，該溫差即為傳熱推動(dòng)力;換熱器單位時(shí)間內(nèi)所能交換的熱量稱(chēng)為傳熱速率;熱量通過(guò)的冷熱壁面為傳熱面.在實(shí)際生產(chǎn)中換熱器的熱推動(dòng)力、傳熱速率、換熱面積都為設(shè)計(jì)中已設(shè)定的值，基本不會(huì)有變動(dòng)，而唯有熱阻R隨著使用時(shí)間變化。當(dāng)R增加時(shí)就影響了換熱器的換熱能力，例如管束上的污垢就能增加熱阻R，影響到換熱器的換熱效果。
    3·換熱器管束上污垢的形成原因
    （1）換熱介質(zhì)中的懸浮顆粒（如細(xì)小的泥沙、塵土、不容鹽類(lèi)）等流經(jīng)換熱器表面時(shí)容易形成污垢。
    （2）循環(huán)水中的鐵細(xì)菌將溶于水的Fe2+鐵離子轉(zhuǎn)化為不溶于水的Fe 2O3水合物，在水中形成沉淀。
    （3）藍(lán)藻、綠藻、硅藻等在金屬表面塊狀生長(zhǎng)，堵塞換熱器的管路，減少水流量，從而降低換熱效率。
    （4）循環(huán)水在循環(huán)系統(tǒng)中隨著水分的蒸發(fā)，水中溶解的鹽類(lèi)(如碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽)的濃度會(huì)增高。部分因飽和而析出，又在換熱器換熱表面受熱分解生成沉淀。
    4·管殼式換熱器上污垢的危害
    由于沉淀物的積累，不僅使換熱器換熱失效，而且腐蝕管束，使管端與管板間產(chǎn)生縫隙，最終導(dǎo)致?lián)Q熱器管束、管板、殼體、封頭損壞，嚴(yán)重時(shí)兩種流體混合而破壞正常操作。甚至不能使用而需要換新設(shè)備。
    5·管殼式換熱器的維護(hù)與保養(yǎng)
    （1）在流體的入口處設(shè)置過(guò)濾裝置，并進(jìn)行水質(zhì)處理。減少循環(huán)水在換熱器生物粘泥、結(jié)垢、腐蝕。
    （2）對(duì)管束、管板之間的連接失效重新脹接、焊接、脹焊接進(jìn)行補(bǔ)救。
    （3）對(duì)已經(jīng)泄漏的管子，可以采用堵管法作為應(yīng)急修復(fù)措施，一般情況下堵管總數(shù)量不得超過(guò)10%泄漏管子較多時(shí)應(yīng)該換管。
    （4）掌握易污部位，致污物，污垢的程度制定維護(hù)保養(yǎng)制度。
    （5）當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)將換熱器內(nèi)的水排凈以免凍裂。
    （6）進(jìn)行必要的化學(xué)清洗。
    6·管殼式換熱器的維護(hù)保養(yǎng)實(shí)例
    黑化集團(tuán)造氣廠12000/24000空分系統(tǒng)采用冰機(jī)制冷給原料空氣壓縮機(jī)的原料空氣制冷。2007年4月發(fā)現(xiàn)冰機(jī)制冷機(jī)組的換熱效果不好，及時(shí)抽真空，結(jié)果換熱效果依舊不佳。分析認(rèn)為是循環(huán)水中的礦物雜質(zhì)等雜質(zhì)腐蝕了管束或產(chǎn)生了熱阻性沉淀物和泥渣等影響了換熱，決定對(duì)其進(jìn)行清洗，清洗后換熱效果立即恢復(fù)了正常。
    6.1刷洗法
    拆下與蒸發(fā)器冷凝器相連的管線。卸下封頭，放出清洗回路中水側(cè)的水，把軟毛刷裝在1/8″口徑的管子上，并在刷子端的管上鉆一些小孔。把管子的另一端接水龍頭，一邊旋轉(zhuǎn)一邊推進(jìn)徹底清洗每一根管子。將鐵銹、泥渣類(lèi)松散的物質(zhì)徹底洗去，直到目測(cè)無(wú)顆粒雜質(zhì)存在時(shí)，結(jié)束清洗。   6.2酸洗法
    在刷洗法的基礎(chǔ)上，將酸清洗槽、清洗泵、換熱器組成一個(gè)閉合回路，在酸清洗槽中添加鹽酸溶液，并在溶液中添加鐵和銅的緩蝕劑循環(huán)清洗去污，2～3 h左右用pH試紙測(cè)pH值。使其維持在1以下，當(dāng)pH值在0.5 h內(nèi)趨于穩(wěn)定并且清洗系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有氣體放出，結(jié)束酸洗，再用清水沖洗。沖洗后循環(huán)添加“鈍化預(yù)膜劑“進(jìn)行鈍化處理。用以提高銅管束的耐腐蝕性。待整個(gè)系統(tǒng)溶液濃度混合均勻后停止循環(huán)。浸蝕2～3 h，將鈍化液排出系統(tǒng)。然后用中和處理劑中和，排出液pH值達(dá)到6～7時(shí)，清洗結(jié)束。
    7·結(jié)束語(yǔ)大多數(shù)管殼式換熱器結(jié)垢、堵塞、腐蝕后，不僅影響換熱效果，甚至影響正常生產(chǎn)。增加了企業(yè)的運(yùn)行成本。但是經(jīng)過(guò)及時(shí)合理的處理，能解決換熱器換熱不佳問(wèn)題。并為今后維護(hù)與保養(yǎng)提供借鑒與指導(dǎo)的方法。
參考文獻(xiàn)：
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