1、換熱器傳熱表面結(jié)垢的原因
換熱器表面結(jié)垢的原因是多方面的:不同分散度的一些物質(zhì)的固體顆粒的粘結(jié);有機(jī)膠狀物和礦質(zhì)膠狀物的沉積;過飽和溶液中鹽類的結(jié)晶析出;某些物質(zhì)的電化學(xué)腐蝕以及微生物產(chǎn)生等等。這些混合沉淀形成了污垢,其中冷卻水里面的溶解鹽類(如重碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、硅酸鹽等)產(chǎn)生固相沉淀是結(jié)垢的主要原因。形成固相沉淀的條件是:
1)、隨著換熱器中水分的蒸發(fā),水中溶解鹽類的濃度不斷增高,一些鹽因過飽和而析出。
2)、隨著溫度的升高,某些鹽類的溶解度下降。如：Ca(HCO3)2,Ca(HO)2,CaCO3,CaSO4,Ca3(PO4)2,MgCO3,Mg(HCO3)2,Mg(HO)2等。
3)、被加熱的冷卻水中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或者某些離子形成另一些難溶的鹽類離子。
具備了上述條件的某些鹽類,首先在機(jī)組換熱器水側(cè)的金屬表面沉積出原始胚芽,然后逐漸變?yōu)榫哂袧摼位驘o定形結(jié)構(gòu)的顆粒,互相聚附,形成結(jié)晶或聚團(tuán)。重碳酸鈣(鎂)鹽類的存在是引起冷卻水側(cè)結(jié)垢的主要因素。這是因為重碳酸鈣(鎂)鹽在加熱過程中分解為碳酸鈣(鎂)、二氧化碳和水,溶解度較低的碳酸鈣(鎂)在機(jī)組換熱器水側(cè)的金屬表面沉積下來。冷卻水通過冷卻塔時相當(dāng)于一個曝氣過程,溶解在水中的CO2會逸出,水的pH值升高。此時,重碳酸鹽在堿性條件下會發(fā)生反應(yīng)生成CaCO3沉淀。當(dāng)水中有氯化鈣時,會產(chǎn)生置換反應(yīng)生成CaCO3沉淀。如水中有適量的磷酸鹽時,磷酸根將與鈣離子產(chǎn)生磷酸鈣。
上述一系列反應(yīng)產(chǎn)生的CaCO3,Ca3(PO4)2和MgCO3均屬微溶性鹽,它們的溶解度比CaCl2和Ca(HCO3)2要小得多。此外,CaCO3,Ca3(PO4)2和MgCO3的溶解度是隨著溫度的升高而降低的,這些微溶性鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)垢析出。當(dāng)水流速度比較小或傳熱表面比較粗糙時,這些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上,形成水垢。這些水垢都是由無機(jī)鹽組成,結(jié)晶致密,比較堅硬,所以又稱無機(jī)垢或硬垢。它們通常牢固地附著在機(jī)組換熱器的傳熱表面上,不易被水沖洗掉。另外,不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、腐蝕產(chǎn)物、雜質(zhì)碎屑(顆粒細(xì)小的泥沙、塵土、鐵銹、氧化皮)、油污、菌藻的尸體及菌藻的黏性分泌物等組成的污垢,本身不會形成硬垢,但它們在冷卻水中成為CaCO3微結(jié)晶的晶核,加速了CaCO3結(jié)晶析出的過程。當(dāng)含有這些物質(zhì)的冷卻水流經(jīng)機(jī)組換熱器的傳熱表面時,容易形成污垢沉積物,特別是在流速較慢的情況下,污垢沉積物更多。這些沉積物一般體積較大,質(zhì)地疏松稀軟,故又稱為軟垢。它們是引起垢下腐蝕的主要因素。當(dāng)防腐措施不當(dāng)時,機(jī)組換熱器的傳熱表面經(jīng)常會有銹瘤附著,其外殼堅硬,但內(nèi)部疏松多孔,而且分布不均。它們常與水垢、微生物黏泥等一起沉積在傳熱管表面上。這些銹瘤狀腐蝕產(chǎn)物形成的沉積物,除了影響傳熱外,更嚴(yán)重的是助長某些細(xì)菌的繁殖,最終導(dǎo)致傳熱管表面腐蝕而穿孔泄漏。
2、換熱器傳熱表面結(jié)垢的危害性
換熱器表面結(jié)垢無形中增加了管壁的厚度,由于換熱器傳熱管壁的導(dǎo)熱系數(shù)較大(λ鋼約為50W/(m?K),λ銅約為110W/(m/K)),而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)λ很小(λ水<1W/(m?K)),僅為前者的幾百到幾千分之一,這樣就大大增加了換熱器管壁的傳熱熱阻,降低了換熱器的傳熱效率,減少了冷劑水的再生量,使機(jī)組的制冷量下降,造成能量的大量浪費(fèi),從而增大了企業(yè)的運(yùn)營成本;換熱器傳熱管結(jié)垢后,使冷凝壓力升高,冷凝溫度與冷卻水出口溫度的差值增大;結(jié)垢還會腐蝕設(shè)備,縮短設(shè)備的使用壽命,結(jié)垢嚴(yán)重時還會使冷卻管堵塞,減少水流通截面積,增大水流阻力,增加循環(huán)水泵運(yùn)行費(fèi)用;所以在使用過程中應(yīng)定期進(jìn)行冷卻水水質(zhì)檢查,并定期進(jìn)行除垢處理。
3、換熱器傳熱管表面的除垢方法
對已經(jīng)結(jié)垢生藻的換熱器傳熱管,需要定期進(jìn)行除垢處理,以保證空調(diào)系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
換熱器化學(xué)清洗是指通過化學(xué)清洗液的作用,使換熱器傳熱管表面的水垢和其它沉積物溶解、脫落或剝離的一類方法。此方法的特點(diǎn)是清洗時間短,除垢徹底干凈,是一種目前使用最為廣泛、有效的清洗方法之一。
進(jìn)行清洗操作前,首先關(guān)閉冷卻水的進(jìn)、出水閥門,放盡換熱器內(nèi)循環(huán)水,在吸收器的冷卻水進(jìn)水管和冷凝器冷卻水出水管處各焊接一個尺寸合適的閥門(清洗結(jié)束后此閥門留在管道上,待下次清洗時再次使用),把清洗桶、耐酸泵與換熱器連接成一個臨時閉合回路,然后按照一定比例(按循環(huán)水量的10%～20%)將清洗溶液倒入清洗桶,啟動耐酸泵,使清洗溶液強(qiáng)制循環(huán)1～2h或靜泡3～6h,水垢和其它沉積物由于受到清洗溶液的化學(xué)作用和沖刷作用而溶解和脫落。清洗溶液選用專用水垢清除劑。它內(nèi)含強(qiáng)力清潔劑、高效緩蝕劑及高能鍍膜劑,對水垢和其它沉積物具有徹底清潔功能,并對金屬無腐蝕作用,還能在清洗后的金屬表面形成保護(hù)膜,清洗后無需進(jìn)行酸堿的中和處理,只需用自來水沖洗即可結(jié)束。
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