關于螺旋板式換熱器的結垢問題處理

王錦翠

(山西曙光煤焦集團，山西運城044000)

    摘要：螺旋板式換熱器是換熱器的一種。在焦化廠粗苯生產中多處使用到了螺旋板式換熱器。但螺旋板式換熱器結垢導致換熱效果不佳成為影響生產的重要問題。因此，有效的阻止結垢成為生產的關鍵。
    關鍵詞：螺旋板式換熱器；結垢；處理
    換熱器作為在工業生產中實現兩種物料間的熱量傳遞的設備，在化工行業一直以來得到廣泛的使用，螺旋板式換熱器作為換熱器的一種同樣應用在化工行業的各個環節，是化工生產中重要的輔助生產設備。對于螺旋板式換熱器的結垢問題是最常見的失效形式。解決螺旋板式換熱器結垢最好的辦法是嚴格操作工藝規程，保持良好的日常維護，并進行定期的清洗。
    1·螺旋板式換熱器的基本結構、類型、特點以及工作原理
    1．1基本結構、類型和特點
    1．1．1基本結構
    螺旋板式換熱器是由兩張較長的鋼板疊放在一起卷制而成的，每張板上均布地焊有定距柱，它使兩張板之間產生一定的間距，形成換熱流道。定距柱起到支撐鋼板抵抗流體壓力的作用，也起到流體在換熱流道中流動時增加湍流從而提高換熱效率的作用。相鄰兩流道流過的兩種流體溫度不同，它們通過螺旋鋼板進行傳熱，達到換熱的目的。
    1．1．2類型
    a、不可拆式。卷制后的螺旋板式換熱器，其兩端焊死，不可拆卸，形成固定結構，流道內部不可觸及。它適用于不易堵塞的流體換熱。不可拆式又分臥式和立式的結構。b、可拆式。卷制后的螺旋板式換熱器，每端只將一個流道焊死，而另—個流道開放，然后在端面上加端蓋加以密封，其端蓋可以拆卸，從而可以清理流道內部。它適用于易堵塞的流體換熱。c、特殊形式。有些化工上用的螺旋板式換熱器，根據加工工藝的要求，需要特殊結構，兩端帶有封頭、端蓋或兩個換熱器串連在一起，結構不一。
    1．1．3特點
    結構緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作靈活性大、應用范圍廣、熱損失小、安裝和清洗方便等特點。傳熱流道長、流道間距大、耐熱溫、不易泄漏。因此它換熱效率較高，換熱后冷介質的溫度容易接近熱介質的溫度，適于粘稠性物料和含有顆粒性物料的加溫或降溫處理，但不適于含有纖維性生物料換熱。螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設備，適用汽一汽、汽—液、液一液傳熱等。
    1．2工作原理
    對于換熱的兩種介質，如果都是液體，在螺旋板式換熱器的流道內要按逆流方式流動。所謂逆流是指進行換熱的兩相鄰流道內的兩種液體，沿螺旋流道彼此相反的方向流動，這樣能使兩種流體介質之間始終保持一定溫差，從而達到最好的傳熱效果。
    對于換熱的兩種介質，一種是液體，另一種是氣體，則它們在螺旋板式換熱器內要按錯流方式流動，即液體在換熱器內沿螺旋方向流動，而氣體沿換熱器的軸向直接通過，這主要是考慮到氣體的特點，氣體一般要求流量大，阻力小，或有的是用于蒸汽冷凝，因此一般不讓氣體沿螺旋方向流動。
    2·螺旋板式換熱器在焦化廠粗苯生產中的應用
    我單位焦化廠化產回收中粗苯工段多處使用螺旋板式換熱器作為熱交換的主要設備。
    構成螺旋板式換熱器的主換熱材料，主要分為碳鋼和不銹鋼兩大類。我單位焦化廠為避免腐蝕結垢問題的出現采用的是不銹鋼材質不可拆式的螺旋板式換熱器。螺旋板式換熱器在粗苯工段的作用主要是：
    2．1油油換熱器(富油預熱貧油降溫)，換熱面積225m2．
    洗苯塔底富油由富油泵加壓后送至粗苯冷凝冷卻器與脫苯塔頂出來的粗苯汽換熱，將富油預熱至60％，然后至貧富油換熱器(螺旋板式換熱器)與脫苯塔塔底出來的貧油換熱，由60％升到130℃，最后進入管式爐被加熱至180℃左右進入脫苯塔，從脫苯塔塔頂蒸出的粗苯油水混合汽進入粗苯冷凝冷卻器被從洗苯塔底的富油和16℃的制冷水冷卻至30℃左右，然后進入粗苯油水分離器進行分離。
    脫苯后的熱貧油從脫苯塔底流出，自流入貧富油換熱器與富油換熱，使其溫度降至90℃左右。
    2．2貧油冷卻器油冷卻)，換熱面積200m2人貧油槽的貧油由貧油泵加壓送至貧油冷卻器，分別被32℃循環水和16。c制冷水冷卻至約30％，送洗苯塔噴淋洗滌焦爐煤氣。
    3·螺旋板式換熱器運行中出現的結垢問題
    我焦化廠化產回收在投產半年后粗苯工段的貧油冷卻器(螺旋板式換熱器)出現了嚴重堵塞結垢腐蝕問題。出現這種現象其主要原因是：受當地水源水質較差，含堿量的影響。用于循環的冷卻水水質問題是造成結垢的最主要原因。新招聘人職的操作工人未能嚴格按照《崗位操作規程》進行定期的吹掃。受市場價格居高的影響，購入的洗油質量難于保證，導致循環貧富洗油質量較差，結垢、腐蝕、沉積現象嚴重。洗油再生器在粗苯的生產環節中，起著阻止循環洗油的質量逐漸惡化，保證洗油質量的作用。洗油再生器運行不正常，垢的—個因素。受市場煤源供應問題，煉焦的入爐煤氣質量較差，含硫量較高，造成設備腐蝕嚴重。
    4·螺旋板式換熱器結垢問題的處理措施
    4．1及時更換結垢嚴重的螺旋板式換熱器，保證生產的正常運行。
    4．2對結垢嚴重的螺旋板式換熱器進行清洗處理。螺旋板式換熱器結垢嚴重的是冷卻水通道，對于貧油通道內結垢相對較少，因此重要的是清洗冷卻水通道內的水垢。
    沖冼：酸洗前，先對換熱器進行開式沖洗，使換熱器內部沒有泥、垢等雜質，這樣既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。將清洗液倒人清洗設備，然后再注入換熱器中。
    酸洗：將注滿酸溶液的換熱器靜態浸泡2h。然后連續動態循環3~4h。其間每隔0．5h進行正反交替清洗。酸洗結束后，若酸液pH值大于2，酸液可重復使用。
    堿洗：酸洗結束后，用NaOH，Na2CO3，，Na3PO4，軟化水按一定的比例配制好，利用動態循環的方式對換熱器進行堿洗，達到酸堿中和，使換熱器板片不再腐蝕。
    水洗：堿洗結束后，用清潔的軟化水反復對換熱器進行沖洗0．5h，將換熱器內的殘渣徹底沖洗干凈。
    記錄：清洗過程中，應嚴格記錄各步驟的時間，以檢查清洗效果。清洗結束后，要對換熱器進行打壓試驗合格后方可使用。
    4．3加強螺旋板式換熱器的使用管理
    運行前，應排凈設備內的殘留空氣，避免影響換熱效果。嚴禁超溫、超壓運行，出現下列情況之一時，應立即停止運行：壓力、溫度超過設計值；焊縫發生裂縫，鼓泡、變形、泄漏或其他異常現象；安全附件失效；周圍發生事故，影響影響安全。
    5·螺旋板式換熱器更換后的預防措施及運行效果
    5．1螺旋板式換熱器更換后的運行效果新螺旋板式換熱器投入生產后，各項數據顯示運行良好，但要保持
    這種狀態就必須有好的管理措施。
    5．2防止螺旋板式換熱器結垢的預防措施制定了嚴格的操作規程。并嚴格要求操作工^、嚴格執行操作規程，認真填寫運行記錄，做到有據可查。嚴把水質關，必須對系統中的水和軟化罐中的軟化水進行嚴格的水質化驗，合格后才能注人管網中。對換熱器進行定期結垢監測，做到及時發現及時清洗。
    總之，在工業生產的過程中，換熱器結垢是一個相當普遍的現象。要想能夠保證生產的正常運行，就要加大管理力度，注意換熱物料的性質，定期清洗，盡可能的減少或避免結垢的發生。如果出現結垢現象要及時的進行清洗除垢來恢復生產設備的生產效率。同時，保持設備良好的運行狀態，還可以減少能源消耗，延長設備使用壽命，減少生產事故的發生。
參考文獻
[1]王勇主編：《換熱器維修手冊》·北京：化學工業出版社，2010．07
[2]秦志華，韓永安：《化學清洗技術在焦化廠螺旋板式換熱器上的應用》·山東臺金，1997(4)
[3]JB-T4751-2003螺旋板式換熱器