板式換熱器具有傳熱系數(shù)高、壓降小、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、占用空間小、面積和流程組合方便、零件通用性強(qiáng)、可選擇材料廣以及容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)等特點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于食品、機(jī)械、冶金、石油化工和船舶等領(lǐng)域,并成為城市集中供熱工程中的主導(dǎo)換熱設(shè)備。為了保證板式換熱器的正常運(yùn)行,延長關(guān)鍵部件(如板片、膠墊)的使用壽命,了解掌握板式換熱器出現(xiàn)的故障及其產(chǎn)生原因和處理方法顯得尤為重要。
一、板式換熱器常見故障
1、外漏
主要表現(xiàn)為滲漏(量不大,水滴不連續(xù))和泄漏(量較大,水滴連續(xù))。外漏出現(xiàn)的主要部位為板片與板片之間的密封處、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片與壓緊板內(nèi)側(cè)。
2、串液
主要特征為壓力較高一側(cè)的介質(zhì)串入壓力較低一側(cè)的介質(zhì)中,系統(tǒng)中會出現(xiàn)壓力和溫度的異常。如果介質(zhì)具有腐蝕性,還可能導(dǎo)致管路中其它設(shè)備的腐蝕。串液通常發(fā)生在導(dǎo)流區(qū)域或者二道密封區(qū)域處。
3、壓降大
介質(zhì)進(jìn)、出口壓降超過設(shè)計要求,甚至高出設(shè)計值許多倍,嚴(yán)重影響系統(tǒng)對流量和溫度的要求。在供暖系統(tǒng)中,若熱側(cè)壓降過大,則一次側(cè)流量將嚴(yán)重不足,即熱源不夠,導(dǎo)致二次側(cè)出溫度不能滿足板式換熱器常見故障及處理方法要求。
4、供熱溫度不能滿足要求
主要特征是出口溫度偏低,達(dá)不到設(shè)計要求。
二、原因分析及處理方法
1、外漏:產(chǎn)生原因
(1)夾緊尺寸不到位、各處尺寸不均勻(各處尺寸偏差不應(yīng)大于3mm)或夾緊螺栓松動。
(2)部分密封墊脫離密封槽,密封墊主密封面有臟物,密封墊損壞或墊片老化。
(3)板片發(fā)生變形,組裝錯位引起跑墊。
(4)在板片密封槽部位或二道密封區(qū)域有裂紋。實(shí)例:北京、青海和新疆等地的多個熱力站均采用飽和蒸汽作為一次側(cè)熱源供暖,由于蒸汽溫度較高,在設(shè)備運(yùn)行初期系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下,橡膠密封墊在高溫下失效,引起蒸汽外漏。
1.1處理方法
(1)在無壓狀態(tài),按制造廠提供的夾緊尺寸重新夾緊設(shè)備,尺寸應(yīng)均勻一致,壓緊尺寸的偏差應(yīng)不大于±0.2N (mm)(N。為板片總數(shù)),兩壓緊板間的平行度應(yīng)保持在2mm以內(nèi)。
(2)在外漏部位上做好標(biāo)記,然后換熱器解體逐一排查解決,重新裝配或更換墊片和板片。
(3)將換熱器解體,對板片變形部位進(jìn)行修理或者更換板片。在沒有板片備件時可將變形部位板片暫時拆除后重新組裝使用。
(4)重新組裝拆開的板片時,應(yīng)清潔板面,防止污物粘附著于墊片密封面。
2、串液:產(chǎn)生原因
(1)由于板材選擇不當(dāng)導(dǎo)致板片腐蝕產(chǎn)生裂紋或穿孔。
(2)操作條件不符合設(shè)計要求。
(3)板片冷沖壓成型后的殘余應(yīng)力和裝配中夾緊尺寸過小造成應(yīng)力腐蝕。
(4)板片泄漏槽處有輕微滲漏, 造成介質(zhì)中有害物質(zhì)(如 CL)濃縮腐蝕板片,形成串液。實(shí)例:某鋁業(yè)有限公司硫酸系統(tǒng)中1臺板片材料為254SMo的BR03板式換熱器,在運(yùn)行5個月后出現(xiàn)冷卻水側(cè)碳鋼接管腐蝕泄漏,酸液泄漏到了冷卻水側(cè)。檢查發(fā)現(xiàn)板片酸液進(jìn)口處和導(dǎo)流區(qū)域有嚴(yán)重的腐蝕及開裂現(xiàn)象。
現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)運(yùn)行溫度、流量和濃度等工藝參數(shù)均超出設(shè)計條件,使用溫度遠(yuǎn)超出材料的適用范圍。采用飽和蒸汽作為一次側(cè)熱源的板式換熱器在運(yùn)行過程中容易發(fā)生板片腐蝕,導(dǎo)致產(chǎn)品串液。這是由于蒸汽溫度較高,設(shè)備運(yùn)行中很容易造成橡膠密封墊在高溫下失效,引起蒸汽外漏并在二道密封區(qū)域急速冷凝。隨著外漏的不斷進(jìn)行,冷凝殘液越聚越多,局部形成cl質(zhì)量濃度較高區(qū)域,達(dá)到破壞板片表面鈍化層的腐蝕條件。同時,由于此區(qū)域板片冷沖壓形成的內(nèi)部應(yīng)力較大,在表面鈍化層被破壞的情況下,內(nèi)部應(yīng)力作用導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。
2.1處理方法
(1)更換有裂紋或穿孔板片,在現(xiàn)場用透光法查找板片裂紋。
(2)調(diào)整運(yùn)行參數(shù),使其達(dá)到設(shè)計條件。
(3)換熱器維修組裝時夾緊尺寸應(yīng)符合要求,并不是越小越好。
(4)板片材料合理匹配。
3、壓降過大:產(chǎn)生原因
(1)運(yùn)行系統(tǒng)管路未進(jìn)行正常吹洗,特別是新安裝系統(tǒng)管路中許多臟物(如焊渣等)進(jìn)入板式換熱器的內(nèi)部,由于板式換熱器流道截面積較窄,換熱器內(nèi)的沉淀物和懸浮物聚集在角孔處和導(dǎo)流區(qū)內(nèi),導(dǎo)致該處的流道面積大為減小,造成壓力主要損失在此部位。
(2)板式換熱器首次選型時面積偏小,造成板間流速過高而壓降偏大。
(3)板式換熱器運(yùn)行一段時間后,因板片表面結(jié)垢引起壓降過大。
3.1處理方法
(1)******換熱器流道中的臟物或板片結(jié)垢,對于新運(yùn)行的系統(tǒng),根據(jù)實(shí)際情況每周清洗一次。清洗板片表面水垢(主要指 CaCO)時,選用含0.3氨基磺酸溶液或含0.3烏洛托平、0.2苯胺、0.1硫氰酸鉀的0.8硝酸溶液作為清洗液,清洗溫度40~60℃。不拆卸設(shè)備化學(xué)浸泡清洗時,要打開換熱器冷介質(zhì)進(jìn)、出口,或安裝設(shè)備時在介質(zhì)進(jìn)、出口接管上安裝DN25清洗口,將配好的清洗液注入設(shè)備中,浸泡后用清水清洗干凈殘留酸液,使pH≥7。拆開清洗時,將板片在清洗液中浸泡30 min,然后用軟刷輕刷結(jié)垢,***后用清水清洗干凈。清洗過程中應(yīng)避免損傷板片與橡膠墊。若采用不拆卸機(jī)械反沖洗方法,應(yīng)事先在介質(zhì)進(jìn)、出口管路上接一管口,將設(shè)備與機(jī)械清洗車連接,把清洗液按介質(zhì)流動的反方向注入設(shè)備,循環(huán)清洗時間10~1 5 min,介質(zhì)流速控制在0.05~0.15 m/s。***后再用清水循環(huán)幾遍,使清水中 Cl 質(zhì)量濃度控制在 25 mg/L以下。
?。?span>2)二次循環(huán)水******采用經(jīng)過軟化處理后的軟水, 一般要求水中懸浮物質(zhì)量濃度不大于5 mg/L、雜質(zhì)直徑不大于3 mm、pH≥7。當(dāng)水溫不大于95℃時,Ca 、Mg濃度應(yīng)不大于2 mmol/L;當(dāng)水溫大于95℃時,Ca 、Mg 濃度應(yīng)不大于 0.3 mmol/L、溶解氧質(zhì)量濃度應(yīng)不大于0.1mg/L。
(3)對于集中供熱系統(tǒng),可以采用一次向二次補(bǔ)水的方法。
4、供熱溫度不能滿足要求:產(chǎn)生原因
(1)一次側(cè)介質(zhì)流量不足,導(dǎo)致熱側(cè)溫差大,壓降小。
?。?span>2)冷側(cè)溫度低,并且冷、熱末端溫度低。
?。?span>3)并聯(lián)運(yùn)行的多臺板式換熱器流量分配不均。
?。?span>4)換熱器內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重。
4.1處理方法
?。?span>1)增加熱源的流量或加大熱源介質(zhì)管路直徑。
(2)平衡并聯(lián)運(yùn)行的多臺板式換熱器的流量。
?。?span>3)拆開板式換熱器清洗板片表面結(jié)垢。