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板式换 热器在集中供暖中的应用

作者:换热设备 | 发布时间:2018-05-09
    随着社 会的发展和城市化进程的加快,集中供 热方式日渐成熟,而板式换 热器作为一种高效的换热设备,具有换热效率高、占地面积小、重量轻、组装和拆卸方便、板片品种多、污垢系数小等特点,被供热系统广泛应用,当前,板式换 热器已成为集中供热间接式换热机组的核心部件。然而在实际运用中,二次网 循环水水质硬度不达标、悬浮物高、氯腐蚀 或氧腐蚀等容易造成换热器板结垢、堵塞、腐蚀或穿孔现象,进而影 响换热器正常功能的发挥,给企业 带来巨大的成本压力或经济损失。因此,有必要 做好换热器板的选型、阻垢、防腐、安全清洗等工作,确保企业正常生产。

1.基于集 中供热的板式换热器选型的注意事项
   目前,我国城 市集中供热中采用的一次热媒温度一般为130℃/70℃,二次热媒温度为95℃/70℃或85℃/60℃,在这种情况下,板式换 热器一次热媒流道内的流量仅仅为二次热媒流道内流量的一半左右。对于对称性流道来说,一次热 媒流速约为二次热媒流速的50%,则一次 热媒流道内流体与板片间的对流换热系数约为二次热媒流道内的70%左右,因此,当一次、二次侧 介质流量较大时,宜采用 非对称型板式换热器。一般而言,冷流体 和热流体在板片两侧界面的对流换热系数决定着板式换热器表面换热系数的大小,且小于冷、热对流 换热系数中较小的一个,为了使 板式换热器的传热性能得到充分发挥,应当将冷、热流体 与板片两侧界面之间的对流换热系数适当提高。板式换 热器的选型计算非常复杂,要想保 证换热器选型计算的合理完成,必须综 合考虑换热器板间流速的影响、冷和热 介质板间流速的匹配性等,使流速、温差、介质以 及流程的物性参数都在合理范围内,保证板 式换热器优越性的充分发挥,使设备获得经济、可靠的运行。
    以下是 板式换热器选型计算步骤:列出冷、热介质 的物性参数和热工参数→选择板片形式→求出流体流速→对冷、热流体 的雷诺数进行计算→对冷、热流体 的换热系数进行计算→计算传热系数→计算换 热器理论换热面积→计算换 热器一个流程的流道数→计算换热器流程数→计算换热器压力降→校核换热面积→校核压力降。

2.基于集 中供热的板式换热器运用中存在的问题
    在集中供热系统中,热网循 环水主要为自来水和深井水,硬度较大,当水达 到沸点时会在管网中产生沉淀物,由于板 式换热器流通界面较小,板间流速也就较低,沉淀物 容易在热侧形成水垢或在循环水中悬浮,进而沉 积在换热器表面,形成二次水垢,影响水质,并造成 换热器结垢堵塞。由于污 垢层的导热系数很低,大大增加了传热热阻,在一定 程度上降低了换热器的传热效率;当板式 换热器表面有结垢层形成时,将会降 低设备流通面积,增加流 体流过设备的阻力,进而消耗更多泵功率,带来不 必要的成本浪费。一般按 照结垢层沉积的机理不同,可将污垢分为结晶、腐蚀、化学、生物等污垢。另外,在供热 管网施工过程中,由于管 理不当或受到环境影响,难免有 些杂质会进入管网,比如焊 接管道时残留的焊渣、一些杂物、垃圾、泥砂、石块、编织物 等在管道施工时被残留,长期使 用过程中管道内壁形成的铁锈泥随循环水进入换热器导致换热器结垢堵塞。
     虽然板 式换热器的板片由不锈钢制成,具有很强的耐腐蚀性,但是若 水中的氯离子含量较高就会对其造成腐蚀;水和氧 也是换热器板片受腐蚀的必要条件,若腐蚀 是在整个金属表面均匀地进行,腐蚀速度就不会加快,带来的 危害性也不会太大,而若腐 蚀集中在金属表面的某些部位,腐蚀速度就会加快,容易出现锈穿现象,危害性很大,不仅会 降低设备工作效率,还会大 大缩短设备使用寿命,增加维修成本。此外,由于腐蚀的产生,供热系 统金属材料会受到损伤,造成管道、末端设 备严重溃烂渗漏,并对房 间装饰材料带来损伤,严重情 况甚至会使板式换热器和锅炉提前报废。所以,板式换 热器循环水的水质指标非常重要。

3.针对板 式换热器运用中存在的问题的应对措施
3.1防止水垢和固体杂质
在处理 补充水的时候如果采用的是钠离子交换器,必须保 证补充水硬度符合水质标准,并对供 热系统中循环水的硬度、悬浮物、PH值等技 术指标进行严格检测,有效防 止钙镁垢的产生。若补充 水采用的是自来水,在处理过程中,应在水 中添加阻垢缓蚀剂,保证阻 垢缓蚀剂的腐蚀率和阻垢率能够达到要求,在实际生产过程中,还要对 阻垢缓蚀剂的添加量进行定期检查和化验,避免出 现由添加量不够造成结垢或是添加量过多造成浪费或腐蚀。循环水 中的固体杂质主要是铁锈泥、泥砂、残渣、氧化铜、生物粘泥等,为了将 这些固体悬浮物等杂质含量排除或降低,应将供 热系统中悬浮物的含量控制在2-5mg/L,对于处 理较好的循环水系统,补充水 的悬浮物含量不应大于0.5-1.0mg/L,而板式 换热系统循环水悬浮物含量应小于10mg/L;在回水 和补充水管线上增加过滤器,过滤一 部分颗粒较大的悬浮杂质;加强施工监督管理,大口径 管道安装每一段管道后,都要及 时组织施工人员将焊渣、焊条清理干净,而在施 工结束后也要进行彻底清理;日常运 行期间要加强管理,定期排污,从而减少悬浮杂质。
3.2防腐和安全清洗
若水中 氯离子含量超过200ppm,那么在 选板式换热器时就不宜选用普通不锈钢板片,可采取 一系列有效的措施将一级、二级网 介质中的氯离子含量降低,使其保 持在安全浓度范围中,但是对 于整个集中供热系统来说,该方法成本较高,管理麻烦。一般而言,使用不 锈钢换热器较多的系统,应将氯 离子含量控制在300mg/L以下,严格的话控制在50mg/L以下,可在供 热系统运行过程中均匀添加烧碱以提高循环水PH值,将PH值控制在稳定水平,这样处理后,阻垢缓 蚀剂的效果也会大大提升。正确清洗板式换热器,确定清洗方法,对于不锈钢材料来说,一般采 用硝酸作为清洗剂,不能使用盐酸,在清洗过程中,尽量降 低清洗时间和浸泡时间,小于2h,在浸泡期间,分阶段 对清洗母液的腐蚀率和阻垢率进行化验,避免换热器被腐蚀;无论采用哪种清洗液,在清洗 之后都要用清水彻底冲洗换热器,清除残留清洗液,避免二次腐蚀。
总之,要想使 板式换热器功能和优越性得以充分发挥,就应根 据集中供热系统特点进行合理计算选型,同时,高度重 视板式换热器的结垢、堵塞、腐蚀等问题,重视换 热器的日常运行管理,采取切 实有效的措施降低结垢、堵塞、腐蚀对 换热器传热效率和供热效果带来的不利影响。当然,我们还 要在实践中不断探索,不断创新,有效解 决板式换热器运行过程中存在的问题,减少设备故障发生率,延长设备使用寿命,使板式 换热器在集中供热系统中的应用价值得以充分发挥。

关键词:板式换热器密封垫片
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