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板式换热器整体清洗的试验

 

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板式换热器整体清洗的试验

全红

(南宁职业技术学院,广西南宁530008)

包钢炼钢厂连铸水处理泵站使用板式换热器来冷却精炼炉、结晶器和连铸设备水系统的设备,由于板式换热器冷却面采用工业水,板式换热器在冷却过程中工业水,黄河水水源浊度季节性变化比较大,浊度经常性偏高使板式换热器水流道缝隙变小,水中泥砂极易堵塞流而结垢,这样板式换热器冷却效率降低,影响设备冷却水的温降,停浇现象屡次出现,造成重大的生产和经济损失,因此,做好板式换热器的清洗是连铸生产设备管理的重要工作。
基于上述原因,我们不得不在铸机停浇时间时把板式换热器解体清洗泥垢,由于间隔时间短,采用机械清洗的方式是拆开板式换热器一片片清洗,在清洗过程中发现以下弊病。
1)因为黄河工业水钙、镁离子比较高,在高温下板式换热器的工业水面结的垢比较硬,如果用铁刷一片片刷,这样工人的工作强度加大,而且板片经常会出现划伤,刷后更容易挂垢;清洗效果不大。
2)清洗时必须将换热器拆开,在拆装过程中容易损害垫片,常常出现因为组装过紧而引起金属板或垫片损坏,或是由于组装得不够紧而发生泄漏。造成金属板之间的介质外泄现象,连铸设备水使用除盐水冷却,板式换热器常常出现内漏现象,除盐水窜入工业水中,增加除盐水成本和板式换热器备件大量损耗,也增加了设备费用。
3)经常拆卸板式换热器,会使金属板两端的悬挂凹口变形,凹口处的变形会引起金属板间发生不对中,这样金属板极容易变形,当水流经板式换热器时,会影响水流速度,加剧板式换热器的结垢与腐蚀,见图1。板式换热器是用薄金属板(一般为不锈钢)压制成具有一定形状波纹的换热板片,然后加密封胶垫叠装而成的一种换热器。主要由传热片、密封胶垫、夹紧螺栓、压紧板、整机框架等零部件组成。冷热介质通过相邻换热板片流经各自通道,中间通过一层薄换热板片进行换热,因此,高效节能,换热系数高,也极易结垢;同时板式换热器内部流通孔径小,结垢后使内部通道截面变小甚至堵塞,造成板式换热器换热效率降低,从而影响生产的正常进行和设备的安全,因此,板式换热器应定期进行化学清洗,除掉污垢,以保证板式换热器的高效换热和生产的正常进行。



1·清洗液的选择
根据换热器材质、结垢特点及水垢成分分析得出:
1)因为换热器材质为不锈钢,清洗液的选择非常重要,如使用盐酸为清洗液.容易对板片产生强腐蚀,缩短换热器的使用寿命。
2)换热器流通面积小,内部结构复杂,清洗液在使用过程中不能产生沉淀,否则不易排放。
3)板式换热器上水垢的主要成分为钙镁碳酸盐和铁的氧化物。通过反复试验发现,选择甲酸这种有机酸作为清洗剂效果最佳。甲酸与水垢反应后生成易于排放的络合物溶液,同时在甲酸清洗液中加人缓冲剂和表面活性剂,可有较好的清洗效果,并可最大限度地减少清洗液对板片的腐蚀。
经过反复试验配置出酸洗液的浓度:甲酸81.0%、水17.0%、缓冲剂1.2%、表面活性剂0.8%,为板式换热器的整体清洗做准备。
2·清洗除垢的基本原理
1)溶解作用:酸溶液容易与钙镁碳酸盐水垢发生反应,生成易溶化合物,使水垢溶解。
2)剥离作用:酸溶液能溶解金属表面的氧化物,破坏与水垢的结合,从而使附着在金属氧化物表面的水垢剥离,并脱落下来。
3)气掀作用:酸溶液与钙镁碳酸盐水垢发生反应后产生大量的二氧化碳。二氧化碳气体在溢出过程中,对于难溶或溶解较慢的水垢层,具有一定的掀动力,使水垢从换热器受热表面脱落下来。
4)疏松作用:对于含有硅酸盐和硫酸盐混合水垢,由于钙镁碳酸盐和铁的氧化物在酸溶液中溶解,残留的水垢会变得疏松,很容易被流动的酸溶液冲刷下来。
首先把要冲洗的板式换热器打压,压力达到设备规定标准值,证明设备没有内漏,可以进行整体清洗。
把准备好的板式换热器按冷进、冷出、清洗泵、清洗水箱的顺序进行连接,这与换热水流方向正好相反,这样有助于堵塞的颗粒在反方向力的作用下清洗出来,这套系统安装为闭路循环系统,如图2。



清洗开始水箱里注入澄清水,对板式换热器进行循环清洗,待换热器内部泥砂冲洗干净后,这样既能提高酸洗的效果,也可降低酸洗的耗酸量。
水箱水更换为清洗药剂,进行循环清洗。酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行;酸洗时间为先静态浸泡2h,然后动态循环3~4h。酸洗结束后,若酸液pH值大于2,酸液可重复使用,否则,应将酸洗液稀释中和后排掉。
水洗:酸洗洗结束后,用清洁的除盐水。反复对换热器进行冲洗0.5h,将换热器内的残渣彻底冲洗干净。
钝化处理:酸洗结束后,板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落,暴露出崭新的金属,极易腐蚀,因此在酸洗后,对换热器板片进行钝化处理,向循环系统内添加适量钝化预膜剂,循环均匀后使pH控制在8~9之间,钝化预膜剂的使用量按清洗剂循环水量计算,1t水加钝化预膜剂10kg[1]。这样金属表面形成一种钝化膜,起着保护板式换热器和防止板式换热器进一步腐蚀的作用。
为了加强设备运行管理,减少板式换热器的结垢速度,在日常运行中应严把水质关。运行人员必须对系统的工业冷却水进行严格的水质化验,水质合格后才能循环水系统。中心化验室应加强监督,不定期抽查,以保证工业补水水质合格。
换热器投运前,应与设备水系统分离,为避免板式换热器内通道堵塞,在管道入口安装过滤器,工业水循环一段时间后,将过滤器和滤网中的杂质彻底清除干净,再并入除盐水系统运行[2],并且要对过滤器进行日常点检工作,做好清洗过滤器的长短周期点检及清洗工作。
在铸机停浇或检修时,要控制除盐水系统的压力,跟生产车间互相配合,不允许长时间只关阀门不停水,防止板式换热器因为压力过高损坏垫片,另外,由于铸机检修,使除盐水闭路系统中氧的含量增加,换热器表面的氧腐蚀不可避免,特别是在停运期间,氧腐蚀极为严重,会形成铁氧化物。这些铁氧化物与换热器表面的水垢结合后会形成巧克力色的水垢片,严重堵塞换热器的流通截面,影响换热效果[3]。
经过几年来的生产运行和维护,板式换热器的整体清洗方法得到了广泛的应用推广,降低了全厂的备品备件的费用,减少工人的劳动强度,缩短板式换热器的解体清洗时间,确保连铸生产的顺利完成。实践证明,连铸生产中只有加强科学设备管理,采用先进科学技术和手段,才能保证生产的顺利进行,为完成公司生产任务和整体目标提供了条件。
参考文献
[1]吴晋英,黄长山,徐会武,等.中央空调风机盘管的拆卸清洗[J].清洗世界,2008,24(6):27-28.
[2]蒋白懿.简明建筑设备安装手册[M].北京:化学工业出版社,2009:263-264.
[3]周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2004:40-41.

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