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供暖系统中板式换热器的清洗及其维护点击：2129 日期：[ 2014-04-26 21:57:46 ] |
| 供暖系统中板式换热器的清洗及其维护 石金彤 燕彩霞 (包头市热力公司,内蒙古包头 014010) 摘 要:文章分析了供暖系统常见的运行故障、原因及危害,提出了板式换热器化学清洗的方法。 关键词:供热系统;板式换热器;水垢;污垢;化学清洗 中图分类号:TK172 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2010)07—0095—03 目前在供暖系统中,以板式换热器为主体的换热设备已被广泛应用。但在其使用过程中,由于系统中循环水质不良造成的板式换热器板片结垢,致使其换热效率下降的问题时有发生。因此,选择合理的化学清洗方法就成为了提高设备换热效率和延长使用寿命的必要手段。 1 供暖系统常见运行故障的现象及产生的原因供暖系统在日常运行过程中,其循环水系统常会出现结垢、腐蚀和生物粘泥等现象,致使板式换热器换热效率下降、循环水流速、下降压降增大。严重时将会影响系统的正常运行,并导致运行成本增大、供暖设备缩短甚至导致设备提前报废。造成这些故障的主要原因有: ①在供暖系统中特别是二次网系统中,板式换热器用水一般都采用未经处理的含有大量Ca2+、Mg2+等成垢离子的自来水。在实际生产过程中,常常采用添加防腐阻垢剂的办法降低自来水的硬度。但同时又常因设备、运行管理不到位,致使防腐阻垢剂的添加不能达到要求,从而造成大量的Ca2+、Mg2+从水中饱和析出沉积在换热器及管网内的金属面上而形成水垢;②补水中的泥沙及各种菌藻微生物进入循环水系统后,由于温度适宜而使得微生物生长繁殖,在系统中产生大量微生物粘泥,附着在换热器上并与水垢混合在一起形成生物性污垢;③水中的溶解氧和盐类对供暖系统的金属材质会产生氧腐蚀和化学腐蚀。由于供暖系统是由多种金属材质组成的,在含有大量电解质盐类物质的水中,不同的金属间就形成了电偶和腐蚀电池,从而对供暖系统金属产生电化学腐蚀。 2 结垢和腐蚀对供暖系统的危害 2.1 能耗大幅度增加,运行成本上升 供暖系统生成水垢和生物粘泥后,使得换热器传热效率下降,循环水流通面积变小,流通阻力增大,从而导致整个系统的运行能耗大幅度增加,供暖成本增大。 上述数据表明,水垢的导热系数大大低于碳钢的导热系数,与砖相近,水垢的产生将严重影响板式换热器的热递效率。 2.2 系统工作效率下降,影响供热效果 供暖系统结垢后会使热交换效率下降,介质出口温度降低,致使进出口介质温差缩小、供暖效率下降。 2.3 缩短设备使用寿命,增加设备维修费用 结垢和粘泥的产生将严重影响系统的正常运行。为了清除结垢和粘泥必需对板式换热器进行周期性的清洗和检修,致使检修和清洗费用大幅度增加。并且这种费用远高于系统正常维护保养费用。由于腐蚀的作用,供暖水系统中的金属材料会受到损伤,这种损伤将使换热器设备及管道使用寿命缩短,造成供暖水管道和末端设备的溃烂、渗漏,严重时甚至将导致换热器提前报废。 3 用化学方法清洗供暖系统设备的目的对于供热系统而言,换热器板片结垢和微生物粘泥附着是影响其正常运行的主要因素,其对供热系统的安全、正常和低成本运行影响极大,因而需定期对板式换热器进行化学清洗,通过安全有效的化学清洗可达到如下目的: ①彻底清除循环水系统内的各种水垢、微生物粘泥和腐蚀产物,确保系统安全正常运行,以及较高的供暖效率;②降低运行成本,大幅度节约能源,清洗后可使系统耗电量或耗热量降低20%~30%左右;③在消除腐蚀隐患的同时保护换热器板片,延长换热器及管道设备的使用寿命。 4 板式换热器化学清洗的方法 近年来,由于集中供热的大力推广、发展,以板式换热器为主体的换热设备广泛应用。但由于水处理工作不到位,导致板式换热器内结垢、腐蚀,换热效率下降的现象也极为普遍。为了提高换热效率,应定期对换热器进行必要的清洗工作,板式换热器的清洗一般采用拆机清洗和在线循环清洗两种方法。 4.1 拆机清洗 拆机清洗技术是清洗换热器采用最常见的一种方法,清洗技术相对简单,清洗效果直观、组装过程中夹紧尺寸需重新调整,装配夹紧尺寸要求高。 4.1.1 清洗液选择:清洗溶液可选用浓度≤5%的硝酸、氨基磺酸、柠檬酸溶液,禁用盐酸或硫酸溶液(以上清洗液浓度均为体积浓度)。 4.1.2 清洗液配置:①配置清洗液的母酸应从正规厂家或商家采购,要有明确的浓度、净容量、生产单位、生产日期、保质期、使用注意事项等项目的标识及产品合格证;②清洗液配置时,配置浓度必须严格掌握。如采用硝酸溶液,酸液浓度应根据板片结垢程度确定;③清洗液配置量应根据需清洗板片的数量及结垢程度确定;④配置清洗液时,清洗槽应放平,一次配置清洗液量不宜超过清洗槽体积的2/3;⑤配置时水量根据需配置的清洗液量认真核算;⑥水量计量无准确量具时,可通过清洗槽中水的长×宽×高确定。其中长、宽应为清洗槽内表面数值,高度应待槽中水稳定后在清洗槽中心位置测量,上述数据均应测量3次取平均值;⑦配置时母酸量应根据配置的清洗液量认真核算;⑧母酸量计量必须用量杯、量筒等专用器具精确计量;⑨清洗液配置人员应戴防护面罩、橡胶手套;10清洗液配置时应将母酸顺导流棒缓慢倒入水中,并且不断搅拌,严禁采用向酸中加水的配置方法;11配置后未用完的母酸应及时密封,按标牌要求环境进行保存,避免挥发、变性。 4.1.3 板片清洗前的准备工作:①关闭换热器冷介质入口阀门、出口阀门,再关闭热介质入口阀门、出口阀门,所有阀门的关闭均应快速进行;②打开管道最低处阀门,将设备内残液排放干净;③量好板式换热器固定板与移动板之间的距离B值,要求从上到下至少为3~4值,尺寸精确至mm;④拆卸程序。(1)拆卸时,用扳手按图1所示,以5、6、7、8、9、10、3、4、1、2顺序交叉对称分组松开;(2)夹紧螺柱拆卸后,将活动压紧板推到支柱一端;(3)拆卸板片时,先把板片托起,使其移动到上导杆缺口处(悬挂孔为燕尾槽结构时除外),下部向支柱端倾斜即可取出,如图2所示;(4)悬挂孔为燕尾槽结构时,可在上导杆任意位置拆卸;⑤仔细检查板片结垢程度、垢质分布情况、胶垫粘结情况及局部锈蚀情况,并进行详细记录。个别问题突出的板片应单独记录并进行标记。 注意:拆卸板片时应避免划伤密封垫片。操作者应戴手套,以防划伤。将板片顺序作好标记或顺序清洗,切不可乱序。 4.1.4 清洗:①最佳清洗温度为40℃~60℃;②可带三元乙丙胶垫清洗;③清洗人员应戴防护面罩、橡胶手套;④清洗时板片应逐片放入,每次放入板片数量不应超过20片,如清洗槽中位置允许,各片间应错开一定位置,使板片结垢严重部位与清洗液充分接触;⑤板片放入清洗槽后,清洗人员应迅速离开现场,并保持现场通风良好;⑥为提高清洗速度,清洗过程中可采用适当的工具对板片进行翻动;⑦板片清洗时间应有专人记录,每次不应超过15min。最多不能超过30min。 4.1.5 冲洗:①板片清洗完后先用清水冲洗一遍,然后用毛刷等工具清理板片上附着的浮锈、泥土等杂物;②将板片进行彻底冲洗。将板片斜靠在墙体等支撑物上,用清水由上至下彻底冲洗。然后将板片旋转180°冲洗。另一面的冲洗程序相同。两面冲洗完成后,将板片置于通风、见光处晾干,然后再按上述要求进行冲洗,彻底冲洗至少进行3次。避免清洗液残留,腐蚀板片;③板片冲洗时应注意加强对板片胶垫两侧的冲洗;④在清洗和冲洗操作中要避免将板片表面划伤,破坏了表面保护层的板片很容易被快速腐蚀。 4.1.6 安装:①将板片按原始顺序逐片挂入悬挂杆;②用扳手或自动液压工具,按图1所示的顺序使其均匀对称拧紧。③2个压紧板间应保持平行,平行度偏差不应大于2mm;④夹紧时B值按铭牌上规定,随着使用时间的增加,垫片老化应逐步调整B值,严禁使B值小于最小值。板式换热器产品压紧尺寸按以下公式计算:最大压紧尺寸:(波纹深度+板厚)×板片数×1.03;最小压紧尺寸:(波纹深度+板厚)×板片数×0.97;⑤铭牌无B值的应按拆卸前量好的尺寸+板片数×0.05mm恢复,待运行升温后压紧至原尺寸;⑥在更换较大量的新密封垫片后,板片的压紧应分阶段进行。初次压紧应在最小压紧尺寸的108%~115%,运行12h至1个月之内压紧至最小压紧尺寸+板片数×0.05mm;⑦发现有损坏板片时,应更换同型号新板。如无备件,可先将坏的和相邻的板片同时拆除,增加板片时同样应成对增加,但相应的夹紧尺寸应按实际板片数量调整。 4.1.7 水压试验。经过拆卸维修或更换板片的板式换热器,均应重新进行水压试验:①水压试验时,水温≥5℃;水的Cl-含量不得超过25ppm;②试验时应在换热器管线高处设排气口,试验过程应保持板式换热器观察面的干燥;③板式换热器两侧应分别进行单侧液压试验,试验时,另一侧应同时处于无压力状态,试验时应缓慢升压,达到规定的试验压力后,保压时间为10min,然后降至设计压力下,保压30min无泄漏为合格。(试验压力为设计压力的1.25倍);④如果发现泄漏,可根据具体情况,在压紧2mm~3mm后重新试压。 4.2 在线循环清洗 近两年在清洗板式换热器工作中,出现了在线循环清洗技术,该技术可以实现不拆机清洗,避免因拆机清洗容易造成板片变形和胶条损伤的情况,组装过程中夹紧尺寸需重新调整,装配不当容易造成板片胶条处漏水现象的发生。 4.2.1 清洗液选择。采用安全除垢清洗剂、难溶垢溶解促进剂、粘泥剥离剂(A型或B型)、硅垢锈垢助溶剂、固体多用缓蚀剂、锈垢助溶剂等。 4.2.2 清洗工艺:①用橡胶管将配液箱、清洗泵和被清洗设备连接成清洗回路系统,并在被清洗设备顶部置排气孔;②按配液箱容积和选定的除垢剂浓度计算除垢剂加入量;③配液箱中加入大半箱水,将计算量的除垢剂加入箱中搅拌溶解,再补加余量水混合均匀;④检查清洗系统,使系统各阀门处于开启状态。开启清洗泵,将配好的清洗液注满系统(回水管有清洗液流出且能正常循环);⑤逆流程间歇循环清洗5h~8h(循环1h,浸泡1h);⑥置换清洗液,按配液箱容积和选定的粘泥剥离剂投入循环清洗3h~5h,进行生物粘泥剥离清洗;⑦排去废液,用清水冲洗2~3遍;⑧配液箱中加入大半箱水,将二次清洗用量的除垢剂加入箱中搅拌溶解,再补加余量水混合均匀,正流程间歇循环清洗5h~8h;⑨置换清洗液,按选定二次清洗用量的粘泥剥离剂投入循环清洗3h~5h,进行生物粘泥剥离清洗;10排去废液,用清水冲洗2~3遍即可;11若选用B型粘泥剥离剂,可与清洗液混合使用,生物粘泥剥离清洗与清洗除垢同时进行,则生物粘泥剥离清洗专用程序即可忽略不计。 4.2.3 清洗流程及操作阀门控制 4.2.3.1 以板式换热器二次侧实际操作为例。①逆流程间歇循环清洗时,依次开启阀门1、2、3、(其余关闭),正流程间歇循环清洗时,依次开启阀门为1、4、5、(其余关闭);②一次侧清洗步骤同二次侧。 4.2.3.2 7#阀门、8#阀门的作用:①7#阀门作用:排放被清洗设备内的污垢废水;②8#阀门作用:清洗结束后用自来水从8#阀门顶进,置换出设备内的残留废液;③板板换热器上出口处有一防空阀,用清洗液浸泡设备时打开此阀门(阀门没在图中)。 4.2.4 质量验收标准,除垢率达90%以上。腐蚀率<1g/m2·h。腐蚀率按国家标准HG/T2387—92《工业设备化学清洗质量标准》规定用挂片失重法测定,除垢率按锅炉水垢洗净率确定。 4.2.5 验收方式:①循环桶内的清洗液已发黑、发黄、浑浊;②清洗时间已到且无泡沫反应,检测pH值小于2,且保持3h无变化,视为污垢已清洗干净,清洗除垢过程结束;③粘泥剥离按3h~5h计时,到终点结束时,冲洗干净结束全部清洗过程;④可随时通过拆解的方式检查清洗结果。 5 结论 板式换热器在使用中由于水质不良常出现附着污垢的现象,污垢的产生严重影响板式换热器的换热效率,使得供热质量大幅度下降。为了确保板式换热器的换热效率,应采取化学清洗的方法加以消除。拆机清洗容易造成板片变形和胶条损伤现象,组装过程中夹紧尺寸需重新调整,装配不当容易造成板片胶条处漏水现象的发生。当换热器板片发生变形或胶条的损伤后,必须进行更换,将加大设备投资费用。 [参考文献] [1] 王宇清.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2006. 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