板式換熱器在集中供暖中的應(yīng)用
隨著社會的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,集中供熱方式日漸成熟,而板式換熱器作為一種高效的換熱設(shè)備,具有換熱效率高、占地面積小、重量輕、組裝和拆卸方便、板片品種多、污垢系數(shù)小等特點(diǎn),被供熱系統(tǒng)廣泛應(yīng)用,當(dāng)前,板式換熱器已成為集中供熱間接式換熱機(jī)組的核心部件。然而在實(shí)際運(yùn)用中,二次網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)硬度不達(dá)標(biāo)、懸浮物高、氯腐蝕或氧腐蝕等容易造成換熱器板結(jié)垢、堵塞、腐蝕或穿孔現(xiàn)象,進(jìn)而影響換熱器正常功能的發(fā)揮,給企業(yè)帶來巨大的成本壓力或經(jīng)濟(jì)損失。因此,有必要做好換熱器板的選型、阻垢、防腐、安全清洗等工作,確保企業(yè)正常生產(chǎn)。1.基于集中供熱的板式換熱器選型的注意事項(xiàng)
目前,我國城市集中供熱中采用的一次熱媒溫度一般為130℃/70℃,二次熱媒溫度為95℃/70℃或85℃/60℃,在這種情況下,板式換熱器一次熱媒流道內(nèi)的流量僅僅為二次熱媒流道內(nèi)流量的一半左右。對于對稱性流道來說,一次熱媒流速約為二次熱媒流速的50%,則一次熱媒流道內(nèi)流體與板片間的對流換熱系數(shù)約為二次熱媒流道內(nèi)的70%左右,因此,當(dāng)一次、二次側(cè)介質(zhì)流量較大時(shí),宜采用非對稱型板式換熱器。一般而言,冷流體和熱流體在板片兩側(cè)界面的對流換熱系數(shù)決定著板式換熱器表面換熱系數(shù)的大小,且小于冷、熱對流換熱系數(shù)中較小的一個(gè),為了使板式換熱器的傳熱性能得到充分發(fā)揮,應(yīng)當(dāng)將冷、熱流體與板片兩側(cè)界面之間的對流換熱系數(shù)適當(dāng)提高。板式換熱器的選型計(jì)算非常復(fù)雜,要想保證換熱器選型計(jì)算的合理完成,必須綜合考慮換熱器板間流速的影響、冷和熱介質(zhì)板間流速的匹配性等,使流速、溫差、介質(zhì)以及流程的物性參數(shù)都在合理范圍內(nèi),保證板式換熱器優(yōu)越性的充分發(fā)揮,使設(shè)備獲得經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。
以下是板式換熱器選型計(jì)算步驟:列出冷、熱介質(zhì)的物性參數(shù)和熱工參數(shù)→選擇板片形式→求出流體流速→對冷、熱流體的雷諾數(shù)進(jìn)行計(jì)算→對冷、熱流體的換熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算→計(jì)算傳熱系數(shù)→計(jì)算換熱器理論換熱面積→計(jì)算換熱器一個(gè)流程的流道數(shù)→計(jì)算換熱器流程數(shù)→計(jì)算換熱器壓力降→校核換熱面積→校核壓力降。
2.基于集中供熱的板式換熱器運(yùn)用中存在的問題
在集中供熱系統(tǒng)中,熱網(wǎng)循環(huán)水主要為自來水和深井水,硬度較大,當(dāng)水達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)會在管網(wǎng)中產(chǎn)生沉淀物,由于板式換熱器流通界面較小,板間流速也就較低,沉淀物容易在熱側(cè)形成水垢或在循環(huán)水中懸浮,進(jìn)而沉積在換熱器表面,形成二次水垢,影響水質(zhì),并造成換熱器結(jié)垢堵塞。由于污垢層的導(dǎo)熱系數(shù)很低,大大增加了傳熱熱阻,在一定程度上降低了換熱器的傳熱效率;當(dāng)板式換熱器表面有結(jié)垢層形成時(shí),將會降低設(shè)備流通面積,增加流體流過設(shè)備的阻力,進(jìn)而消耗更多泵功率,帶來不必要的成本浪費(fèi)。一般按照結(jié)垢層沉積的機(jī)理不同,可將污垢分為結(jié)晶、腐蝕、化學(xué)、生物等污垢。另外,在供熱管網(wǎng)施工過程中,由于管理不當(dāng)或受到環(huán)境影響,難免有些雜質(zhì)會進(jìn)入管網(wǎng),比如焊接管道時(shí)殘留的焊渣、一些雜物、垃圾、泥砂、石塊、編織物等在管道施工時(shí)被殘留,長期使用過程中管道內(nèi)壁形成的鐵銹泥隨循環(huán)水進(jìn)入換熱器導(dǎo)致?lián)Q熱器結(jié)垢堵塞。
雖然板式換熱器的板片由不銹鋼制成,具有很強(qiáng)的耐腐蝕性,但是若水中的氯離子含量較高就會對其造成腐蝕;水和氧也是換熱器板片受腐蝕的必要條件,若腐蝕是在整個(gè)金屬表面均勻地進(jìn)行,腐蝕速度就不會加快,帶來的危害性也不會太大,而若腐蝕集中在金屬表面的某些部位,腐蝕速度就會加快,容易出現(xiàn)銹穿現(xiàn)象,危害性很大,不僅會降低設(shè)備工作效率,還會大大縮短設(shè)備使用壽命,增加維修成本。此外,由于腐蝕的產(chǎn)生,供熱系統(tǒng)金屬材料會受到損傷,造成管道、末端設(shè)備嚴(yán)重潰爛滲漏,并對房間裝飾材料帶來損傷,嚴(yán)重情況甚至?xí)拱迨綋Q熱器和鍋爐提前報(bào)廢。所以,板式換熱器循環(huán)水的水質(zhì)指標(biāo)非常重要。
3.針對板式換熱器運(yùn)用中存在的問題的應(yīng)對措施
3.1防止水垢和固體雜質(zhì)
在處理補(bǔ)充水的時(shí)候如果采用的是鈉離子交換器,必須保證補(bǔ)充水硬度符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),并對供熱系統(tǒng)中循環(huán)水的硬度、懸浮物、PH值等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢測,有效防止鈣鎂垢的產(chǎn)生。若補(bǔ)充水采用的是自來水,在處理過程中,應(yīng)在水中添加阻垢緩蝕劑,保證阻垢緩蝕劑的腐蝕率和阻垢率能夠達(dá)到要求,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,還要對阻垢緩蝕劑的添加量進(jìn)行定期檢查和化驗(yàn),避免出現(xiàn)由添加量不夠造成結(jié)垢或是添加量過多造成浪費(fèi)或腐蝕。循環(huán)水中的固體雜質(zhì)主要是鐵銹泥、泥砂、殘?jiān)⒀趸~、生物粘泥等,為了將這些固體懸浮物等雜質(zhì)含量排除或降低,應(yīng)將供熱系統(tǒng)中懸浮物的含量控制在2-5mg/L,對于處理較好的循環(huán)水系統(tǒng),補(bǔ)充水的懸浮物含量不應(yīng)大于0.5-1.0mg/L,而板式換熱系統(tǒng)循環(huán)水懸浮物含量應(yīng)小于10mg/L;在回水和補(bǔ)充水管線上增加過濾器,過濾一部分顆粒較大的懸浮雜質(zhì);加強(qiáng)施工監(jiān)督管理,大口徑管道安裝每一段管道后,都要及時(shí)組織施工人員將焊渣、焊條清理干凈,而在施工結(jié)束后也要進(jìn)行徹底清理;日常運(yùn)行期間要加強(qiáng)管理,定期排污,從而減少懸浮雜質(zhì)。
3.2防腐和安全清洗
若水中氯離子含量超過200ppm,那么在選板式換熱器時(shí)就不宜選用普通不銹鋼板片,可采取一系列有效的措施將一級、二級網(wǎng)介質(zhì)中的氯離子含量降低,使其保持在安全濃度范圍中,但是對于整個(gè)集中供熱系統(tǒng)來說,該方法成本較高,管理麻煩。一般而言,使用不銹鋼換熱器較多的系統(tǒng),應(yīng)將氯離子含量控制在300mg/L以下,嚴(yán)格的話控制在50mg/L以下,可在供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中均勻添加燒堿以提高循環(huán)水PH值,將PH值控制在穩(wěn)定水平,這樣處理后,阻垢緩蝕劑的效果也會大大提升。正確清洗板式換熱器,確定清洗方法,對于不銹鋼材料來說,一般采用強(qiáng)酸作為清洗劑,不能使用鹽酸,在清洗過程中,盡量降低清洗時(shí)間和浸泡時(shí)間,最好小于2h,在浸泡期間,分階段對清洗母液的腐蝕率和阻垢率進(jìn)行化驗(yàn),避免換熱器被腐蝕;無論采用哪種清洗液,在清洗之后都要用清水徹底沖洗換熱器,清除殘留清洗液,避免二次腐蝕。
總之,要想使板式換熱器功能和優(yōu)越性得以充分發(fā)揮,就應(yīng)根據(jù)集中供熱系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行合理計(jì)算選型,同時(shí),高度重視板式換熱器的結(jié)垢、堵塞、腐蝕等問題,重視換熱器的日常運(yùn)行管理,采取切實(shí)有效的措施降低結(jié)垢、堵塞、腐蝕對換熱器傳熱效率和供熱效果帶來的不利影響。當(dāng)然,我們還要在實(shí)踐中不斷探索,不斷創(chuàng)新,有效解決板式換熱器運(yùn)行過程中存在的問題,最大限度減少設(shè)備故障發(fā)生率,延長設(shè)備使用壽命,使板式換熱器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值得以充分發(fā)揮。
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