板式換熱器的優點
1)板式換熱器傳熱系數高技紋表面板片主要有三種。突起狀板、渡紋板和人字型板,在供熱領域人字型采用最多。在低流速即0.15~0.85m/s下就能激發湍流流動狀態,而且在板片兩側傳熱系數很高,據有關資料介紹,板式換熱器在雷諾數大于50~200,此時傳熱系數對水一水換熱為15000~21000K/㎡.h·℃,兩列管式僅為3200~6300K/mh·℃,由數據表明,板式換熱器傳熱系數是列管式的2~4倍,而此時壓降蓿近。
2)板式換熱器污垢熱阻小。板式換熱器的板材一般采用不銹鋼板或鈦板等合金鋼板,一般板厚儀為0.B~0.9mm,由于板壁薄,使板壁的熱阻減小。當然也跟板閹發生強烈的湍流有關,致使換熱器表面污垢熱阻小。據美國營式換熱器制造協會(TEMA)標準規定t板式換熱器污垢熱阻,當用同樣一種介質時,可按列管式換熱器內污垢熱阻l/5選取。另具一些文獻介紹,板式換熱器污垢熱阻一般約為0.00012m·℃·htkcal。當設計時,介質是凝結水或蒸汽時,板式換熱器污垢熱阻為0.O0001m·℃·h/kcal,而列管式換熱器污垢熱阻則是0.0001,兩者之倒是1:10。
3)板式換熱器污垢較輕是因為板間具有較高的端流,致使污混雜物懸浮,這時板做為傳熱面很光滑,即便污垢沉積掛于板上,因無死角,板材表面不易腐蝕,這時湍流有助于自身洗滌,沖刷附著板上的污垢,起剝離作用。同時板間流動,空間小,使介質滯留量少,所以清洗起來簡單方便。
4)板式體積小,因此向周廚環境散失的熱量也較少。據有關文獻報導,一般只有列管熱損失1t5左右。同時板式占地面積小,僅為列管式抉熱器的1/5~1/10,加上列管式換熱器抽芯管檢修、檢查等,這個數就更小}重量輕,在帶相同的熱負荷時.板式重量只是列管式的1/4左右,這樣相應地給檢查清洗、保養都帶來方便條件。
5)在板式換熱器發生泄漏對,板式換熱器內的介質是泄漏在外表面,不是像列管換熱器那樣,發生于一次永與二次水互串,并在一般狀況下不易發覺。
6)板式換熱器的起動和停止運行所需要的時間短,操作方便,受到操作管理人員的歡迎。
7)根據不同的負荷,可把一個流通的板片數和程數相結合起來,所以板式組裝靈活。如果采用中聞連接板或中間隔板,可一個臺架上裝幾個換熱器,運行不同的負荷,這樣可以減少系統中管線、閥門配件等設備,對降低工程造價,減少占地面積都有益處。
3結垢的原因分析
3.1溶于水中的雜質
a.鈣鹽類:在水中的主要構成有CaSO4、Ca(HCO3)2、等。鈣鹽是造成換熱器結垢的主要成分。
b.鎂鹽:在水中的主要構成有MgSO4、Mg(HCO3)2、MgCl2、等。鎂溶解在水中后,在受熱分解后生成Mg(OH)2沉淀構成泥渣或水垢。
c.鈉鹽:主要構成有NaCl、Na2SO4、NaHCO3等。NaCl不生成水垢,但水中有游離氧存在,會加速金屬壁的腐蝕;Na2SO4的含量過高會結鹽,影響安全運行;水中的NaHCO3在溫度和壓力的作用下會分解出NaCO3、NaOH、CO2,使金屬晶粒受損。
3.2板結狀態附著的雜質
a.微生物:由于循環水的水溫、溶解氧等對微生物提供了有利于繁殖的條件,微生物將大量繁殖。循環水的溫度較高時,在水中投加磷酸鹽等藥劑,正好是微生物的養料,微生物的繁殖不但阻塞板片通道,有時還會堵塞管路,還會使金屬腐蝕。
b.污泥:冷卻循環水中的污泥,灰塵及補水懸浮物,逐漸沉積在流速較低的換熱器中。
c.粘垢:主要是微生物、水中泥土、腐蝕物、菌藻殘骸粘結而成,常常附著在換熱器壁面上。
4板式換熱器結垢的清洗方式
4.1清洗劑的選擇
清洗劑的選擇,采用的是酸洗,它包括有機酸和無機酸。有機酸:氨基磺酸、粘泥剝離劑等。無機酸:鹽酸、硝酸等。使用鹽酸為清洗液.容易對板片產生強腐蝕,縮短換熱器的使用壽命。多采用的是硝酸。硝酸清洗所用的緩蝕劑可為0.2%~0.3%的烏洛托平,加入0.15%~0.22%的苯胺和0.04%~0.09%的硫氟酸銨。經硝酸清洗并沖洗干凈后的設備在空氣中可自行鈍化。
通過試驗發現,甲酸作為清洗液效果非常好;在甲酸清洗液中加入緩沖劑和表面活性劑,清洗效果更好,并可降低清洗液對板片的腐蝕。通過對水垢樣本的化學試驗研究表明,發現甲酸能有效地清除附在板片上的水垢,同時它對換熱器板片的腐蝕作用也很小。
4.2板片除垢工藝要求
4.2.1酸洗適宜溫度
若提升酸洗時的溫度有利于提高除垢效果。如果溫度過高就會加劇酸洗液對換熱器板片的腐蝕,通過反復試驗發現,酸洗溫度控制在55℃為宜。
4.2.2酸洗藥液濃度
反復試驗得出,若酸洗液應按甲酸80%、水14%、緩沖劑表面活性劑0.6%的濃度配制,清洗效果極佳。
4.2.3清洗時間
酸洗方法應以靜態浸泡和動態循環相結合的方法進行。酸洗時間為先靜態浸泡1.5h,然后動態循環4-6h。在酸洗過程中應經常取樣化驗酸洗濃度,當相鄰兩次化驗濃度差值低于0.3%時,即可認為酸洗反應結束。
4.2.4鈍化
酸洗結束后,板式換熱器表面的水垢和金屬氧化物絕大部分被溶解脫落,暴露出嶄新的金屬,極易腐蝕,因此在酸洗后,對換熱器板片進行鈍化處理。
5解決的問題與預期效果
魯北電廠循環水溫度較高,夏季可達到36℃,加之板式換熱器結垢,傳熱效果變差,使閉式水溫升高,特別是夏季閉式水溫度高達47℃。如果板片長時間不清理會導致板片結垢越來越嚴重,傳熱效率越來越差。
魯北電廠密封油、EH油、定子冷卻器、氫氣冷卻器、真空泵冷卻器、電泵工作油、潤滑油冷油器、機械密封,大機冷油器等都是用閉式水來冷卻。換熱器結垢會導致到各個用戶的閉式冷卻水的水溫高,更重要的威脅著各設備的安全運行。閉式水溫度高不僅威脅著設備的安全運行,更影響了機組的經濟運行,因為閉式水溫度高導致機組真空泵效率低下,使凝汽器真空處于較低水平,凝汽器真空對電廠熱經濟性較大,一般30萬機組機組真空每提高1kpa,機組熱耗降低煤耗降低1%-1.5%,出力約提高1%,根據我廠熱平衡圖真空每提高1kpa,可以使發電煤耗降低3.2g/kwh.
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