管殼式換熱器換熱失效的原因及應對措施

 金慧
           

（黑化集團造氣廠空分車間，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保養的實例說明了解決這個問題的應對措施。
    關鍵詞：管殼式換熱器；熱交換；腐蝕；泄漏；應對措施
    中圖分類號：TQ 051.5文獻標識碼：A文章編號：1004-0935（2011）12-1281-03管殼式換熱器結構堅固，耐高溫高壓，適應性強，操作彈性大，不僅能單獨使用，而且在工業生產中能和各類壓縮機相匹配使用，使壓縮機排出的高溫高壓氣體與低溫介質通過它進行換熱，生產出滿足工藝工況所需的原料氣體，如果換熱效果不好，將影響到生產的連續穩定。
    1·管殼式換熱器的結構與原理
    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。當進行熱質交換時一種流體由管程進入換熱器管內流動，另一種流體由殼接管進入管束和殼體之間的間隙（殼程）內流動。依靠兩種流體的溫差通過管壁進行換熱，管束的表面積就是換熱面積。
    2·傳熱基本方程：

              
    當兩物體間存在溫差時，熱量總是從高溫物體流向低溫物體，該溫差即為傳熱推動力;換熱器單位時間內所能交換的熱量稱為傳熱速率;熱量通過的冷熱壁面為傳熱面.在實際生產中換熱器的熱推動力、傳熱速率、換熱面積都為設計中已設定的值，基本不會有變動，而唯有熱阻R隨著使用時間變化。當R增加時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）換熱介質中的懸浮顆粒（如細小的泥沙、塵土、不容鹽類）等流經換熱器表面時容易形成污垢。
    （2）循環水中的鐵細菌將溶于水的Fe2+鐵離子轉化為不溶于水的Fe 2O3水合物，在水中形成沉淀。
    （3）藍藻、綠藻、硅藻等在金屬表面塊狀生長，堵塞換熱器的管路，減少水流量，從而降低換熱效率。
    （4）循環水在循環系統中隨著水分的蒸發，水中溶解的鹽類(如碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽)的濃度會增高。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，使管端與管板間產生縫隙，最終導致換熱器管束、管板、殼體、封頭損壞，嚴重時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備。
    5·管殼式換熱器的維護與保養
    （1）在流體的入口處設置過濾裝置，并進行水質處理。減少循環水在換熱器生物粘泥、結垢、腐蝕。
    （2）對管束、管板之間的連接失效重新脹接、焊接、脹焊接進行補救。
    （3）對已經泄漏的管子，可以采用堵管法作為應急修復措施，一般情況下堵管總數量不得超過10%泄漏管子較多時應該換管。
    （4）掌握易污部位，致污物，污垢的程度制定維護保養制度。
    （5）當環境溫度低于0℃時，應將換熱器內的水排凈以免凍裂。
    （6）進行必要的化學清洗。
    6·管殼式換熱器的維護保養實例
    黑化集團造氣廠12000/24000空分系統采用冰機制冷給原料空氣壓縮機的原料空氣制冷。2007年4月發現冰機制冷機組的換熱效果不好，及時抽真空，結果換熱效果依舊不佳。分析認為是循環水中的礦物雜質等雜質腐蝕了管束或產生了熱阻性沉淀物和泥渣等影響了換熱，決定對其進行清洗，清洗后換熱效果立即恢復了正常。
    6.1刷洗法
    拆下與蒸發器冷凝器相連的管線。卸下封頭，放出清洗回路中水側的水，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，一邊旋轉一邊推進徹底清洗每一根管子。將鐵銹、泥渣類松散的物質徹底洗去，直到目測無顆粒雜質存在時，結束清洗。   6.2酸洗法
    在刷洗法的基礎上，將酸清洗槽、清洗泵、換熱器組成一個閉合回路，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清洗去污，2～3 h左右用pH試紙測pH值。使其維持在1以下，當pH值在0.5 h內趨于穩定并且清洗系統內沒有氣體放出，結束酸洗，再用清水沖洗。沖洗后循環添加“鈍化預膜劑“進行鈍化處理。用以提高銅管束的耐腐蝕性。待整個系統溶液濃度混合均勻后停止循環。浸蝕2～3 h，將鈍化液排出系統。然后用中和處理劑中和，排出液pH值達到6～7時，清洗結束。
    7·結束語大多數管殼式換熱器結垢、堵塞、腐蝕后，不僅影響換熱效果，甚至影響正常生產。增加了企業的運行成本。但是經過及時合理的處理，能解決換熱器換熱不佳問題。并為今后維護與保養提供借鑒與指導的方法。
參考文獻：
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