板式换热器产生的污垢种类的分析

换热器主要用来使两种不同温度的物料进行热交换，达到加热或冷却的目的。90% 以上的换热设备都存在着或多或少的污垢问题，也由此产生一系列危害: 污垢的产生，直接导致了传热热阻的增加，随着垢层的加厚，有效换热面积随之减小，直接恶化了换热性能; 结垢层的存在使换热表面流通截面积减小，增加了物料流动阻力，从而增加了动力设备的耗功率; 在换热表面积聚过多的污垢，导致了换热表面局部温度过高，致使换热面机械性能有所下降，结垢严重时还会导致换热表面局部腐蚀甚至穿孔，严重影响了换热设备的使用寿命以及安全运行。因而为了保证生产效率和生产的安全进行，人们只能定期对换热设备进行清洗，而清洗周期也会逐年缩短，这也间接导致了换热器运行成本的增加，为此针对不同的换热器类型和污垢种类合理选择清洗方法，以保证清洗效果和清洗经济性显得尤为重要。笔者对常见的换热器污垢类型和清洗方法做了总结，并给出了基本的选用原则。
1 污垢的种类及特性分析
了解污垢的种类及其形成特性是实施清洗过程的必要准备。有助于迅速找到合理的清洗方案，实现快捷高效地清洗，减少人力、物力的浪费，节约生产和维护成本。
1. 1 污垢的种类不同的换热器结构、不同的流体介质所形成的污垢不同。Epstein N 提出的按照引起污垢沉积的主要物理、化学过程的分类方式[2]可将污垢分为析晶污垢、颗粒污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、微生物黏泥污垢、凝固污垢及其他污垢等类型。也有人按照污垢随时间的增长特性分类，如线性增长型、降率型及渐进线型等。由于笔者主要针对换热器清洗部分进行研究，因此只对 6 种类型的污垢进行特性分析。
1. 2 污垢的特性
1. 2. 1 析晶污垢
析晶污垢是生产过程中流动介质包含的某些溶解的无机盐呈现过饱和状态从而在换热面上析出的晶体沉积物。常见的析晶污垢有水垢和锈垢。一般的无机盐类溶解度随着温度的增加而增加，这类无机盐常常在冷却面上结晶; 另一类无机盐( 反常溶解度的微溶和难溶的无机盐) 的溶解度则随着温度的增加而降低，这类无机盐往往在加热面上析出晶体。析晶污垢一般硬度比较大，粘度比较小。
1. 2. 2 颗粒污垢
颗粒污垢的产生主要是悬浮在换热器中的固体颗粒相互积聚: 较大固体颗粒主要靠重力在水平换热面上沉淀积聚; 通过其他机制形成的胶体粒子在水平和非水平换热面上的积聚。
1. 2. 3 化学反应污垢
化学反应污垢是换热器中介质发生化学反应产生的沉积物，换热面材料不会参与该反应。有机物的裂化和聚合反应产生的积聚物就是典型的化学反应污垢，这类污垢的粘度一般比较大，采用化学清洗的方法会取得较好的效果。
1. 2. 4 腐蚀污垢
腐蚀污垢的产生是换热介质与换热面发生反应的结果。换热面被换热介质腐蚀，粗糙度增大，使其他潜在的污垢更容易附着在换热面上。换热面的腐蚀程度取决于介质的组分、介质的酸碱度和换热器中流体的温度。
1. 2. 5 微生物黏泥污垢
换热器中往往含有微生物以及供其生长的营养，这些微生物的生长、繁殖和排泄物在换热器的管壁上形成有机物膜，这种膜状的沉积层被称为微生物黏泥污垢。由于微生物的生长跟温度有很大的关系，所以控制温度可以有效抑制这种污垢的生成。
1. 2. 6 凝固污垢
凝固污垢是指多组分流体在相对过冷的换热环境下发生相变，从而在换热面凝结形成的污垢。这里的相对过冷主要指相对于流体中的组分，不同的组分使其产生凝固的温度点也不相同，因此换热器中温度场的分布是凝固污垢产生的一个主要因素。虽然以上的污垢类型和产生时的物理、化学过程不相同，但是这些污垢的产生因素却会发生交集，因此换热器中的结垢往往是多种过程的共同作用。这些过程的混合交叉使换热器换热面上形成的污垢成为了多种污垢的混合体。

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