换热器结垢及清理和预防结垢的方法

1、结垢原因

（1）流体的流动速度。流体的流速可通过对传热传质的影响和机械作用力使结垢受到影响，该影响过程非常复杂。事实上，流速对不同类型结垢产生的影响是不同的，对不同类型换热设备结垢的影响程度也不相同。在换热器中，流速对污垢的影响应该同时考虑其对污垢沉积和污垢剥蚀的影响，对于所有各类污垢，由于流速增大引起剥蚀率的增大较污垢沉积的速率更为显着，所以污垢增长率随着流速的增大而减小。但是在实际运行中，流速的增加将增大能耗，所以，流速并不是越高越好，应就能耗和污垢两个方面来综合考虑。

（2）流体性质。流体的性质包括流体本身的性质和不溶于流体或被流体夹带的各种物质的特性。在冷却水系统中，水质特性对污垢沉积起关键作用，若含有盐和其他物质，可能因温度或浓度的变化而结晶等；若含有不溶解气体会影响金属表面的腐蚀；若含有微生物和养分也对生物污垢有影响。

（3）传热壁面的温度。流体温度及其传热系数决定该界面温度。化学反应速度取决于温度，生物污垢也取决于温度，流体温度的增加一般会导致化学反应速度和生物污垢速度的增大，从而对污垢的沉积量产生影响，导致污垢增长率升高。

（4）换热设备参数。一是换热面材料：通常结垢情况与材料有很大关系。研究发现，铜合金材料对生物污垢起抑制作用。而对于其他常用的碳钢，不锈钢而言，只是通过腐蚀产物的沉积而影响结垢，而如果采用耐蚀性能良好的石墨或陶瓷等非金属材料，则不易发生结垢。二是换热面状态：换热面材料的表面质量会影响污垢的形成和沉积，表面粗糙度越大，越有利于污垢的形成和沉积。三是换热器结构：经验表明，一般板式换热器和螺旋板换热器的抗垢性能要优于管壳式换热器。

2、污垢的类型

对于常用的换热器而言，根据结垢机理，一般将污垢分为以下几类：

（1）析晶污垢：指在过饱和流动的液体中溶解的无机盐结晶而沉积于换热器的表面所形成的污垢，就称为析晶污垢。水垢是工业设备中*常见的积垢，在水冷却系统中，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，即形成了水垢。

（2）微粒型污垢：流体系统中悬浮的固体颗粒如砂粒，灰尘，炭黑，在换热面上的积聚而形成的污垢。

（3）化学反应污垢：加热表面与流体之间，由于自氧化和聚合反应即化学反应而造成的沉积物形成。

（4）腐蚀型污垢：由于流体具有腐蚀性或含有腐蚀性的杂质而腐蚀换热面，产生腐蚀产物沉积于换热面上而形成污垢。

（5）生物型污垢：是由微生物群体及其排泄物与化学污染物，泥浆等组分粘附在换热管，管道等壁面上形成的胶粘状沉积物，称生物型污垢。

（6）凝固污垢：在过冷的换热面上，清洁液体或多组分溶液的高溶解组分凝固沉积而形成的污垢。

以上的分类只是表明了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而且相互影响，换热面上的实际污垢中，常常是多种污垢混合在一起的。

不过为了研究的简化，有必要先就单一污垢进行研究。

3、除垢措施

3.1机械清洗

机械清洗是提供一种大于污垢黏附力的力而去除附着在表面的污垢，这种清洗方法可以除去化学方法不能除去的碳化污垢和硬质垢。机械清洗的方法可分为以下两类：

（1）强力清洗。强力清洗法是利用喷射设备将介质以极高的冲击力喷入换热器的管侧和壳侧，起到除垢的目的。常见的强力清洗法有喷丸清洗，高压水射流清洗，喷气清洗，喷砂清洗，强力清管器等。其中的高压水射流清洗多用于清除炭化垢或硬垢，而对于仅仅依靠冲击力是不能去除而必须依靠热量才能使其松动的污垢，则使用蒸汽喷射清洗。

（2）软机械清洗。这种清洗方法依靠插入物在管内的运动，与管子内表面接触，达到去除污垢的效果。

这种软机械清洗也称在线机械清洗。常见的方法有旋转螺旋线法，液固流态化法，旋转纽带法，螺旋弹簧振动法，海绵胶球在线清洗法等。插入物的型式多种多样，其中的海绵胶球法是将直径比管子内径稍大的海绵球挤入管内以起到除垢的目的，还可以使用钢丝刷来清洗较低硬度的污垢。

3.2化学清洗

化学清洗是通过化学清洗液的使用，产生某种化学反应，使换热器传热管表面的水垢和其他沉积物溶解，脱落或剥离。

此方法清洗时间短，操作简单，除垢彻底干净，是目前使用*为广泛，有效的清洗方法之一。化学清洗可以在现场完成，劳动强度比机械清洗低而且清洗更完全，可以清洗机械清洗所不能到达的地方，并可避免机械清洗对换热面造成一定的机械损伤；而且化学清洗可以不用拆开设备，对于不能拆开的管壳式换热设备具有机械清洗所不能比拟的优点。

在清洗之前，应了解清洗的设备的结构，材质，污垢的分布和厚度以及其组成，从而合理地选择清洗主剂，缓蚀剂，和助剂，并且选择合适的清洗剂用量，浓度，速度，温度和时间，*后应做好清洗废液的处理排放工作，避免对环境造成影响。

3.3物理清洗

物理清洗是借助各种机械外力和能量使污垢粉碎，分离并剥离离开物体表面，从而达到清洗的效果。常见的方法有，超声波除垢，PIG清管技术，电场除垢技术等。超声波除垢是利用超声波的空化效应，活化效应，剪切效应和抑制效应，从而起到除垢的效果。超声波除垢技术的关键是选择合适的超声波功率和频率大小以及清洗液的温度。

3.4微生物清洗

随着HRT的增加，COD去除率逐渐增加。当HRT>5min时，COD去除率基本趋于平稳，COD去除率达到约75.在电化学反应器内，由于流体的流动和气体的搅拌作用，大大增加了颗粒的碰撞和生长机会。电气浮产生的平均气泡粒径为20～70μm，具有比较大的比表面积，从而可为絮体提供更多的吸附和粘结中心，使絮体内部有气体，更有利于絮体上浮。因此，在较短时间内可以获得满意的处理效果。

3.3电流强度的影响

洗衣废水浊度，COD和MBAS的去除率与电流强度的关系。随着电流强度的提高，这几种指标的去除率逐渐增加。

按照Faraday电解定律，Al的电化学溶解及水的电解与所提供的电量（I/t）成正比。当通过1F（26.8Ah）电量时，理论上可溶出9gAl3 ，同时可释放出0.0224Nm3H2和O2，这远远大于DAF中所释放的气量。同时提高电流强度可获得更小的气泡，对于气浮分离过程十分有利。

4、总结

将电凝聚，电气浮和电化学氧化有机结合在一起，集成了电凝聚产生Al3 及其水解聚合产物的**絮凝作用，不溶性电极产生的极小气泡的浮选作用和催化氧化电极的电化学氧化作用，研制了一种新型电化学反应器。采用该反应器处理洗衣废水，可有效去除废水中的表面活性剂，SS，COD和磷酸盐。

多长时间清洗一次呢？

工业出产的过程中，有许多状况会构成换热器或管线结垢、阻塞，影响换热器的换热作用，冷却水在热交换过程中，在换热器外表构成坚固的水垢，影响换热作用，严峻时冷却水的流量缺乏和降压都会使出产无法正常运转。一些公司为了节约清洁费用，在换热器严峻结垢影响出产的状况下才会思考清洁，却不知换热器在负荷运转的状况下愈加损害设备，增大设备的故障率。螺旋板式换热器首要即是在板式换热机组的运用这个方面了，比如说清洁，由于在板式换热器中是可能存在着各式各样的尘垢的，比如说油类残留物/沥青和脂肪，碳氢类沉积等等很多种，这些尘垢咱们都是要进行清理的。

换热器的清洁周期要根据设备的结垢程度来决议，假如换热器换热作用不抱负，换热作用达不到出产的需求，耗能增大，换热器运用时间过长，冷却水水质差等相似状况时，这时候就该思考清洁了，清洁时须找专业的清洁公司。

清洁换热器可使设备正常运转，恢复出产，防止危险发作。

如何预防一些换热设备的结垢呢？

海绵铁滤料(又称除氧剂)采用优质矿粉，利用氧化还原反应原理，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉循环水溶解氧腐蚀经处理后水溶解氧含量可达到0.05 mg/L以下，该除氧剂具有反洗频率低，抗压强度高，不粉化、不结板，比表面积大。活性高，再生效果好等优点。

经活化处理后的海绵铁除氧剂，呈海绵状多孔隙的铁粒，为水中的溶解氧提海绵铁滤料(又称除氧剂)采用优质矿粉，利用氧化还原反应原理，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉很循环水溶解氧腐蚀经处理后水溶解氧含量。

在经活化处理后的海绵铁除氧剂，呈海绵状多孔隙的铁粒，为水中的溶解氧提供了与活性铁进行反应的机遇，加速氧化还原反应。

常温过滤式除氧属化学除氧，是采用专门生产的活性海绵铁(直接还原铁)来去除水中溶解氧，海绵铁主要成分是铁，其疏松多孔的内部结构，提供的比表面积是普通铁屑的5-10万倍，可使水中的氧与铁发生迅速彻底的氧化反应，使溶解氧稳定在0.05mg/L以下， 反应产物Fe(OH)2、Fe(OH)3为不易溶于水的絮状沉淀，当随着水流经其余的海绵铁颗粒时被拦截下来，只要用一定强度的反洗水流就可以冲洗干净(大约5分钟)。海绵铁的消耗量很低，根据处理水量与水质的不同，一般3-6个月补充一次即可。(经过除氧后的中增加了少量的铁离子,一般为0.2-0.5mg/L，对于热水锅炉来说仍符合国家规定的水质标准，但对于蒸汽锅炉或对给水Fe2+有严格要求的给水除氧来说，可以加装除铁装置，去除水中的Fe2+，作为水除氧剂的海绵铁是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 粉末粘结在一起，粒度为2-5mm左右。因其还原过程发生置换反应，形成一定数量的空隙，还有粉末微粒粘结时的空隙，使得除氧剂孔隙极高，比表面积大，又因其为原生矿直接还原所得，相对纯净，所以活性极高，极与水中的氧发生反应生成Fe3O4，从而达到除氧目的。同时利用率也得到提高到90%以上。

而且由于含有一定量的杂质，使其在除氧过程中颗粒之间只能是弱键连接，基本不锈死成团。不经软化的水易使除氧剂表面发生钝化，使其氧化减慢，而影响除氧效果，故应先软化再除氧。使用一段时间后，应进行反洗。

海绵铁除氧器采用的技术及工作原理:

1. 常温运行，无需加热，克服了热力、真空除氧及加热耗能的缺点;

可在常温下实现除氧，进水无需加热;

2. 占地、占空间小，安装简便，克服了热力、真空除氧高位安装的不便;工作原理 : 海绵铁除氧剂是经活化处理后的高活性填料，是海绵状多孔隙的铁粒，为水中的溶解氧提供了与活性铁进行反应的条件，当含有氧气的水通过海绵铁时，水中氧气与铁发生彻底的氧化反应，从而消除出水溶解氧含量。系统可随时供水，可不需准备时间，也可不需要除氧水箱;

3 为不溶解于水的松软絮状物，当其累积到一定程度时，即可通过反冲洗排掉，使海绵铁恢复到初始的除氧能力。除氧效果稳定可靠，出水中溶解氧含量稳定≤0.05mg/L，符合低压锅炉水质标准;

特点:新型海绵铁过滤式除氧器在国内推出已有数年时间，早期设计的设备结构及流程在实际运行中有一些不足之处逐渐暴露出来，有时对系统运行造成很大影响。了与活性铁进行反应的机遇，加速氧化还原反应，它与水中的溶解氧化学反应如下: Fe+H2O+1/2O2→Fe2++2OH- Fe2++2OH-+1/2H2O+1/4O2→Fe(OH)3↓

工作环境

处理水量:4-50t/h 反洗强度:16-21L/m2

反洗间隔:24h 工作温度:5-80℃

除氧速度:15-18m/h 处理前溶氧含量:6-8mg/L

工作压力:0.15-0.5MPa 处理后溶氧含量:0.03-0.05mg/L