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集中供热系统板式换热器的阻垢与防腐及清洗

文章发布时间:2015/2/8 18:48:39

 

 

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赛汉胡尔
(呼和浩特市城发热力公司,内蒙古010020)
摘要:本文针对目前城市集中供热系统中,换热器板的结垢、腐蚀的原因、危害性、阻垢防腐措施以及安全清洗进行了探讨。
关键词:供热系统;换热器板;阻垢防腐措施;安全清洗
中图分类号:X703.3文献标识码:A文章编号:1007—0370(2012)06—0078—03
目前,为了适应城市节能环保的要求,城市集中供热的运行方式日趋成熟。不锈钢板式换热器是集中供热间接式换热机组的核心部件。被供热系统广泛使用。因此换热器板的阻垢、防腐及安全清洗,将成为确保供热系统安全生产和经济运行的重要课题之一。而二次网循环水水质硬度不达标,悬浮物高、氯腐蚀、氧腐蚀等引起换热器板结垢、堵塞、垢下腐蚀和穿孔,总是制约板式换热器的正常使用。给供暖企业带来生产成本提高或巨大的经济损失。所以水处理技术、阻垢、防腐及安全清洗对集中供热企业的安全经济运行尤为重要。
1·结垢、腐蚀的原因
换热器的结垢是指换热器与不洁净流体相接触而在设备表面上逐渐积聚起来的那层固态物质。结垢对换热设备的影响主要有:由于污垢层具有很低的导热系数,从而增加了传热热阻,降低了换热设备的传热效率;当换热设备表面有结垢层形成时,换热设备中流体通道的过流面积将减少,导致流体流过设备时的阻力增加,从而消耗更多的泵功率,使生产成本增加
1.1根据结垢层沉积的机理,叮将污垢分为颗粒污垢、结晶污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢等。
1.1.1颗粒污垢:悬浮于流体的固体微粒在换热表面上的积聚。这种污垢也包括较大固态微粒在水平换热面上因重力作用的沉淀层,即所谓沉淀污垢和其他胶体微粒的沉积。
1.1.2结晶污垢:溶解于流体中的无机盐在换热表面上结晶而形成的沉积物,通常发生在过饱和或冷却时。典型的污垢如冷却水侧的碳酸钙、硫酸钙和二氧化硅结垢层。
1.1.3化学反应污垢:在传热表面上进行的化学反应而产生的污垢,传热面材料不参加反应,但可作为化学反应的一种催化剂。
1.1.4腐蚀污垢:具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的杂质对换热表面腐蚀而产生的污垢。通常,腐蚀程度取决于流体中的成分、温度及被处理流体的PH值。
1.1.5生物污垢:除海水冷却装置外,一般生物污垢均指微生物污垢。其可能产生粘泥,而粘泥反过来又为生物污垢的繁殖提供了条件,这种污垢对温度很敏感,在适宜的温度条件下,生物污垢可生成可观厚度的污垢层。
1.1.6凝固污垢:流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢。例如当水低于冰点而在换热表面上凝固成冰。温度分布的均匀与否对这种污垢影响很大。

由于Fe(OH)3沉淀,使阳极周围的铁离子转入到水溶液中,加速腐蚀的进行。从上面反应看出,水和氧是受腐蚀的必要条件,阳极部位是受腐蚀的部位,阴极部位是腐蚀生成物的堆积部位,当腐蚀在整个金属表面上基本均匀的进行时腐蚀速度就不会很快,所以危害性不大,这种腐蚀称为全面腐蚀。当腐蚀集中于金属表面的某些部位时,则称为局部腐蚀。局部腐蚀的速度快,容易锈穿,坑蚀在换热器中是常见的局部腐蚀,所以危害性很大。因此换热器的循环水的水质指标非常重要。
2·结垢和腐蚀对供暖系统的危害
2.1能耗大幅增加,运行成本上升。供暖系统结水垢和生物粘泥后,使锅炉和换热器传热效率下降,循环水流通面积变小,流通阻力增大,从而导致能耗大幅度增加,使供暖成本增大。
2.2系统工作效率下降,影响供暖系统结垢后使热交换效率下降,热水出口温度降低,回水温度升高,进出口水温差缩小。从而使冬季供暖效率下降,房屋温度偏低。
2.3缩短设备使用寿命,增加设备维修费用。结垢和粘泥故障影响系统正常运行,需进行周期性的清洗和检修,从而大幅度增加设备的检修和清洗费用。这种费用远高于系统日常维护保养的费用。由于腐蚀的产生,使供暖水系统金属材料受到损伤,这种损伤将使换热器、锅炉等设备及管线使用寿命缩短,造成供暖系统水管道和末端设备溃烂渗漏,直接损伤房间装饰材料,增加维修和装潢费用,严重时导致锅炉及换热器提前报废。
3·阻垢、防腐措施
3.1有效防止水垢形成
3.1.1采用钠离子交换器处理补充水时,补充水硬度应达国家软水水质标准:0.03mmoL/L。并严格检测系统循环水的硬度、PH值、碱度、氯根,悬浮物等主要技术指标。从根本上遏制钙镁垢形成。
3.1.2直接采用自来水作补充水时,一定添加阻垢缓蚀剂。有效隔离钙镁离子,从而阻止形成钙镁垢,以及垢下腐蚀。
3.1.2.1首先应确定阻垢缓蚀剂的腐蚀率和阻垢率。确保阻垢缓蚀剂的安全有效。
3.1.2.2生产过程中,定期或抽查化验阻垢剂的添加量。并及时调整添加量。以防添加量不够而造成结垢或添加量超标而造成腐蚀和浪费。
3.1.2.3添加阻垢剂要连续平稳。防止局部浓度高而造成腐蚀。
3.2排除或降低循环水中固体悬浮物等杂质含量
3.2.1在动态循环水中,悬浮固体包括泥砂、残渣、粉粒、生物粘泥,以及设备腐蚀产物氧化铁、氧化铜等。
3.2.2热力系统中,补充水的悬浮物含量应控制在2~5mg/L,处理较好的循环水系统要求补充水悬浮物:≤0.5~1.0mg/L。板式换热器系统循环水悬浮物应控制在10mg/L以下。这样,污垢沉积可得到很好的控制。
3.2.3补充水及回水管线上增设过滤器并经常清洗,以去除一部分大颗粒悬浮杂质。
3.2.4投运初期,对系统回水加强冲洗、排污。以排掉停运期间的腐蚀产物和施工遗留杂质。并且日常运行中也应定期排污,降低悬浮杂质。3.3有效防腐3.3.1在热力循环水系统中,添加烧碱提高循环水的PH值。使循环水PH值,按GB1576-1996《低压锅炉水质标准》中的要求,保持在10—12之间。运行期间循环水的PH值至少也应大于9。添加烧碱时应先充分溶解后,随补充水均匀、平稳地注入主管网,防止局部浓度过高而造成局部腐蚀。循环水的PH值决定了水的腐蚀或结垢倾向。运行期间如果PH值控制平稳、合格率高,则阻垢缓蚀剂的效果也好得多。3.3.2氯离子是天然水中普遍存在的腐蚀性阴离子。CI-有极高的极性,能促进腐蚀反应,又有很强的穿透性,容易穿透金属表面的保护膜,造成缝隙和孔蚀等局部腐蚀。特别是对奥氏体不锈钢造成的应力腐蚀开裂的危害很大,可以使换热器在短期内泄漏报废。故一般认为使用不锈钢换热器较多的系统应控制C1-≤300mg/L。要求严格的公司可以控制Cl-≤50mg/L。不锈钢换热器系统要降低循环水的氯根,防止氯腐蚀:由于焊接剂,软化水设施的维护不当,软水器操作不当以及自来水的余氯和清洗剂、阻垢剂等都可能产生高活性的氯离子,这些氯离子都可能使不锈钢、铜、铝等金属发生腐蚀,如板式换热器和波纹管补偿器产生的腐蚀。
3.4调节适宜的流速
尽可能保证换热器内流速分布应均匀,以避免较大的速度梯度,确保温度分布均匀;在保证合理的压力降和不造成腐蚀的前提下,提高流速有助于减少污垢。以防垢下腐蚀。
4·换热器版安全清洗
4.1清除水垢的基本原理
4.1.1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。
4.1.2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。使附着在金属氧化物表面的水垢剥离。并脱落下来。
4.1.3气掀作用:酸溶液与碳酸盐水垢发生反应后,产生大量的CO2,CO2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,使水垢从换热器表面脱落下来。
4.1.4疏松作用: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。
4.2清洗中的注意事项
4.2.1清洗换热器时首先确定好清洗部位、换热器材料,对于不锈钢来说一般选择硝酸为最佳清洗酸剂,同样出于安全角度考虑,根据实际情况也可选择酸性温和的氨基磺酸作为主洗酸剂。不能使用盐酸清洗剂。否则,容易造成不锈钢的晶间腐蚀而缩短换热器的使用寿命。一般缓蚀剂选择Lan-826即可。
4.2.2对所结的垢,进行采样分析,然后再根据换热器材质及结垢程度、成分。科学选择清洗剂。
4.2.3选好清洗液之后,对清洗液进行采样,分析其不同浓度时洗净度、腐蚀率。洗净度良好,腐蚀率达国标清洗准方可安全使用。
4.2.4清洗过程中,尽可能缩短冲洗或浸泡时间。最多不要超过2小时。浸泡过程中,应分阶段化验清洗母液的腐蚀率及阻垢率。确保换热器板不被腐蚀。
4.2.5在用任何类型的化学溶液清洗板片后,清洗结束后一定用充足的清水(自来水或软水)彻底冲洗换热器板。一定将残留洗液冲洗干净,确保换热器板不被二次腐蚀。
4.2.6如果有条件,应对清洗干净的换热器板进行钝化处理。酸洗结束后,用NaOH和Na3PO4,软化水按一定的比例配制好,利用动态循环的方式对换热器进行碱洗,达到酸碱中和,使换热器板片不再腐蚀。
4.2.7如果是拆卸后浸泡清洗,一定在宽敞、通风的场所进行清洗。以防工作人员在清洗过程中化学药品、有害气体中毒。清洗过程中佩戴相关的安全防护用品,如:眼罩、面具、耐酸碱手套等,如果不慎将洗液溅在皮肤上,第一时间用大量的清水冲洗,严重者随后及时就医。
5·结束语
通过以上对供热系统换热器板的阻垢、防腐原因及危害性进行分,并介绍了笔者在多年水处理生产工作中总结出的一些防腐、防垢的措施以及安全清洗换热器板的方法。这些措施只能较大程度的减缓结垢和腐蚀速度,但离从根本上彻底解决结垢和腐蚀的问题还任重而道远。笔者认为主要是保证水质和添加阻垢缓蚀剂,并正确安全清洗换热设备,加强日常水处理管理,一定可以缓解供热换热器板的结垢和腐蚀问题。最大限度的延长换热设备的使用寿命,取得很好的社会效益和经济效益。
参考文献
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