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換熱器結(jié)垢及清理和預(yù)防結(jié)垢的方法

作者:admin 瀏覽 738 發(fā)布時(shí)間 2019-12-12

 

1、結(jié)垢原因



(1)流體的流動(dòng)速度。流體的流速可通過(guò)對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響和機(jī)械作用力使結(jié)垢受到影響,該影響過(guò)程非常復(fù)雜。事實(shí)上,流速對(duì)不同類型結(jié)垢產(chǎn)生的影響是不同的,對(duì)不同類型換熱設(shè)備結(jié)垢的影響程度也不相同。在換熱器中,流速對(duì)污垢的影響應(yīng)該同時(shí)考慮其對(duì)污垢沉積和污垢剝蝕的影響,對(duì)于所有各類污垢,由于流速增大引起剝蝕率的增大較污垢沉積的速率更為顯著,所以污垢增長(zhǎng)率隨著流速的增大而減小。但是在實(shí)際運(yùn)行中,流速的增加將增大能耗,所以,流速并不是越高越好,應(yīng)就能耗和污垢兩個(gè)方面來(lái)綜合考慮。



(2)流體性質(zhì)。流體的性質(zhì)包括流體本身的性質(zhì)和不溶于流體或被流體夾帶的各種物質(zhì)的特性。在冷卻水系統(tǒng)中,水質(zhì)特性對(duì)污垢沉積起關(guān)鍵作用,若含有鹽和其他物質(zhì),可能因溫度或濃度的變化而結(jié)晶等;若含有不溶解氣體會(huì)影響金屬表面的腐蝕;若含有微生物和養(yǎng)分也對(duì)生物污垢有影響。



(3)傳熱壁面的溫度。流體溫度及其傳熱系數(shù)決定該界面溫度。化學(xué)反應(yīng)速度取決于溫度,生物污垢也取決于溫度,流體溫度的增加一般會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度和生物污垢速度的增大,從而對(duì)污垢的沉積量產(chǎn)生影響,導(dǎo)致污垢增長(zhǎng)率升高。



(4)換熱設(shè)備參數(shù)。一是換熱面材料:通常結(jié)垢情況與材料有很大關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),銅合金材料對(duì)生物污垢起抑制作用。而對(duì)于其他常用的碳鋼,不銹鋼而言,只是通過(guò)腐蝕產(chǎn)物的沉積而影響結(jié)垢,而如果采用耐蝕性能良好的石墨或陶瓷等非金屬材料,則不易發(fā)生結(jié)垢。二是換熱面狀態(tài):換熱面材料的表面質(zhì)量會(huì)影響污垢的形成和沉積,表面粗糙度越大,越有利于污垢的形成和沉積。三是換熱器結(jié)構(gòu):經(jīng)驗(yàn)表明,一般板式換熱器和螺旋板換熱器的抗垢性能要優(yōu)于管殼式換熱器。



2、污垢的類型



對(duì)于常用的換熱器而言,根據(jù)結(jié)垢機(jī)理,一般將污垢分為以下幾類:



(1)析晶污垢:指在過(guò)飽和流動(dòng)的液體中溶解的無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶而沉積于換熱器的表面所形成的污垢,就稱為析晶污垢。水垢是工業(yè)設(shè)備中*常見(jiàn)的積垢,在水冷卻系統(tǒng)中,由于水中過(guò)飽和的鈣,鎂鹽類由于溫度,pH等變化而從水中結(jié)晶沉積在換熱器表面,即形成了水垢。



(2)微粒型污垢:流體系統(tǒng)中懸浮的固體顆粒如砂粒,灰塵,炭黑,在換熱面上的積聚而形成的污垢。



(3)化學(xué)反應(yīng)污垢:加熱表面與流體之間,由于自氧化和聚合反應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)而造成的沉積物形成。



(4)腐蝕型污垢:由于流體具有腐蝕性或含有腐蝕性的雜質(zhì)而腐蝕換熱面,產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于換熱面上而形成污垢。



(5)生物型污垢:是由微生物群體及其排泄物與化學(xué)污染物,泥漿等組分粘附在換熱管,管道等壁面上形成的膠粘狀沉積物,稱生物型污垢。



(6)凝固污垢:在過(guò)冷的換熱面上,清潔液體或多組分溶液的高溶解組分凝固沉積而形成的污垢。



以上的分類只是表明了某個(gè)過(guò)程對(duì)形成該類污垢是一個(gè)主要過(guò)程,結(jié)垢往往是多種過(guò)程的共同作用結(jié)果而且相互影響,換熱面上的實(shí)際污垢中,常常是多種污垢混合在一起的。



不過(guò)為了研究的簡(jiǎn)化,有必要先就單一污垢進(jìn)行研究。



3、除垢措施



3.1機(jī)械清洗



機(jī)械清洗是提供一種大于污垢黏附力的力而去除附著在表面的污垢,這種清洗方法可以除去化學(xué)方法不能除去的碳化污垢和硬質(zhì)垢。機(jī)械清洗的方法可分為以下兩類:



(1)強(qiáng)力清洗。強(qiáng)力清洗法是利用噴射設(shè)備將介質(zhì)以極高的沖擊力噴入換熱器的管側(cè)和殼側(cè),起到除垢的目的。常見(jiàn)的強(qiáng)力清洗法有噴丸清洗,高壓水射流清洗,噴氣清洗,噴砂清洗,強(qiáng)力清管器等。其中的高壓水射流清洗多用于清除炭化垢或硬垢,而對(duì)于僅僅依靠沖擊力是不能去除而必須依靠熱量才能使其松動(dòng)的污垢,則使用蒸汽噴射清洗。



(2)軟機(jī)械清洗。這種清洗方法依靠插入物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng),與管子內(nèi)表面接觸,達(dá)到去除污垢的效果。



這種軟機(jī)械清洗也稱在線機(jī)械清洗。常見(jiàn)的方法有旋轉(zhuǎn)螺旋線法,液固流態(tài)化法,旋轉(zhuǎn)紐帶法,螺旋彈簧振動(dòng)法,海綿膠球在線清洗法等。插入物的型式多種多樣,其中的海綿膠球法是將直徑比管子內(nèi)徑稍大的海綿球擠入管內(nèi)以起到除垢的目的,還可以使用鋼絲刷來(lái)清洗較低硬度的污垢。



3.2化學(xué)清洗



化學(xué)清洗是通過(guò)化學(xué)清洗液的使用,產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng),使換熱器傳熱管表面的水垢和其他沉積物溶解,脫落或剝離。



此方法清洗時(shí)間短,操作簡(jiǎn)單,除垢徹底干凈,是目前使用*為廣泛,有效的清洗方法之一?;瘜W(xué)清洗可以在現(xiàn)場(chǎng)完成,勞動(dòng)強(qiáng)度比機(jī)械清洗低而且清洗更完全,可以清洗機(jī)械清洗所不能到達(dá)的地方,并可避免機(jī)械清洗對(duì)換熱面造成一定的機(jī)械損傷;而且化學(xué)清洗可以不用拆開(kāi)設(shè)備,對(duì)于不能拆開(kāi)的管殼式換熱設(shè)備具有機(jī)械清洗所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。



在清洗之前,應(yīng)了解清洗的設(shè)備的結(jié)構(gòu),材質(zhì),污垢的分布和厚度以及其組成,從而合理地選擇清洗主劑,緩蝕劑,和助劑,并且選擇合適的清洗劑用量,濃度,速度,溫度和時(shí)間,*后應(yīng)做好清洗廢液的處理排放工作,避免對(duì)環(huán)境造成影響。



3.3物理清洗



物理清洗是借助各種機(jī)械外力和能量使污垢粉碎,分離并剝離離開(kāi)物體表面,從而達(dá)到清洗的效果。常見(jiàn)的方法有,超聲波除垢,PIG清管技術(shù),電場(chǎng)除垢技術(shù)等。超聲波除垢是利用超聲波的空化效應(yīng),活化效應(yīng),剪切效應(yīng)和抑制效應(yīng),從而起到除垢的效果。超聲波除垢技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的超聲波功率和頻率大小以及清洗液的溫度。



3.4微生物清洗



隨著HRT的增加,COD去除率逐漸增加。當(dāng)HRT>5min時(shí),COD去除率基本趨于平穩(wěn),COD去除率達(dá)到約75.在電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi),由于流體的流動(dòng)和氣體的攪拌作用,大大增加了顆粒的碰撞和生長(zhǎng)機(jī)會(huì)。電氣浮產(chǎn)生的平均氣泡粒徑為20~70μm,具有比較大的比表面積,從而可為絮體提供更多的吸附和粘結(jié)中心,使絮體內(nèi)部有氣體,更有利于絮體上浮。因此,在較短時(shí)間內(nèi)可以獲得滿意的處理效果。



3.3電流強(qiáng)度的影響



洗衣廢水濁度,COD和MBAS的去除率與電流強(qiáng)度的關(guān)系。隨著電流強(qiáng)度的提高,這幾種指標(biāo)的去除率逐漸增加。



按照Faraday電解定律,Al的電化學(xué)溶解及水的電解與所提供的電量(I/t)成正比。當(dāng)通過(guò)1F(26.8Ah)電量時(shí),理論上可溶出9gAl3 ,同時(shí)可釋放出0.0224Nm3H2和O2,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DAF中所釋放的氣量。同時(shí)提高電流強(qiáng)度可獲得更小的氣泡,對(duì)于氣浮分離過(guò)程十分有利。



4、總結(jié)



將電凝聚,電氣浮和電化學(xué)氧化有機(jī)結(jié)合在一起,集成了電凝聚產(chǎn)生Al3 及其水解聚合產(chǎn)物的**絮凝作用,不溶性電極產(chǎn)生的極小氣泡的浮選作用和催化氧化電極的電化學(xué)氧化作用,研制了一種新型電化學(xué)反應(yīng)器。采用該反應(yīng)器處理洗衣廢水,可有效去除廢水中的表面活性劑,SS,COD和磷酸鹽。



多長(zhǎng)時(shí)間清洗一次呢?



工業(yè)出產(chǎn)的過(guò)程中,有許多狀況會(huì)構(gòu)成換熱器或管線結(jié)垢、阻塞,影響換熱器的換熱作用,冷卻水在熱交換過(guò)程中,在換熱器外表構(gòu)成堅(jiān)固的水垢,影響換熱作用,嚴(yán)峻時(shí)冷卻水的流量缺乏和降壓都會(huì)使出產(chǎn)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一些公司為了節(jié)約清潔費(fèi)用,在換熱器嚴(yán)峻結(jié)垢影響出產(chǎn)的狀況下才會(huì)思考清潔,卻不知換熱器在負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下愈加損害設(shè)備,增大設(shè)備的故障率。螺旋板式換熱器首要即是在板式換熱機(jī)組的運(yùn)用這個(gè)方面了,比如說(shuō)清潔,由于在板式換熱器中是可能存在著各式各樣的塵垢的,比如說(shuō)油類殘留物/瀝青和脂肪,碳?xì)漕惓练e等等很多種,這些塵垢咱們都是要進(jìn)行清理的。



換熱器的清潔周期要根據(jù)設(shè)備的結(jié)垢程度來(lái)決議,假如換熱器換熱作用不抱負(fù),換熱作用達(dá)不到出產(chǎn)的需求,耗能增大,換熱器運(yùn)用時(shí)間過(guò)長(zhǎng),冷卻水水質(zhì)差等相似狀況時(shí),這時(shí)候就該思考清潔了,清潔時(shí)須找專業(yè)的清潔公司。



清潔換熱器可使設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),恢復(fù)出產(chǎn),防止危險(xiǎn)發(fā)作。



如何預(yù)防一些換熱設(shè)備的結(jié)垢呢?



海綿鐵濾料(又稱除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉,利用氧化還原反應(yīng)原理,通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除,對(duì)管道、鍋爐循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)處理后水溶解氧含量可達(dá)到0.05 mg/L以下,該除氧劑具有反洗頻率低,抗壓強(qiáng)度高,不粉化、不結(jié)板,比表面積大?;钚愿?,再生效果好等優(yōu)點(diǎn)。



經(jīng)活化處理后的海綿鐵除氧劑,呈海綿狀多孔隙的鐵粒,為水中的溶解氧提海綿鐵濾料(又稱除氧劑)采用優(yōu)質(zhì)礦粉,利用氧化還原反應(yīng)原理,通過(guò)濾式除淀方式進(jìn)行排除,對(duì)管道、鍋爐很循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)處理后水溶解氧含量。



在經(jīng)活化處理后的海綿鐵除氧劑,呈海綿狀多孔隙的鐵粒,為水中的溶解氧提供了與活性鐵進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)遇,加速氧化還原反應(yīng)。



常溫過(guò)濾式除氧屬化學(xué)除氧,是采用專門(mén)生產(chǎn)的活性海綿鐵(直接還原鐵)來(lái)去除水中溶解氧,海綿鐵主要成分是鐵,其疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提供的比表面積是普通鐵屑的5-10萬(wàn)倍,可使水中的氧與鐵發(fā)生迅速?gòu)氐椎难趸磻?yīng),使溶解氧穩(wěn)定在0.05mg/L以下, 反應(yīng)產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe(OH)3為不易溶于水的絮狀沉淀,當(dāng)隨著水流經(jīng)其余的海綿鐵顆粒時(shí)被攔截下來(lái),只要用一定強(qiáng)度的反洗水流就可以沖洗干凈(大約5分鐘)。海綿鐵的消耗量很低,根據(jù)處理水量與水質(zhì)的不同,一般3-6個(gè)月補(bǔ)充一次即可。(經(jīng)過(guò)除氧后的中增加了少量的鐵離子,一般為0.2-0.5mg/L,對(duì)于熱水鍋爐來(lái)說(shuō)仍符合國(guó)家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但對(duì)于蒸汽鍋爐或?qū)o水Fe2+有嚴(yán)格要求的給水除氧來(lái)說(shuō),可以加裝除鐵裝置,去除水中的Fe2+,作為水除氧劑的海綿鐵是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 粉末粘結(jié)在一起,粒度為2-5mm左右。因其還原過(guò)程發(fā)生置換反應(yīng),形成一定數(shù)量的空隙,還有粉末微粒粘結(jié)時(shí)的空隙,使得除氧劑孔隙極高,比表面積大,又因其為原生礦直接還原所得,相對(duì)純凈,所以活性極高,極與水中的氧發(fā)生反應(yīng)生成Fe3O4,從而達(dá)到除氧目的。同時(shí)利用率也得到提高到90%以上。



而且由于含有一定量的雜質(zhì),使其在除氧過(guò)程中顆粒之間只能是弱鍵連接,基本不銹死成團(tuán)。不經(jīng)軟化的水易使除氧劑表面發(fā)生鈍化,使其氧化減慢,而影響除氧效果,故應(yīng)先軟化再除氧。使用一段時(shí)間后,應(yīng)進(jìn)行反洗。



海綿鐵除氧器采用的技術(shù)及工作原理:



1. 常溫運(yùn)行,無(wú)需加熱,克服了熱力、真空除氧及加熱耗能的缺點(diǎn);



可在常溫下實(shí)現(xiàn)除氧,進(jìn)水無(wú)需加熱;



2. 占地、占空間小,安裝簡(jiǎn)便,克服了熱力、真空除氧高位安裝的不便;工作原理 : 海綿鐵除氧劑是經(jīng)活化處理后的高活性填料,是海綿狀多孔隙的鐵粒,為水中的溶解氧提供了與活性鐵進(jìn)行反應(yīng)的條件,當(dāng)含有氧氣的水通過(guò)海綿鐵時(shí),水中氧氣與鐵發(fā)生徹底的氧化反應(yīng),從而消除出水溶解氧含量。系統(tǒng)可隨時(shí)供水,可不需準(zhǔn)備時(shí)間,也可不需要除氧水箱;



3 為不溶解于水的松軟絮狀物,當(dāng)其累積到一定程度時(shí),即可通過(guò)反沖洗排掉,使海綿鐵恢復(fù)到初始的除氧能力。除氧效果穩(wěn)定可靠,出水中溶解氧含量穩(wěn)定≤0.05mg/L,符合低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);



特點(diǎn):新型海綿鐵過(guò)濾式除氧器在國(guó)內(nèi)推出已有數(shù)年時(shí)間,早期設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)及流程在實(shí)際運(yùn)行中有一些不足之處逐漸暴露出來(lái),有時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成很大影響。了與活性鐵進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)遇,加速氧化還原反應(yīng),它與水中的溶解氧化學(xué)反應(yīng)如下: Fe+H2O+1/2O2→Fe2++2OH- Fe2++2OH-+1/2H2O+1/4O2→Fe(OH)3↓



工作環(huán)境



處理水量:4-50t/h 反洗強(qiáng)度:16-21L/m2



反洗間隔:24h 工作溫度:5-80℃



除氧速度:15-18m/h 處理前溶氧含量:6-8mg/L



工作壓力:0.15-0.5MPa 處理后溶氧含量:0.03-0.05mg/L


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