板式换热器应用中存在的问题及对策
发布时间:2009-02-23
板式换热器应用中存在的问题及对策
文 / 张铁柱
【摘要】：本文针对板式换热器应用中出现的一些常见问题进行分析，并提出相应的对策，从而提高板式换热器利用效果。
【关键词】：板式换热器失效防范
1 前言
板式换热器作为一种紧凑高效的换热设备，被应用在我公司多套装置中，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，它具有体积紧凑、传热效率高、拆卸清洗检修方便等优点。但是板式换热器使用中出现的各种问题，也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。
2 设备堵塞与结垢
2.1 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。因为循环水中杂质较多，同类装置 E208/E209 曾经多次堵塞，从而造成装置频繁停工，给企业经济效益带来一定的影响。后来，在E208/E209 前增加了易拆清的过滤器，保证了 E208/E209 的长周期运行。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。
2.2 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，是固体杂物和纤维容易集聚的地方，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，但在板式换热器上的影响现象是相同的。可采有以下对策缓解结构问题：（1）板
式换热器不宜用在较脏或易结垢的环境（除非增设有效的其他措施）。（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。
3 密封失效
3.1 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元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管壳式换热器。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的冲击现象。（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。
3.2 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。
3.3 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。
4 腐蚀
腐蚀是复杂的化学现象，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，或者甚至是不可行的。（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 因温度升高温析出来的。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。
5 其他问题
（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。这一问题在其他公司的设备安装过程中曾多次发生。（3）蒸汽的过热度对橡胶垫片使用寿命影响很大，正常应用在150℃-180℃饱和蒸气橡胶压垫片，其使用期为 3-5 年或更长，而用在130℃左右的过热蒸汽中寿命仅为几个月。这是因为饱和蒸气可在垫片表面生成一层水膜，在高温下对垫片起有效的保护作用。因此使用蒸汽不仅要注意它的温度是否适用于垫片，过热度也是不可忽视的重要因素。
6 结论
总之通过正确的选用、操作和维护，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，从而充分发挥板式换热器高效节能的优点，为公司获得更好的经济效益。
板式换热器应用在制冷设备上存在的一些问题
发表于2007-6-17 07:22
目前,板式换热器在小型制冷（制冷水）设备上得到应用,并且，其应用必将会进一步扩大。这主要是由于板式换热器具有优秀的换热性能、体积小、重量轻,以及板式换热器的安全可
