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污水水质对换热器性能的影响及对策点击：1912 日期：[ 2014-04-26 22:14:14 ] |
| 污水水质对换热器性能的影响及对策 李国斌 崔红 李洋 摘要：城市污水是热泵的理想低温热源，由于污水成分复杂，造成换热器所处的工作条件极为恶劣。本文分析了污水水质对换热器性能的影响，并提出了解决问题的办法。 关键词：城市污水换热器结垢堵塞腐蚀城市污水主要指生活污水和工业废水。这种水一年四季温度变化较小，数量稳定，冬暖夏凉，贮存的热量较大，易于通过现有的城市污水管道进行收集，且可在低温区利用，因而被公认为是可开发利用的清洁能源，是水／水热泵或水／空气热泵的理想低温热源。城市污水中污染物的多样性，造成换热器结垢、阻塞、腐蚀，从而降低换热器传热效率及使用寿命。本文就换热器结垢、阻塞、腐蚀问题进行分析探讨。 1．换热器堵塞问题 城市污水中或者是污水处理厂的二级出水中含有固形悬浮物。这些杂物如进入换热器，会在换热管上发生缠绕堵塞且难以清除。轻者会影响热交换的效率和水流的畅通，重者会发生严重堵塞，导致换热器无法工作。对这类污水除了使用格栅拦截粗大的漂浮物外，还应在换热器前设置自动筛·滤器。 自动筛滤器主要由孔式旋转筛滤筒和毛刷等构成。当污水中的浮游物堵塞滤筒时，毛刷将随着旋转工作的筛滤筒进行上下刷洗，被洗刷掉的污物和截留的浮游物一同汇集到筛滤器的底部。对于截留在筛滤器表面的毛发等纤维物质，经筛滤器内的刀片进行切割后，与筛滤器底部的污物一同定期自动排出。此外，为去除附着在筛滤筒内外表面的污垢，筛滤器还具有自动水力反冲洗的功能，可定时设置。一般反冲洗的间隔时间为8h，每次反冲洗时间为60s。 2．换热器腐蚀问题 水源热泵换热器的主要材料是铜及铜合金、铝合金、不锈钢及钛合金等，城市污水对换热器产生一定的腐蚀作用，长时间使用会严重腐蚀。因此换热器和传热管应使用耐腐蚀材料。换热器常用材料中，铝合金具有导热性能好，成本低等特性，在常规的“空冷” 型热泵使用广泛。但污水中的电解质会对铝合金产生严重的腐蚀作用，因此不适合污水热泵的换热器使用。纯铜及铜合金材料具有导热、加工、焊接性能好的特点。而且对污水中的氯离子有一定的耐腐蚀性，但污水中的氨离子对铜及铜合金具有腐蚀作用，当污水中的铵离子含量大于1mg／L时，它对铜的腐蚀作用是相当明显的。以下介绍两种可供选择的铜合金管材。 HSn70—1A管是一种含砷的锡黄铜管，具有相当的抗脱锌能力，可使用在溶解固形物<1000mg,／L，氯离子<150mg／L，铵离子<1mg／L的污水中。B30管是一种含Ne3％左右的白铜管，具有良好的耐砂蚀性和耐氯蚀性。适用于含氯离子<1000mg／L，铵离子<2mg／L的污水中，但此材料价格较高。 目前，污水中各种有害成分对热泵用热交换材料的腐蚀影响尚无现成经验。在选材方面要考虑所选材料对热泵工质的影响，排除对工质有不利影响的材料后要集中关注污水的腐蚀影响，一般在机组的震动及水流的冲击下，由于腐蚀作用的影响，管材可能发生应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳损坏。 3．换热器结垢问题 据调查90％ 以上的换热设备都存在不同程度的污垢问题。污垢导热率一般只有换热面主要用材碳钢的十分之一，和铜等热的良导体相比，差别更大。由于污垢的存在使传热热阻增大，流通面积减小，流道表面的粗糙度增加，从而增大运行费用。另外，污垢的积聚也常常弓发换热局部腐蚀甚至穿孔。所以在换热器的设计、选用中恰当地选择换热器的型式可以大大减轻污垢的影响。 在换热器选型时，必须注意两个问题：一是减轻污垢的影响，二是易于清洗。通常水源热泵系统可供选择的换热器类型主要有：壳管式换热器、板式换热器、沉浸式换热器、淋激式换热器。 壳管式换热器是在一个圆筒形壳体内设置许多管束，让两种流体分别从管内空间和管外空间流过进行热量的交换。壳管式换热器管子数量多，壳体直径大，流速较低，一般为了提高流速，在管外空间装设折流板，使管外流体曲折流动多次，这样流体有停留空间，容易发生积垢、阻塞，而且壳侧不易清洗。 板式换热器是由具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种换热器。这种换热器换热系数较高，可以很方便地进行拆卸清洗。但承压能力有限，工作压力要求在 2．5Mpa以下，而且当换热介质含有较大固体颗粒或纤维物质时，容易阻塞板间通道。沉浸式换热器通常采用直管或螺旋状弯管组成传热面，将管子沉浸在液体的容器或池内。液槽内的液体体积大，流速低，因而管外液体中的传热以自然对流方式进行。整个液体的内部温度与液体的最终温度很接近，传热温差小，同时由于整个液体体积大，换热器对工况的改变不够敏感，传热系数低。沉浸式换热器比较适合作为污水源热泵的污水／制冷剂换热器。淋激式换热器具有结构简单，易于制造安装和检修，便于清洗污垢，且换热系数通常比沉浸式换热器大的优点，另外，它的换热管可以使用耐腐蚀的材料，适用于高腐蚀性的液体环境。所以淋激式换热器适合作为污水源热泵的污水／制冷剂换热器。 4． 结语 (1)在换热器前设置自动筛滤器可以解决堵塞问题； (2)铜合金管材可以减少腐蚀性的发生。 (3)淋激式换热器可以大大减轻污垢的影响。 参考文献： 1.杨善让主编．换热设备的污垢与对策．jE京：科学出版社，1995 2.靳明聪主编．换热器．重庆：重庆大学出版社，1990 作者单位：沈阳建筑大学职业技术学院 辽阳市中泽房地产开发综合公司 |
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