如何防止全焊接板式換熱器結(jié)垢？

全焊接板式換熱器在處理硬水、高粘度流體、含懸浮物或易結(jié)晶介質(zhì)的工況時，板片表面易形成水垢、污垢或結(jié)晶垢層。防止全焊接板式換熱器結(jié)垢需采取源頭控制—設計優(yōu)化—運行管理—定期維護的防控策略，結(jié)合物理、化學、機械等多種手段，實現(xiàn)結(jié)垢的長效防控。艾克森介紹一下具體措施：

一、源頭控制：

結(jié)垢的根本原因是艾克森全焊接板式換熱器的介質(zhì)中含有大量的結(jié)垢因子，如鈣鎂離子、懸浮物、有機物、易結(jié)晶物質(zhì)等。從源頭降低這些結(jié)垢因子的含量，是防止結(jié)垢的最根本措施。

（1）水質(zhì)軟化處理：去除鈣鎂離子

對于以硬水為介質(zhì)的換熱系統(tǒng)，鈣鎂離子是形成碳酸鈣、碳酸鎂水垢的主要原因。需對進水進行水質(zhì)軟化處理，常用方法包括離子交換法、反滲透法、電磁水處理法等。

（2）懸浮物過濾處理：去除固體顆粒

介質(zhì)中的懸浮物如泥沙、粉塵、有機物顆粒、礦漿顆粒是形成污垢的主要原因，需在換熱器進水口前安裝過濾器，去除懸浮物。常用的過濾器類型包括砂石過濾器、袋式過濾器、精密過濾器等，過濾精度需根據(jù)介質(zhì)中的懸浮物粒徑確定。

（3）易結(jié)晶介質(zhì)的預處理：控制結(jié)晶條件

對于易結(jié)晶的介質(zhì)，需通過預處理控制結(jié)晶條件，防止晶體在板片表面沉積。常用方法包括溫度調(diào)節(jié)法、濃度稀釋法、添加阻垢劑法等。

二、設計優(yōu)化：

全焊接板式換熱器的結(jié)構(gòu)設計直接影響結(jié)垢的難易程度，通過優(yōu)化板片結(jié)構(gòu)、流道參數(shù)、流程組合等設計，可從根本上提升設備的防結(jié)垢性能。

（1）板片表面的光滑化處理

板片表面的粗糙度是影響污垢附著的重要因素，表面越光滑，污垢越難附著。可通過拋光處理降低板片表面的粗糙度，使表面粗糙度Ra≤0.8μm。拋光后的板片表面光滑，流體的剪切力可有效沖刷表面，減少污垢的沉積。此外，在板片表面涂覆防結(jié)垢涂層，如聚四氟乙烯（PTFE）、環(huán)氧樹脂等，涂層表面光滑，具有優(yōu)異的防粘性能，可大幅降低污垢的附著幾率。例如，艾克森的防結(jié)垢型全焊接板式換熱器，采用拋光板片+PTFE涂層的設計，相比普通板片，結(jié)垢速率降低60%以上。

（2）流道參數(shù)的優(yōu)化設計

流道參數(shù)的優(yōu)化需遵循高流速、大間隙、均勻分布的原則，通過增強流體的湍流強度和剪切力，防止污垢在板片表面附著。

控制流體流速：流體流速是影響結(jié)垢的關鍵因素，流速過低，流體中的懸浮物易沉積在板片表面；流速過高，會增加壓力降和能耗。。

增大流道間隙和寬度：流道間隙過小，易導致懸浮物沉積和結(jié)晶堵塞；流道寬度過窄，流體分布不均，局部流速過低。對于含懸浮物或易結(jié)晶的介質(zhì)，需采用較大的流道間隙（5-8mm）和寬度（10-15mm），降低懸浮物的沉積風險。同時，優(yōu)化進出口導流區(qū)設計，采用弧形過渡或?qū)Я靼褰Y(jié)構(gòu)，使流體均勻分布至各流道，避免局部流速過低形成“死區(qū)”。

采用逆流換熱流程：逆流換熱可使冷熱流體的溫度分布更均勻，避免局部溫度過高導致介質(zhì)結(jié)晶。

（3）增設在線清洗裝置

在換熱器內(nèi)部增設在線清洗裝置，如自動旋轉(zhuǎn)清洗球、噴淋管等，可在設備運行過程中進行實時清洗，去除板片表面的污垢。清洗球采用耐磨橡膠材質(zhì)，直徑略大于流道間隙，在流體壓力作用下在流道內(nèi)自由滾動，通過撞擊和沖刷去除板片表面的污垢。噴淋管則通過噴灑清洗液，對板片表面進行持續(xù)沖洗。

三、科學的運行管理

科學的運行管理是防止結(jié)垢的重要環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化操作參數(shù)，避免工況劇烈波動，可有效降低結(jié)垢速率。

（1）穩(wěn)定控制溫度和壓力

溫度和壓力的劇烈波動會導致介質(zhì)的溶解度發(fā)生變化，易引發(fā)晶體析出和結(jié)垢。例如，對于碳酸鈣水垢，溫度升高會降低碳酸鈣的溶解度，導致晶體析出附著在板片表面。因此，在運行過程中，需穩(wěn)定控制冷熱流體的進出口溫度，避免溫度驟升驟降；同時，保持艾克森全焊接板式換熱器設備運行壓力穩(wěn)定，防止壓力波動導致介質(zhì)汽化或結(jié)晶。

（2）定期排污和補水

對于閉式循環(huán)換熱系統(tǒng)，長期運行會導致介質(zhì)中的結(jié)垢因子濃度不斷升高，需定期排污和補水，降低結(jié)垢因子的濃度。排污量需根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果確定，一般建議排污率控制在5%-10%，同時補充經(jīng)過軟化處理的新鮮水，保持循環(huán)水的硬度和懸浮物含量在可控范圍內(nèi)。

（3）合理添加阻垢劑和緩蝕劑

在介質(zhì)中添加適量的阻垢劑和緩蝕劑，是防止結(jié)垢和腐蝕的有效化學手段。阻垢劑的作用機理包括螯合作用、分散作用、晶格畸變作用，可抑制鈣鎂離子的結(jié)晶和附著。

（4）避免不同介質(zhì)的混合

不同介質(zhì)混合可能會發(fā)生化學反應，生成難溶性物質(zhì)，附著在板片表面形成結(jié)垢。例如，含鈣離子的水與含磷酸鹽的介質(zhì)混合，會生成磷酸鈣沉淀；含氯離子的水與含銀離子的介質(zhì)混合，會生成氯化銀沉淀。

四、定期維護

（1）定期離線清洗

離線清洗是將換熱器拆卸后，采用化學清洗或機械清洗的方式去除板片表面的污垢。化學清洗是將板片浸泡在清洗液中，通過化學反應溶解污垢，常用的清洗液包括鹽酸、檸檬酸、草酸等弱酸溶液，適用于水垢和氧化物污垢的清洗。

（2）定期在線化學清洗

對于無法拆卸的大型全焊接板式換熱器，可采用在線化學清洗的方式，在設備運行過程中清除污垢。在線化學清洗的步驟包括：酸洗—漂洗—中和—鈍化。首先，將清洗液通過循環(huán)泵注入換熱器，循環(huán)清洗2-4小時，溶解水垢；然后，用清水漂洗換熱器，去除殘留的清洗液；接著，用堿性溶液中和殘留的酸液；最后，用鈍化劑處理板片表面，形成鈍化膜，防止腐蝕。在線化學清洗需嚴格控制清洗液的濃度和循環(huán)時間，以免損傷設備，清洗后需檢測換熱效率和壓力降，確保清洗效果。

（3）定期檢查和維護

定期對換熱器進行檢查，包括板片表面的結(jié)垢情況、流道的堵塞情況、焊縫的腐蝕情況等。一般建議每3-6個月檢查一次，對于結(jié)垢速率較快的工況，可縮短檢查周期至1-2個月。檢查時，可采用內(nèi)窺鏡觀察流道內(nèi)部情況，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)垢和堵塞問題。同時，定期更換過濾器的濾芯，確保過濾效果；檢查在線清洗裝置的運行狀態(tài)，確保清洗球或噴淋管正常工作。

防止全焊接板式換熱器結(jié)垢是一個系統(tǒng)性的工程，需要結(jié)合源頭控制、設計優(yōu)化、運行管理和定期維護，采取綜合防控措施。通過科學的防結(jié)垢策略，可以有效降低結(jié)垢速率，延長艾克森全焊接板式換熱器的使用壽命，提升換熱效率，降低運行成本。