冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，其換熱器的金屬表面上常常會(huì)發(fā)生沉積物(污垢)的集積。沉積物不但導(dǎo)熱系數(shù)低，還會(huì)使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，且沉積物覆蓋于金屬表面，為垢下腐蝕創(chuàng)造了必要的條件。所以冷卻水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后經(jīng)常出現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)換熱器出現(xiàn)堵塞、泄漏等情況，造成水冷器換熱效果下降，導(dǎo)致出口溫度升高，影響裝置的安全生產(chǎn)運(yùn)行，增加了無(wú)謂的成本消耗，不利于節(jié)能降耗。現(xiàn)就循環(huán)水冷卻器換熱效率下降的原因進(jìn)行分析，并對(duì)預(yù)防和解決方法進(jìn)行探討。
循環(huán)水換熱器換熱效率下降的原因及判斷
1.換熱器的熱量衡算
換熱器熱量計(jì)算的基本方程式是傳熱方程式及熱平衡式：
Q=KA△Tm
式中：Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的傳熱量及傳熱效率，W；
A：傳熱面積，m2；
K：傳熱系數(shù)；
△Tm：冷熱流體溫度差的平均值。
由以上方程式可以看出，循環(huán)水冷卻器的換熱效率主要取決于，傳熱系數(shù)K，換熱面積A，以及熱流體與循環(huán)水的溫差平均值△T。
2.換熱器換熱效率下降的原因及判斷
從我公司客戶(hù)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)中遇到的情況，結(jié)合熱量衡算的基本方程，造成水冷器換熱效率下降的原因主要有以下幾種：
(1)冷卻水流量減少；
(2)冷卻水進(jìn)出口溫度高；
(3)殼程的雜質(zhì)堵塞水冷器列管或者結(jié)垢，造成水冷器換熱效率下降；
(4)管程的雜質(zhì)吸附在管壁上，造成換熱效率下降；
(5)換熱器的內(nèi)漏，造成換熱效率下降；
根據(jù)上述原因判斷換熱器換熱效率下降的方法有以下幾種：
(1)根據(jù)溫度判斷：換熱器循環(huán)水出口溫度降低；
(2)根據(jù)壓力判斷：換熱器出口壓力減小，進(jìn)口壓力增大；
(3)根據(jù)流量判斷：換熱器出口流量減少；
循環(huán)水換熱器換熱效率下降的主要原因分析和相應(yīng)解決方法
1.冷卻水量少和冷卻水溫高，造成水冷器換熱效率下降
這種現(xiàn)象主要是操作原因引起的短暫的換熱效率下降，可通過(guò)增加換熱器的水量，提高循環(huán)水的進(jìn)口壓力來(lái)增加換熱器的水量。采用空氣冷卻的循環(huán)水設(shè)備可采用加大運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量和功率，加大補(bǔ)充的新鮮水量來(lái)降低循環(huán)水的進(jìn)口溫度。這些處理方法很快就能提高水冷器的換熱效率。
2.換熱器結(jié)垢，造成水冷器換熱效率下降
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般會(huì)形成以下幾種類(lèi)型的垢：碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、磷酸鈣垢、硅酸鎂垢和二氧化硅。大多數(shù)情況下，換熱器表面形成的水垢以碳酸鈣垢為主。
換熱器在使用過(guò)程中，由于水處理設(shè)備運(yùn)行不當(dāng)，水質(zhì)控制不嚴(yán)，將不符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)水注入換熱器，水中的鈣鎂碳酸鹽遇熱后分解為碳酸鈣和沉淀物。這些沉淀物，一部分粘結(jié)在受熱較大的換熱器受熱面上，形成堅(jiān)硬的水垢。水垢的導(dǎo)熱性能差，多數(shù)換熱器用碳鋼制成。碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4～52.2W/(m·K)[167～188kJ/(m·h·℃)]，但碳酸鹽垢的導(dǎo)熱系數(shù)為0.464～0.69 7W/(m·K)，只有碳鋼的1％左右，油脂層的導(dǎo)熱系數(shù)則更低，為0.117 W/(m·K)，僅為碳鋼的0.25％。據(jù)資料顯示，水垢每增厚1mm，熱效率降低8％左右。于此同時(shí)，沉積物還使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，從而使換熱效率進(jìn)一步降低。因此，沉積物的存在將大大降低換熱器的冷卻效果，造成熱能的嚴(yán)重浪費(fèi)。水垢的存在會(huì)堵塞板式換熱器通道，使系統(tǒng)阻力增大，影響設(shè)備的安全和熱力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。嚴(yán)重時(shí)，換熱器會(huì)因內(nèi)部阻力較大而形成鼓包，形成大的安全隱患。
針對(duì)水冷器結(jié)垢可采用物理清洗和化學(xué)清洗兩大類(lèi)方法解決：
A.物理清洗：
常用的物理清洗方法有：桶刷、吹氣、沖洗、反沖洗、刮管器清洗、膠球清洗等，其中高壓水槍沖洗是常用的方法，主要是借用高壓水槍的高壓沖擊，這種方法為快速，節(jié)約時(shí)間，但是用高壓水沖洗很容易引起管子震動(dòng)，甚至打穿管子。嚴(yán)重縮短水冷器使用壽命。
高壓水沖洗方法適用于短時(shí)間停車(chē)的快速處理，這種方法治標(biāo)不治本，能暫時(shí)緩解一下生產(chǎn)操作難度，但是對(duì)設(shè)備造成的沖擊和損壞，勢(shì)必造成了設(shè)備損耗的增大。
B.化學(xué)清洗
化學(xué)清洗是我司處理?yè)Q熱器結(jié)垢的主要手段，即在停用期間用稀酸酸洗，將換熱器沖洗干凈，重新預(yù)膜處理。采用的原理先是酸溶液與鈣鎂碳酸鹽水垢發(fā)生的溶解反應(yīng)。其次，酸溶液能溶解金屬表面的氧化物，破壞與水垢的結(jié)合，從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離，并脫落下來(lái)。另外，酸溶液與鈣鎂碳酸鹽水垢發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生大量的二氧化碳。二氧化碳?xì)怏w在溢出過(guò)程中，對(duì)于難溶或溶解較慢的水垢層，具有一定的掀動(dòng)力，使水垢從換熱器受熱表面脫落下來(lái)。，對(duì)于含有硅酸鹽和硫酸鹽混合水垢，由于鈣鎂碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解，殘留的水垢會(huì)變得疏松，很容易被流動(dòng)的酸溶液沖刷下來(lái)。目普遍采用的酸洗劑包括有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸兩大類(lèi)。需要根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)和工藝、板片材質(zhì)及水垢成分擇優(yōu)使用。
3.雜質(zhì)堵塞或者吸附于管壁，造成水冷器換熱效率下降
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)大多采用敞開(kāi)式冷卻塔系統(tǒng)，與空氣是直接接觸的，空氣中攜帶的灰塵、泥沙，容易沉積在換熱器的管束內(nèi)，造成堵塞，使得換熱面積減少，降低換熱效果。另
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