换热器结垢的危害

板式换热器结垢机理、危害及防范措施近年来，板式换热器以其重量轻、占地面积小、投资低、换热效率咼、组装灵活、结垢易于清除等特点，及其在热网换热站中所起的作用，越来越受到供热企业的重视，并逐渐得到推广至2002年底，太原市热力公司一电工程，已建成热力站100座（其中15座为自建站）, 供热面积达到820万平方米，共选用92台可拆式换热器和85台焊接式换热器。

但是由于板式换热器流通截面积小，因结垢造成堵塞，致使换热器传热恶化，换热效率降低，影响着设备的安全和用户的正常用热。

因此及时清除板式换热器受热面上的水垢，将成为确保供热系统安全、高效、经济运行的重要课题。

1板式换热器结垢堵塞的主要原因及其危害板式换热器的使用过程中，由于水处理设备运行不当，水质控制不严，将不符合水质标准的循环水注入换热器，水中的钙镁碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物。

这些沉淀物，一部分粘结在受热较大的换热器受热面上，形成坚硬的水垢;另一部分悬浮在循环水中沉积在流速较低的受热面上，形成二次水垢。

由于水垢的导热性能极差（其导热系数仅为钢材导热系数的1130-1150）,因使板式换热器传热恶化，大大降低了传热效率，造成热能的严重浪费。

据资料显示，水垢每增厚1mm，热效率降低8%左右。

水垢的存在会堵塞板式换热器通道，使系统阻力增大，影响设备的安全和热力系统的正常运行，1999年，先后有4台换热器因内部阻力较大形成鼓包，形成大的安全隐患，给供热单位的声誉和供热事业的发展造成负面影响，因此必须给予高度重视。

2板式换热器的清洗方法目前，太原市热力公司采用的进口板式换热器为焊接式整体型，无法拆装;采用的国产板式换热器虽可拆装，但要将受热面上的水垢及杂物清理，拆装的劳动强度较大。

投人的人力较多、除垢还不彻底；对金属板片、密封胶条都有损耗，加上紧固螺栓难度较大，极易造成板片变形或损坏，板式换热器密封胶条所用的502胶价格较高，增加资金投人。

从1998年开始，我们经过对板式换热器结垢的主要原因分析，逐渐摸索出板式换热器的化学酸洗除垢法，其优点是简便、经济、迅速、有效.2.1清洗除垢的基本原理(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。

换热器中污垢的种类及清洗方法(一)结垢危害分析(1)无论结垢是否为腐蚀介质，都会加速金属的腐蚀，如异物附着管壁产生电位差后导致腐蚀。

(2)传热表面结垢，传热效率下降。

结垢严重会引起堵塞。

(3)管内污垢使管内径变小，流速相应增大，压力损失增加。

(4)由于结垢使导热性能下降，管壁温度升高形成局部过热，可能产生爆裂等事故。

(5)结垢导致的经济损失，除了能量损耗外，也增加了设备维修与清洗费用。

(二)污垢常见种类1．水垢在工业上所见到的无机盐污垢大多是从水中析出，即以水垢形式出现，受热表面上水受热蒸发，盐的局部浓度增大，当离子浓度积增大到高于盐浓度积、溶液饱和或过饱和时，即生成结晶盐垢沉积到金属表面。

水垢种类主要有碳酸盐水垢、硅酸盐水垢、硫酸盐水垢、磷酸盐水垢、含油水垢及混合型水垢等。

水垢的热阻要比金属大6—1m00倍。

2．锈垢锈垢是由于钢铁在环境介质的化学或电化学作用下，在其表面生成难溶的二价或三价铁的氧化物或氢氧化物。

3．微生物污垢或生物黏泥微生物在繁殖过程中分泌的粘稠液，将环境中的无机盐、淤泥、腐蚀产物及油污等粘结在一起，而形成的淤泥状沉积物。

4．油脂垢是由油脂沉积的沙、泥土、盐粒及设备表面质变的产物等以粘稠状富油沉淀(三)清洗鉴于结垢的危害，区别于结垢的种类，必须采用相应合理有效的清洗方法，并做好过程监测，从而恢复生产和装置的生产效率。

对容易结垢的介质必要时在人口管处设置过滤网、过滤器，并定期清理。

污垢的清洗从原理上可分为物理清洗和化学清洗。

1．常用清洗方法(1)水力清洗利用高压泵喷出高压水以除去管内、外侧污垢。

(2)化学清洗采用化学药液、油晶在换热器内部循环，将污垢清除。

可不解体换热器而去污，有利于大型换热器的除污；在清洗过程中不损伤金属或金属衬里；可以清洗其他方法难以清除或不能用其他方法清洗的场合，如固定管板式的壳程清洗，只能用化学清洗。

(3)机械清洗用于管子内部清洗，在一根圆棒或管子的前端装上与管子内径相同的刷子、钻头、刀具，插入管中，一边旋转一边向前(或向下)推进以除去污垢。

水垢（污垢）的形成、清理及预防方法溴化锂吸收式制冷机工作一定时间后,换热器(主要是冷凝器)表面产生的污垢会使换热器传热管管壁热阻增加,从而导致机组的制冷效率降低。

本文简要介绍了溴化锂吸收式制冷机换热器传热表面结垢的危害、成因及有效预防见解,并提出了常见的处理方法,供有关人员参考。

换热器传热表面结垢的危害性：换热器表面结垢无形中增加了管壁的厚度,由于换热器传热管壁的导热系数λ较大(λ钢约为50Ｗ/(ｍ•Ｋ),λ铜约为110Ｗ/(ｍ•Ｋ)),而水垢的导热系数λ很小(λ水<1Ｗ/(ｍ•Ｋ)),仅为前者的几百到几千分之一,这样就大大增加了换热器管壁的传热热阻,降低了换热器的传热效率,减少了冷剂水的再生量,使机组的制冷量下降,造成能量的大量浪费,从而增大了企业的运营成本;换热器传热管结垢后,使冷凝压力升高,冷凝温度与冷却水出口温度的差值增大;结垢还会腐蚀设备,缩短设备的使用寿命,结垢严重时还会使冷却管堵塞,减少水流通截面积,增大水流阻力,增加循环水泵运行费用;所以在溴化锂吸收式制冷机的使用过程中应定期进行冷却水水质检查,并定期进行除垢处理。

换热器传热表面结垢的原因：溴化锂吸收式制冷机换热器表面结垢的原因是多方面的:过饱和溶液中盐类的结晶析出;不同分散度的一些物质的固体颗粒的粘结;有机胶状物和矿质胶状物的沉积;某些物质的电化学腐蚀以及微生物产生等。

这些混合沉淀形成了污垢,其中冷却水里面的溶解盐类(如重碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硅酸盐等)产生固相沉淀是结垢的主要原因。

形成固相沉淀的条件是:ａ)随着温度的升高,某些盐类的溶解度下降。

如Ｃａ(ＨＣＯ3)2,Ｃａ(ＨＯ)2,ＣａＣＯ3,ＣａＳＯ4,Ｃａ3(ＰＯ4)2,ＭｇＣＯ3,Ｍｇ(ＨＣＯ3)2,Ｍｇ(ＨＯ)2等。

ｂ)随着水分的蒸发,水中溶解盐类的浓度增高,一些盐因过饱和而析出。

ｃ)被加热的冷却水中发生化学反应,或者某些离子形成另一些难溶的盐类离子。

具备了上述条件的某些盐类,首先在机组换热器水侧的金属表面沉积出原始胚芽,然后逐渐变为具有潜晶形或无定形结构的颗粒,互相聚附,形成结晶或聚团。

污垢对蒸发式冷凝器性能的影响分析前言空调系统和工业生产过程产生的大量废热需要消除，寻找高效能的热交换器是当务之急。

ASHRAE210/214标准指出：蒸发式冷凝器是一种效率最高的换热器。

随着制冷空调行业的蓬勃发展，蒸发式冷凝器已经得到了广泛的应用。

本文研究了污垢对蒸发式冷凝器换热性能的影响特性。

首先，讨论蒸发式冷凝器的污垢问题，接着利用文献污垢数学模型分析实际的污垢特性，最后利用实验数据定量分析了污垢对设备换热效率的影响。

1.蒸发式冷凝器的污垢问题极度腐蚀、结垢和生物污染都会降低设备的使用寿命。

在较为恶劣的环境下，污垢大大降低了蒸发式冷凝器的换热效率。

由于循环水极易受到污染，美国学者Maclod-Smith早在2002年就提出，即使至今仍没有发生一例因蒸发式冷凝器而爆发大规模军团杆菌病，但是生产商和使用者还是应该特别注意循环水的品质。

与冷却塔相比，蒸发式冷凝器需要处理的水量小得多，水处理过程看似简单，但是实际上由于水的快速循环导致设备极易结垢和加速水箱内刺激性气味的有机物增长，因此面临着更大的挑战，如果忽视这些，就会造成设备框架以及管束的快速腐蚀，需要高额的维修成本，甚至需要更换新设备。

在某些情况下，换热管结垢层的厚度比较容易测得，这对于分析盘管的污垢特性有一定的指导意义。

但是，这并不能够直观的分析出污垢对设备换热性能影响的量化关系。

一般而言，设备使用者比较关心三个问题：（1）腐蚀与结垢层厚度的关系；（2）结垢层厚度对设备排热量的影响；（3）污垢对设备换热性能的影响。

美国学者Maclod-Smith在2008年研究了蒸发式冷凝器换热盘管上CaCO3结垢情况，如图1所示。

他利用实际排热量与额定排热量的百分比表征结垢层厚度对设备换热性能的影响。

从图中可以看出，垢层厚度δ为2.4mm时，蒸发式冷凝器的排热量降低了大约55%，而且随着垢层的增加，排热量还会继续降低。

换热管水垢是影响设备换热效率和使用寿命的最主要因素之一，即使是换热管覆盖一薄层水垢都会大大降低设备换热性能，同时导致换热管腐蚀，缩短设备使用寿命。

氢气换热器阻垢分析分析了氢气换热器结垢和腐蚀的原因，用传统清洗工艺和超声波技术清洗作对比，认为应用超声波防垢对壳程具有良好的阻垢效果。

标签：换热器；污垢；腐蚀；超声波0 前言我公司氢气换热器为列管式换热器，壳程介质为循环冷却水，管程介质为氢气.氢气换热器是Ⅲ类压力容器，其制造、检验和验收严格按国家有关标准执行的.壳程内冷却水流速相对较低，易结垢，导致壳程因结垢严重降低换热效果而无法使用，影响生产的正常运行.因此，在氢气换热器冷却水进口总管上安装超声波防垢器，便可以有效地防止了换热器壳体内壁结垢和腐蚀问题。

1 腐蚀的原因及污垢成因分析1.1 氢气换热器的工艺从离子膜电解来的80-85℃的湿氢气进入氢气洗涤塔，与塔上喷淋下来的循环冷却水逆流接触，洗涤去其中的碱及杂质，冷却至≤40℃.再进入氢气压缩机，加压至0.06-0.12Mpa后，氢气最后进入氢气换热器冷却到≤15℃.经氢气水雾分离器除水后，输送到盐酸合成氯化氢。

1.2 壳程的腐蚀壳程的介质是工业水，根据设备使用说明，要求对工业水定期进行软化处理，并控制其pH值在7.0～7.8的范围内，才能保证换热器的正常使用.工业水对碳钢水换热器的腐蚀有多种形式，可能会发生孔蚀、缝隙腐蚀和电偶腐蚀等.一般认为在管壁主要发生吸氧腐蚀，使管壁穿孔，发生泄漏事故。

在中性水中，碳钢遭受氧的腐蚀过程如下：（a）阳极区：Fe — Fe2+ + 2e-（b）阴极区：O2 + 2H2O +4e- — 40H-当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，生成Fe（0H）2沉淀。

即Fe2++20H-—Fe（OH）2如果水中溶解的氧比较充足时，则Fe（0H）2会进一步氧化，生成黄色的锈FeOH或Fe203·H20而非Fe（0H）3；如果水中的氧不充足时，则Fe（0H）2进一步氧化为绿色的水合四氧化三铁或黑色的无水四氧化三铁。

1.3 污垢成因氢气换热器给水为敞开式循环冷却水系统，水中含有溶解盐、灰尘、泥土、腐植物、微生物及凝胶状物质，在传热的过程中，随着温度的升高而不断被蒸发浓缩，当超过它在水中的溶解度时，盐类物质发生了化学变化超过饱和溶解度开始以结晶的方式析出，沉积在金属表面，在传热面上形成致密的水垢沉积物，即通常说的水垢.结晶析出过程中夹带灰尘、泥土、腐植物、微生物残骸以及凝胶状物质，在水流速较低的折流区域，沉积速度更快，沉积物更多，即通常说的污垢.氢气换热器为列管式换热器，壳程走循环水，管程走氢气，设备造价低，换热效率较高.但易使水中盐类物质结晶析出、污垢物质沉积，继而诱发设备的腐蚀。

壁挂炉真的有必要花钱清洗吗？以下4点告诉你壁挂炉需要清洗了1、壁挂炉已经不间断使用两个以上的供暖季。

2、明显感觉壁挂炉燃气使用量比以前增大。

3、壁挂炉供热时间增长、卫生热水时冷时热、单位时间内热水出水量减小。

4、壁挂炉运转声音增大，不时会发出异响。

1.为什么要清洗壁挂炉壁挂炉是一种换热设备，这样在加热和不断注入冷水的过程中就会形成水垢，而且水垢会越积越多，这样壁挂炉的换热效率也会大大降低，主要表现为壁挂炉耗气量增大、供热不足、卫生热水时冷时热、热水量减小等症状，严重的会导致壁挂炉内胆被毁坏。

所以任何一款燃气壁挂炉在使用二至三年后就必须要对其进行清洗保养。

2. 清洗壁挂炉有哪些好处？壁挂炉内部件通过清洗可以高效良性运转，有效排除发生意外的隐患。

清洗之后可有效降低水泵、换热器等主要部件的负荷，减少运行部件的磨损，降低故障率。

如果每一致两年对壁挂炉进行一次清洗保养，能延长设备的使用寿命3-5年。

能够提高壁挂炉的加热效率，降低燃气消耗量。

实验表明，清洗后的壁挂炉可以在原来基础上节约25%-30%的能源。

3. 什么情况下需要清洗除垢壁挂炉已经连续使用了两个以上的供暖季与壁挂炉以前的使用量相比明显感觉增大。

热水温度忽高忽低、单位时间内流量减小运转时不时会发出异响而且必以前的声音增大。

壁挂炉要经常清洗，否则长期使用会形成水垢，我们知道水垢是由于温度差距太大而形成的，壁挂炉的换热器不断注入新水，这会导致换热器内壁的水垢越来越厚，它会使壁挂炉换热效率降低，使壁挂炉一直高负荷运行，严重影响壁挂炉寿命。

4. 壁挂炉结垢的危害壁挂炉的核心问题是热交换的效率问题和使用寿命问题，影响这两个方面最大的因素就是水垢问题。

我们在使用生活热水时，需要不断地充入新水，这样换热器的结垢率就会大大增大。

水垢不断加厚，换热器管径便越来越细，水流不畅，不仅增加了水泵及换热器的负担，而且壁挂炉的换热效率的也大大降低，主要表现为壁挂炉耗气量增大、供热不足、卫生热水时冷时热、热水量减小等症状。

集中供热系统中板式换热器的结垢清洗板式换热器是一种高效的换热设备，由于其具有传热效率高、结构紧凑和装拆清洗方便等诸多优点，在八十年代已开始在许多领域里得到广泛的应用。

同时也引用集中供热系统，并得到了较快的推广。

且集中供热系统所采用的供热介质较单一、无毒性，腐蚀性也较小，与其它行业比，工作温度和工作压力均不太高。

但由于板式换热器流通截面小，结垢、堵塞造成换热器效率降低，影响了供热效果。

因此，选择合理的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。

一、板式换热器结垢堵塞原因分析1、循环水遇热结垢造成堵塞生产运行过程中，循环水遇热结垢，降低换热器热效率。

热网循环水源为自来水和深井水：自来水的硬度一般为6mgN／L～8 mgN／L，深井水的硬度一般为14mgN／L～20mgN／L，水中的钙镁重碳酸盐遇热后分解为碳酸钙沉淀物及松软无定形的氢氧化镁。

这些沉淀物，其中一部分粘结在受热强度较大的换热器受热面上，形成坚硬或松软的水垢，另外一部分则悬浮在循环水中循环流动。

当换热器受热面处水循环不良，流速较低或成“死水”时，这些悬浮物便沉积在换热器表面上，形成二次水垢。

由于水垢的导热系数比钢板的导热系数低lO倍～800倍，因此，大大降低了换热器的传热效率。

水垢增厚1mm，热效率降低8％～9％甚至更多。

2、杂质进入管网造成堵塞进入管热网施工过程中不可避免地有杂质进入管网，热网运行时杂质随循环水进入换热器造成堵塞，降低换热器热效率。

例如在管道的焊接过程中，焊条残余短节和焊渣不可避免地进八管网。

还有热网施工过程中的人为因素，管道送到施工现场时，由于工地土质松软，管道经过卸、送，焊拄之前内部已经有砂、土等杂物。

3、管道内壁生锈，形成铁锈泥造成堵塞由于一、二次网的循环水都未经过除氧处理，管道内氧对金属的腐蚀不可避免，尤其是夏季停运期间，管道内水温度较低，水中氧溶解度较高，常温下(25℃)为5.75mg／L，对管道腐蚀相当严重，尤其是管道处于半充水状态时。

微电子工业的不断发展，在冷却水使用方面，密封垫。

不仅用量变得越来越大，同时对冷却水的可靠性、安全性和稳定性也提出了严格的要求，用量的增大，必然导致能耗的上升，随着当今能源的日益紧俏，如何选择高效节能的换热器以及如何确保换热器运行过程的节能降耗。

已成为 " 能源管理者们 " 义不容辞的责任。

本工作针对板式换热器污堵后的能耗增加问题，分析污堵产生的原因，探索如何清除换热器污堵以及如何提高换热效率的可行性方法。

板式换热器的特点及工作原理,板式热交换器是一种新型高效的换热设备，它具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小，易于安装得优点，并且可根据不同的工艺要求，非常方便地组合成任意流量形式，因而它被广泛应用石油、化工、冶金、机械、轻工、食品、医药、电力、涂装、供热等工业领域，近年来在微电子行业的冷却水、纯水和超纯水系统中也被广泛采用。

板式热交换器的工作是通过传热机理进行的，根据热力学定律，热量总是由高温物体自发地专传向低温物体。

当两种流体存在温度差时，就必然有热量进行传递，两种存在温度差的流体在受迫对流传热过程中，由于板式换热器的换热片表面采用瓦楞波结构优化设计，使其热交换率达到 92% 以上，即使流体流速在雷诺准数值以下，流体在板片之间的运动亦呈三维运用，促使流体形成剧烈紊动，减少边界层热阻，强化传热效率。

换热器的热阻,由于冷冻水（冷媒流体）与循环冷却水（工作流体）不是直接接触的，它们是通过换热片将循环冷却水的热量传给冷冻水，此时较高温度的循环冷却水的温度降低成为低温流体，当换热片两侧的流体为恒温传热时，它包括了三个过程： 1 ）循环冷却水（工作流体）流动过程中把热量传到换热片壁上的对流传热过程； 2 ）穿过换热片的导热过程； 3 ）由另一侧的换热片壁把热量传给冷冻水（冷媒流体）的对流传热。

水垢对热交换器的性能影响是相当严重的，为了能使热交换器工作性能正常，定期进行清洗，彻底清除水垢是必要的。

换热器清洗的各种方法和结垢方式换热器是一种结构紧凑、高效的换热设备，是实现加热、冷却、热回收、快速灭菌等用途的优良设备。

但是，由于换热器长期运行，用来冷却或加热侧纯净程度的不同以及工艺介质本身性质的差异导致换热器结垢已成必然，造成换热器换热效率降低，从而影响生产的正常进行和设备的安全。

因此，换热器应定期进行清洗，除掉污垢，以保证换热器的高效换热和生产的正常进行。

一、换热器结垢三大原因：因为常用换热器换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高及浓度较高时从水中析出，附着于换热管表面，形成水垢，随着使用时间及频率的增加积垢层逐渐变厚、变硬，紧紧地附着于换热管表面上；如同水垢一样，换热器的另一侧流体由于物质本身的性质可能出现非水垢类固体析出物，长期不处理会越来越多积累在换热管面；当流体所含的机械杂质有机物较多而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。

二、换热器六类主要结垢过程：对于常用的换热器而言。

根据结垢机理，我们一般将结垢分为以下几类:（1）类析晶结垢:如水冷却系统，由于水中过饱和的钙、镁盐类由于温度、pH等变化而从水中结晶沉积在换热器表面，而形成了水垢；（2）粒结垢:流体中悬浮的同体颗粒在换热面上的积聚；（3）化学反应结垢:由于化学反应而造成的同体沉积；（4）腐蚀结垢:换热介质腐蚀换热面，产生腐蚀产物沉积于受热面上而形成污垢；（5）生物结垢:对于常用的冷却水系统来讲，工业水巾往往含有微生物及其所需的营养，这些微生物群体繁殖，其群体及其排泄物同泥浆等在换热表面形成生物垢；（6）凝同结垢:在过冷的换热面上，纯液体或多组分溶液的高溶解组分凝同沉积。

以上的分类只是表明某个过程对形成该类污垢是一个主要过程。

结垢往往是多种过程的共同作用结果，因此换热面上的实际污垢，常常是多种污垢混合在一起的。

三、换热器清洗方式的选择根据清洗方法的不同，主要清洗方法为物理清洗和化学清洗。

板式换热器结垢机理、危害及防范措施近年来，板式换热器以其重量轻、占地面积小、投资低、换热效率高、组装灵活、结垢易于清除等特点，及其在热网换热站中所起的作用，越来越受到供热企业的重视，并逐渐得到推广至2002年底，太原市热力公司一电工程，已建成热力站100座(其中15座为自建站)，供热面积达到820万平方米，共选用92台可拆式换热器和85台焊接式换热器。

但是由于板式换热器流通截面积小，因结垢造成堵塞，致使换热器传热恶化，换热效率降低，影响着设备的安全和用户的正常用热。

因此及时清除板式换热器受热面上的水垢，将成为确保供热系统安全、高效、经济运行的重要课题。

1 板式换热器结垢堵塞的主要原因及其危害板式换热器的使用过程中，由于水处理设备运行不当，水质控制不严，将不符合水质标准的循环水注入换热器，水中的钙镁碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物。

这些沉淀物，一部分粘结在受热较大的换热器受热面上，形成坚硬的水垢;另一部分悬浮在循环水中沉积在流速较低的受热面上，形成二次水垢。

由于水垢的导热性能极差(其导热系数仅为钢材导热系数的1130-1150)，因使板式换热器传热恶化，大大降低了传热效率，造成热能的严重浪费。

据资料显示，水垢每增厚1mm，热效率降低8%左右。

水垢的存在会堵塞板式换热器通道，使系统阻力增大，影响设备的安全和热力系统的正常运行，1999年，先后有4台换热器因内部阻力较大形成鼓包，形成大的安全隐患，给供热单位的声誉和供热事业的发展造成负面影响，因此必须给予高度重视。

2 板式换热器的清洗方法目前，太原市热力公司采用的进口板式换热器为焊接式整体型，无法拆装;采用的国产板式换热器虽可拆装，但要将受热面上的水垢及杂物清理，拆装的劳动强度较大。

投人的人力较多、除垢还不彻底;对金属板片、密封胶条都有损耗，加上紧固螺栓难度较大，极易造成板片变形或损坏，板式换热器密封胶条所用的502胶价格较高，增加资金投人。

从1998年开始，我们经过对板式换热器结垢的主要原因分析，逐渐摸索出板式换热器的化学酸洗除垢法，其优点是简便、经济、迅速、有效.2.1清洗除垢的基本原理(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。