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換熱器污垢造成的浪費(fèi)和損失非常巨大，備受各國(guó)科學(xué)界和工程技術(shù)界的關(guān)注，是涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多產(chǎn)業(yè)和部門(mén)的一個(gè)急需解決的問(wèn)題，也是傳熱學(xué)界未真正解決的主要問(wèn)題之一。Nostrand曾針對(duì)美國(guó)和世界部分煉油廠(chǎng)，由于處理烴類(lèi)物料而形成結(jié)垢（不包括水冷、空冷和鍋爐的結(jié)垢）所造成的經(jīng)濟(jì)損失作了調(diào)查，得出美國(guó)煉油廠(chǎng)因結(jié)垢造成的經(jīng)濟(jì)損失每年總計(jì)達(dá)13億6千萬(wàn)美元，全世界總計(jì)達(dá)44億美元111.據(jù)我國(guó)有關(guān)方面報(bào)道，對(duì)于換熱設(shè)備，每立方米的水垢要多消耗能源7%~9%熱效率降低10%~20%.我國(guó)有各類(lèi)工業(yè)鍋爐約42萬(wàn)臺(tái)，每年因水垢浪費(fèi)原煤約175萬(wàn)噸。由于鍋爐水質(zhì)管理不當(dāng)，結(jié)垢將導(dǎo)致局部膨脹變形和垢下腐蝕，直接影響化工生產(chǎn)的安全23. 1換熱器污垢檢測(cè)分析換熱設(shè)備污垢是指流體中的組分或雜質(zhì)在與之相接觸的換熱表面上逐漸積聚起來(lái)的一層固態(tài)物質(zhì)，它廣泛存在于化工、動(dòng)力及制冷等工程技術(shù)領(lǐng)域的各種換熱設(shè)備中。
1.1污垢的分類(lèi)從結(jié)垢機(jī)制的角度，液側(cè)污垢可分為如下6類(lèi)：析晶污垢、微粒污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢及凝固污垢。需要指出的是，通常的污垢形成過(guò)程可能是幾種污垢形成機(jī)理共同作用的結(jié)果。如析晶污垢和腐蝕污垢就常�；旌隙泊嬗谕粨Q熱面，并且換熱壁面上往往同時(shí)生成幾種污垢且相互影響。因此，針對(duì)每一基本結(jié)垢類(lèi)型，弄清其形成機(jī)理對(duì)防止結(jié)垢是十分重要的。
1.2垢樣成分及分析垢樣包括軟垢、硬垢、腐蝕產(chǎn)物及生物黏泥等。
硬垢一般在管道壁上附著比較堅(jiān)固，很難用勺子刮下來(lái)。軟垢則比較稀松，沉積在管道上，與管道壁黏附不結(jié)實(shí)，易用水沖下來(lái)，用手捏著有細(xì)小顆粒的感覺(jué)，干時(shí)為粉末狀。若有黏泥，則顏色較黑，手捏時(shí)帶有一定黏性。腐蝕產(chǎn)物大多為電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生或微生物腐蝕產(chǎn)生的腐蝕銹瘤。生物黏泥一般是由連成絲的裹有相當(dāng)密實(shí)黏液層的桿菌組成，外觀(guān)為灰黑色，聞著有腥味，手捏著有滑感14.水電技術(shù)，2001，37（料及粉末冶金材料。
責(zé)任編輯王亞昆垢樣分析顧名思義就是采取被清洗設(shè)備的污垢樣品進(jìn)行成分的定性和定量分析，通常以定性分析為多。垢樣分析是確定清洗液配方的重要前提，其分析結(jié)果能提供污垢的主要成分，是確定清洗劑選擇范圍的主要依據(jù)。定性分析的結(jié)果是垢樣的大致成分，而每種成分在垢樣中的含量是未知的，需要借助于定量分析來(lái)確定各種成分的含量。定量分析應(yīng)在定性分析基礎(chǔ)上進(jìn)行，它對(duì)選擇確定清洗某些重要大型設(shè)備的復(fù)雜污垢是有利的。定量分析可采用容量法、重量法或儀器分析等測(cè)定方法151.垢樣分析的第1步為取樣，基本要求是所取的垢樣應(yīng)具有代表性。米取量一般為100~200g，在滿(mǎn)足試驗(yàn)需要量的同時(shí)留有一定的保留量，以備復(fù)查考證。
定性分析通常采用化學(xué)試驗(yàn)的方法對(duì)垢樣進(jìn)行分析。
儀器與試劑：藥物天平，常用玻璃器皿；HCl5%醚。
試驗(yàn)步驟：用天平稱(chēng)取重約5g大小的垢樣5塊，分別置于編有序號(hào)的100mL燒杯中。先在1號(hào)燒杯中加入5%HCl 30mL，觀(guān)察垢樣，記錄其變化狀況；然后在2號(hào)燒杯中加入10%BaCl230mL觀(guān)察垢樣，記錄其變化狀況；再在3號(hào)燒杯中加入d5%NaF 30mL左右觀(guān)察垢樣，記錄其變化狀況；取4號(hào)燒杯將垢樣用研缽研碎后，移入燒杯中加入50mL乙醚溶劑觀(guān)察垢樣，記錄其變化狀況。
污垢成分簡(jiǎn)易鑒定方法說(shuō)明如下。
加入5%HCl后，垢塊溶解，同時(shí)生成大量氣泡，溶液剩余殘?jiān)繕O少。污垢成分為碳酸鹽垢。
在HCl中幾乎不溶解無(wú)氣泡產(chǎn)生，加入10%BaCb溶液后產(chǎn)生大量白色沉淀。污垢成分為硫酸鹽垢。
%NaF可緩慢溶制。污垢成分為硅酸鹽垢。
加入5%HCl后即可溶解其酸液呈黃綠色。污垢成分為氧化鐵垢。
將乙醚加入研碎垢樣中，乙醚液層呈淺黃顏色，不溶的垢呈灰白色。污垢成分為油垢。
污垢組成是十分復(fù)雜的，除單一型污垢外，混合型垢也是常見(jiàn)的。所以通常要經(jīng)過(guò)幾步的鑒別試驗(yàn)才能確定垢樣的主要成分，但對(duì)某些簡(jiǎn)單的單一型垢樣經(jīng)一步或二步試驗(yàn)基本確定后，不一定要每步鑒別試驗(yàn)都做。
2清洗劑的選擇通常，經(jīng)過(guò)垢樣分析或通過(guò)設(shè)備所經(jīng)物料的調(diào)查大致確定其垢樣組成，并結(jié)合設(shè)備材質(zhì)等進(jìn)行清洗劑的選擇（清洗劑主要指的是酸性清洗劑，常用無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸）。根據(jù)垢樣組成，被清洗設(shè)備材料的性質(zhì)，先確定可選清洗劑的范圍，而后經(jīng)過(guò)科學(xué)的試驗(yàn)方法來(lái)選定所用清洗劑的品種、濃度、使用溫度等。
選擇清洗劑時(shí)一般應(yīng)掌握以下原則。
在保證一定時(shí)間溶垢的前提下，選用低濃度、常溫、安全、經(jīng)濟(jì)的清洗劑。
試驗(yàn)用清洗劑要根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、垢樣的狀況與組成等情況來(lái)確定，在此要著重指出的是不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備清洗是不允許選用鹽酸的，因鹽酸酸洗中殘余的氯離子會(huì)引起不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕破裂。
―般情況下可選用2種清洗劑，每種清洗劑選用清洗中常用的高、低2種不同濃度，共4種配方用清洗試劑。
對(duì)一些復(fù)雜、特殊的垢樣選擇范圍要寬，可多選用一些試驗(yàn)用清洗劑，對(duì)某些復(fù)雜的有機(jī)垢樣要選用特殊有的針對(duì)性清洗劑。
用藥物天平分別稱(chēng)取相同質(zhì)量（5樣4塊置于標(biāo)有編號(hào)的4只100mL燒杯中，分別加入不同的選擇用酸60 ~70mL，將試驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)間按序號(hào)分別記錄在試驗(yàn)報(bào)告單上，然后仔細(xì)觀(guān)察杯中垢樣形態(tài)的變化，將燒杯中垢樣基本溶解后的時(shí)間與其他試驗(yàn)結(jié)果分別記錄在報(bào)告單上。
如經(jīng)相當(dāng)一段時(shí)間后垢樣都不溶，這時(shí)可考慮采用加溫?cái)嚢璧姆绞剑瑢謩e放置在磁力加熱攪拌機(jī)上，放入磁性攪棒，打開(kāi)攪拌，調(diào)節(jié)適當(dāng)轉(zhuǎn)速（如攪拌有困難，可將垢樣敲碎）開(kāi)啟加熱器調(diào)節(jié)，溫度由低到高，逐漸上升，但不得超過(guò)常用緩蝕劑最高使用溫度，否則將會(huì)對(duì)緩蝕劑的使用帶來(lái)問(wèn)題，試驗(yàn)步驟仍按上述進(jìn)行并記錄試驗(yàn)的溫度等。如加溫后垢樣還不溶，就要考慮采用特殊的針對(duì)性化學(xué)溶劑，這種情況大多是復(fù)雜的有機(jī)垢，要根據(jù)設(shè)備所走物料的分子結(jié)構(gòu)來(lái)選擇清洗劑。
根據(jù)上述試驗(yàn)的結(jié)果和清洗劑的選擇原則，并結(jié)合實(shí)際情況確定清洗劑。一般情況下以溶垢的時(shí)間為尺度，溶垢時(shí)間越短，表明清洗劑對(duì)垢樣溶解性能越好，因而要選擇溶垢時(shí)間最短的清洗劑。如溶垢時(shí)間相差不大，在考慮溶垢時(shí)間的同時(shí)，主要從清洗劑選擇原則及操作難易等方面衡量，綜合分析后，再確定適宜的清洗劑，另外對(duì)一些特殊清洗劑的確定還要考慮其他一些因素。
在確定清洗劑配方后，最后一項(xiàng)試驗(yàn)工作就是緩蝕劑的選擇它是確定清洗液配方的重要一步，選擇得如何，對(duì)設(shè)備清洗至關(guān)重要，因?yàn)橐环N較理想的清洗液不僅能清除垢物，更關(guān)鍵地是在除垢的同時(shí)，還不能損傷和破壞被清洗設(shè)備，否則清洗本身就失去了意義。緩蝕劑通常根據(jù)清洗劑種類(lèi)、使用溫度、濃度等確定緩蝕劑的選擇范圍，然后依據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合各種因素和實(shí)際情況來(lái)確定緩蝕劑的種類(lèi)、使用濃度等。
經(jīng)過(guò)上述的幾步，就可科學(xué)地確定清洗液的配方，即確定清洗劑的種類(lèi)、濃度和緩蝕劑的種類(lèi)、濃度等。
3換熱器在線(xiàn)清洗技術(shù)換熱器按清洗時(shí)是否停工、是否拆卸可分為在線(xiàn)與非在線(xiàn)清洗，一般情況下在線(xiàn)清洗為化學(xué)清洗，非在線(xiàn)清洗為高壓水沖洗。在線(xiàn)清洗無(wú)需停工，無(wú)需換熱器的拆裝運(yùn)輸，清洗時(shí)間短、工程量較小、清洗效果明顯且對(duì)設(shè)備的腐蝕較小，清洗劑合格處理后排放不會(huì)影響環(huán)境。非在線(xiàn)清洗過(guò)程工程消耗大、洗凈能力低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗周期長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境污染影響大，且換熱器的拆裝存在重大安全隱患167.在線(xiàn)清洗技術(shù)不但可解決設(shè)備的無(wú)損清洗問(wèn)題，還可隨時(shí)切入換熱系統(tǒng)中對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)清洗，其清洗費(fèi)用低、時(shí)間短，整體設(shè)計(jì)和設(shè)備移動(dòng)方便。推廣應(yīng)用在線(xiàn)清洗技術(shù)不僅可提高冷換設(shè)備的換熱效果，延長(zhǎng)冷換設(shè)備的檢修周期，而且可為石化企業(yè)節(jié)約大量的檢修成本以及由于檢修停產(chǎn)帶來(lái)的損失181.在線(xiàn)清洗主要適用于管殼式冷凝器、換熱器內(nèi)為微生物黏泥及一般軟垢的清洗，在線(xiàn)清洗裝置由清洗器、動(dòng)力泵、配套管路、閥門(mén)及控制柜組成。在線(xiàn)清洗的原理是，在傳熱設(shè)備的每根管內(nèi)，配置適當(dāng)材質(zhì)的清洗元件。生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，在管內(nèi)的傳熱介質(zhì)的帶動(dòng)下，在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)令清洗元件在管內(nèi)往返滑動(dòng)，由于清洗元件與管內(nèi)壁進(jìn)行研削、摩擦與碰撞，使得傳熱管的內(nèi)壁保持潔凈，從而達(dá)到在線(xiàn)清洗防垢的目的191.在線(xiàn)清洗適用范圍廣，對(duì)流體介質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)，針對(duì)不同介質(zhì)可采用相應(yīng)的材質(zhì)材料；對(duì)高黏性介質(zhì)同樣適合，且操作簡(jiǎn)便，既能手工操作，也能自動(dòng)控制。對(duì)傳熱管的磨損可人為控制，只要清洗元件的選材適當(dāng)，工作時(shí)間及頻率設(shè)定適當(dāng)，傳熱管的磨損幾乎為零。
該裝置安裝簡(jiǎn)單，既可在新設(shè)備上安裝，又可在老設(shè)備上改裝，改裝時(shí)只需對(duì)老設(shè)備進(jìn)行局部改動(dòng)，一般技工都能操作。
在線(xiàn)清洗運(yùn)行可靠，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)生故障的概率小，即使發(fā)生故障也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。與傳統(tǒng)的機(jī)械、化學(xué)清洗不同，不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損傷、腐蝕等不良作用，不但能延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，節(jié)省大量清洗費(fèi)用，而且能消除停工清洗造成給生產(chǎn)上的損失，保障生產(chǎn)工藝的順利進(jìn)行。
4結(jié)語(yǔ)在換熱器污垢化學(xué)清洗過(guò)程中，首先要弄清垢的種類(lèi)，分析垢的成分，針對(duì)污垢成分確定適合的清洗配方，最后確定清洗裝置及完整的清洗流程，得到完整可行的實(shí)施方案。換熱設(shè)備在線(xiàn)清洗（除垢）裝置對(duì)解決換熱器的污垢問(wèn)題提供了一種有效切實(shí)可行的辦法和途徑，對(duì)提高傳熱設(shè)備的效率、改善傳熱設(shè)備的使用條件及其節(jié)能降耗具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。
