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板式换热器使用问题成因及防治措施点击：1782 日期：[ 2014-04-26 22:00:50 ] |
| 板式换热器使用问题成因及防治措施 林 木 【摘要】本文针对板式换热器使用中出现的一些问题进行分析,并提出相应的防治措施,从而提高板式换热器的使用效果。 前言 板式换热器作为一种紧凑高效的换热设备,被广泛应用在 化工化纤食品工业等领域,并发挥了较好的经济效益。板式换 热器主要由板片、密封垫片、固定封头、活动封头(头盖)、夹紧 螺栓、挂架导轨、支柱等组成,它具有结构紧凑、传热效率高、 拆卸清洗检修方便等优点。但是在板式换热器使用不当中出 现的各种问题,也会给生产带来严重的影响,其原因是多方面 的,它与设计、使用、维护和保养等多个方面有关,本文结合长 期使用的实际经验,就板式换热器使用中出现的各种常见问题 的成因进行探析并提出解决办法。 一、设备堵塞与结垢 1、堵塞 板式换热器的流道间隙较小(2.5~6mm),直径大于1.5 ~3mm的颗粒杂物容易阻塞板片通道,使设备的压力降急剧 恶化,导致设备因堵塞而换热能力大幅降低,严重的造成装置 连续生产中断。所以根据需要可在介质的进口处设置粗过滤 器或反冲洗装置能有效的防止板式换热器的堵塞。 2、结垢 结垢可导致传热设备的传热系数降低,严重时还会堵塞板 片通道。板式换热器的板片设计有大量的支承点,旨在对介质 起扰流(使介质紊流以提高传热系数)和承压支承作用,是固体 杂物容易集聚的地方,其副作用是使流体形成了局部的滞流而 生成污垢积瘤,介质中的钙镁离子在适宜的温度析出后很容易 在积瘤上附着长大,形成蜂窝状的垢样。 堵塞与结垢在成因上虽然不同,但对板式换热器的影响结 果是相同的。可采有以下措施缓解结垢问题: (1)板式换热器不宜用在较脏或易结垢的环境(除非增设 有效的其它措施)。 (2)使用未经软化的冷却水作冷却介质时,操作温度应控 制在50℃左右或者更低,以避开介质中钙镁离子析出的敏感 温度。 无论是堵塞还是结垢,对板式换热器根据使用情况的不同 采取周期性的化学清洗或拆洗也是十分有效的。 二、密封失效 1、压力影响 可拆卸板式换热器在额定工作压力之内使用时出现泄漏, 除设备在制造装配方面的质量因素外,主要与系统中出现的非 正常冲击载荷有关(水锤、气锤),这是一般操作者不易观察到 的现象。冲击所造成的瞬间压力峰值往往比正常的工作压力 高出1~3倍,使安装在板式换热器中的橡胶密封垫移位,导致 密封失效。由于该种设备的传热组件采用不锈钢薄板制造 (厚度0.5~0.8mm),其密封刚性相对较差且密封周边很长, 所以耐冲击力的能力远低于其它类型换热器。防范措施: (1)鉴于板式换热器的结构特点,可根据操作压力情况,在设备选型时提高设计压力1.5~2倍; (2)使用中尽量避免系统出现冲击现象,如在管路中增加 防水锤、气锤装置和制订严格的操作规程以防操作者误操作造 成管路冲击现象;(3)在发生过此类事故的应用场合,根据情况 也可采取增加板片厚度的措施,其效果很明显,但是会降低换 热效率。 2、温度影响 温度的急剧变化也能造成密封失效。当温度变化过快时, 橡胶密封垫的线胀系数与弹性变形量和密封预紧力不相匹配, 使密封预紧力下降,造成设备承压能力低于额定设计压力。对 此可采用如下办法解决:(1)在操作设备时升压升温应尽量平 稳;(2)可在夹紧螺柱上增加预紧弹簧,有效的补偿密封预紧力 的变化,防止泄漏。 3、时间影响 使用或闲置几年的设备,密封材料的自身老化有可能影 响密封可靠性,所以应利用检修机会及时更换新的密封垫片。 三、腐蚀 腐蚀是复杂的化学现象,也是造成板式换热器板片报废 的主要原因。奥氏体不锈钢板式换热器表现出的腐蚀现象大 多是Cl-引起的应力腐蚀,常发生在板片密封槽底部以及有 污垢形成后的垢底部位,其主要成因: (1)不锈钢传热板片由机械冲压而成,不可避免地残存一 定量的表面残余应力,对于不含钼元素的不锈钢薄板,表面残余应力的消除是很困难的,甚至是不可行的。 (2)板片组装后形成了多缝隙结构,如板片之间的触点、密封槽底等部位。而缝隙容易造成Cl-的富集,局部富集程度往往远远超过了不锈钢自身抗应力腐蚀的能力。 (3)当板片表面的污垢严重时,介质中的腐蚀元素(Cl、S 等)可能大量附着于污垢,并在垢底缝隙处富集。 (4)密封槽底中的有害元素往往是粘结剂中的Cl-因温度 升高而析出来的。如氯丁胶系列的粘接剂、压缩石棉(含有 CaCl2),往往在水与蒸汽工况条件下,析出的富集Cl-与H+形 成HCl,使槽底缝隙处发生严重的应力腐蚀开裂。 板片缝隙在表面残余应力、Cl-的富集程度及温度等条件下,经过一定的腐蚀孕育期,就有可能发生应力腐蚀开裂。在板式换热器的选材、安装及使用过程中设法破坏上述任一条件,都可有效地防止或延缓腐蚀发生,使设备安全正常地运行。 为此,正确选用材料,定期清垢以破坏腐蚀的生成条件和孕育 期,选用非氯元素的粘接剂,这样可在一定程度上有效防止应 力腐蚀。 四、其它问题 (1)对于不锈钢板式换热器,不能使用盐酸(HCl)或盐酸 类的清洗剂和清洗粉末进行化学清洗,这是由于未充分溶解垢 渣(含有残存氯)在多缝隙的结构中是很难冲洗干净的,碱中和 也不可能充分进行。 可采用硝酸加缓冲剂或硝酸类的清洗剂、清洗粉进行清洗,适 当加温可提高清洗效率。 (2)安装设备配管时,应避免焊线搭在设备,而应搭在配管的管道上,以防止焊线电流使板片内触点处被击穿。这一问题 在有些公司的设备安装过程中曾多次发生。 五、结论 板式换热器在使用中主要会出现上述一些问题或故障。通过正确的选用、操作和维护,以及在系统设计和安装中采取相应的措施,就能有效地降低板式换热器使用中故障出现的概率,延长设备的运行周期和使用寿命。从而充分发挥板式换热器高效节能的优点,为企业获得更多的经济效益。(作者单位:赣西监狱江西 高安 330812) |
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