一种适宜推广的新型板式换热器反冲洗方法

张蕊

摘要：文中从我公司实际应用出发，介绍了传统板式换热器反冲洗方法和原理，并介绍了我公司新型研究的板式换热器反冲洗方法。

关键词：板式换热器；堵塞；反冲洗；方法

1 传统板式换热器反冲洗清洗方法的原理

该方法是利用系统高压水所产生的能量，对换热面上的垢层进行反向冲击，使之脱离换热器板片，排出循环系统。

1）板式换热器反冲洗清洗方法操作过程。运行工况①一次侧120/70℃ 85/60 ②二次侧120/70℃ 60/50℃

反冲洗原理图

2）板式换热器一次侧排污操作方法：

A、关闭换热器一次侧接口处供回水球阀1、2，打开一次侧排污球阀4，和一次侧排气阀3，使换热器内一次侧留存的水全部泄空；

B、关闭一次侧排污阀4，迅速打开换热器一次侧回水球阀2，当排气阀3见水后，关闭换热器一次侧回水球阀2；

C、打开换热器一次侧排污球阀4。泄空换热器一次侧存水，迅速打开一次供水球阀1，进行排污，待排出的液体澄清后，关闭排污球阀，上述操作连续进行2次；

D、打开换热器排气阀3，同时开启一次回水球阀2，待换热器内充满水后，打开供水

球阀l，恢复正常运行．换热器一次侧反冲洗清洗完成。

3）板式换热器二次侧排污操作方法

A、关闭换热器二次侧接口处供回水球阀5、6，打开二次侧排污球阀8，和二次侧排气阀7使换热器内二次侧的存水全部泄空；

B、关闭二次侧排污阀8，迅速打开换热器二次侧回水球阀6，当排气阀7见水后，关闭换热器二次侧回水球阀6；

C、打开换热器二次侧排污球阀8，泄空换热器内的水，迅速打开二次供水球阀5，进行排污，待排出的液体澄清后，关闭排污球阀，上述操作连续进行3—5次；

D、打开换热器排气阀7，同时开启二次回水球阀6，待换热器内充满水后，打开供水球阀5，换热器一次侧恢复正常运行。

2 板式换热器反冲洗清洗方法的原理分析

1）冲洗采用干式冲洗方法，即将换热器内的水全部泄空，使附着于板片上的污垢暴露于空气中，减少污垢与换热面的黏贴力：在换热器内充满水的情况下，污垢处于完全湿润状态，与吸附板面的接触面积大，所产生的黏贴力较大。不易被剥落。而当泄空换热器后，污垢暴露在空气当中，含水量减少，与吸附板面的接触面积减小，黏贴力减弱，同时一部分与板片结合不够紧密的污垢，会随着泄水的过程排出换热器。

2） 迅速充水过程中瞬时出现强大冲击，对板片产生剧烈振动，剥离或松动黏贴于换热面上的污垢；随着空气的迅速进入，形成气水共腾，产生强大的冲击波，强烈冲击不锈钢板片，由于换热器已经泄空，板片振动幅度十分剧烈，这种振动足以将还没有形成硬垢的杂质从换热面上剥离下来。

3） 迅速充水时。由于水流在系统压力的推动下产生的巨大流速，远远大于杂质悬浮速度 因此可以将已经被剥离或松动的污垢冲走，通过排污排出换热器；迅速充水的过程，流体一侧是较高的系统压力，另一侧直接与空气接触。按照流体力学。可以简化为“孔口自由流”的数学模型进行分析计算。根据《流体力学》中孔口自由流相关章节中关于圆形薄壁小孔的公式推导。得

q=μA*(2gHc) 1/2(1)

其中，

Q—— 体积流量，m3/s；

μ——流量系数，对于薄壁小孔口，μ=0.60-0.62

A—— 孔口面积，m2；

Hc——作用压头，mH20。

例如，一台板式换热器规格为：760mm(宽)x1500mm(高)，板片数量为80片，板间距为3mm，二次侧出口压力为0．40MPa，折合为40mH20。换热器接口口径=150mm。按照公式(1)，计算反冲洗时的体积流量Q：

Q=μA x(2gHc) =0.61*0.785*0.152*(2*9.81*40)1/2=0.3018m3/s

按照质量守恒定律，通过换热器二次侧

每个流道的流动速度 ，

V=Q／S=O.30181(0.76*0.003*80)=1.655m／s

根据相关资料，直径De=3mm及以下的固体杂质的最大悬浮速度 Vc=0.33m／s，远远小于反冲洗排污过程中换热器板间流体流动速度,因此杂质可以轻易被排出系统。

我公司现有间接连接热力站55座，有板式换热器近300台。2012年进行热力站问供改造后，由于二次网失水严重，热力站采用投药的方式进行水质处理，由于水处理药剂具有很强的除锈除垢功能，导致二次网管道中原来产生的锈蚀、杂质大量剥落，随着水流循环进入换热器。造成换热器堵塞无法正常工作。开始时，我们只能频繁拆卸清洗换热器，一方面消耗了大量的人力物力，另一方面一部分换热器板片经过多次拆卸后陆续出现胶条老化、板片变形甚至击穿的现象，对设备造成了很大的损伤。认识到这一点后，我们开始从换热器的结构特点人手，探索一种切实可行的换热器清洗维护方法，经过反复实验和理论上论证，我公司创造出了上述反冲洗排污方法。方法在全公司推广后，收到很好的效果，换热器清洗率有原来每采暖季40％，下降到目前每采暖季10％左右。而且随着供热系统“大流量、小温差”运行模式逐渐向“小流量。大温差”运行模式转变，板式换热器的反冲洗排污维护方法，在保持换热器换热效率方面发挥了更加突出的作用。

3 改造方法

1）增设再生式冷却系统

所谓再生式冷却系统，就是在板式换热器同一流体的进出口管线之间增设管道和阀门，然后通过阀门的调节变换两流体的流向，使之反洗，以消除积存在板片上的杂质。循环水侧工艺流程示意图，见图2，其中图2a所示改造前正常工艺流程也就是改造后循环水侧关闭所增设的阀门时的正常工艺流程，图2b所示改造后反洗工艺流程也就是改造后循环水侧关闭原进出口阀门、打开所增设的阀门时的反洗工艺流程。通过对流经板式换热器的循环水和润滑油这两种换热流体的管线进行改造后，就换热器本身而言，正常工艺和反洗工艺两种工作状态没有差别，从而可以使板式换热器在正常运行过程中大大地减轻杂质对板间通道的堵塞。

改造前后改造后板换工艺流程示意图

在循环水侧增设过滤器,在板式换热器循环水进口管线上增设一个装有精滤网的二级过滤器及相应付线，并定期使用付线。运行时定期拆下过滤器对精滤网进行清洗，有效防止了填料碎片等杂质进入换热器。

4板式换热器的解体（拆卸前注意事项）

板式换热器可按照检修情况和时间需要安排进行现场解体检修或整体拆下吊到适当位置后再进行解体检修。解体前，先用卷尺仔细测量好两压紧板之间的距离B值，以留备用，再用扳手将夹紧螺母按照对角交叉的顺序分组均匀松动，而后卸除夹紧螺杆，然后把活动压紧板移到立柱一端，再将板片托起，把板片移到上导杆缺口处，前或后倾斜拿出板片。

5 板片的清洗和保护

保持板片的清洁是保持板式换热器高传热系数的重要条件之一。在板片间，介质是沿着狭窄曲折的通道运动的，即使产生不太厚的垢层，也将引起流道的较大变化，显著地影响流体的运动，使压降增大，传热系数下降。对于一般污垢，采用化学清洗法或机械(物理)清洗法即可，而对于硬厚污垢层，则必须采取先用化学清洗法软化垢层，再用机械(物理)清洗法除去垢层的综合清洗法清洗，以保证板片表面的清洁干净。根据所用板式换热器循环水侧污垢特点，采取了以下方法：

a.异物杂质和沉积物的清洗：采用机械(物理)清洗法，用柔软刷子和清水进行人工洗刷。

b.硬厚垢层的清洗：根据板片规格制作一个内部空间为1200×350×500mm的水槽，将所拆板片放入槽中，常温下用5％ 的硝酸溶液浸泡8h左右，捞出用软毛刷和清水清洗干净即可。当然，对于结垢不很严重的板片，或者由于检修时间的限制不能采用综合清洗法清洗时，用不锈钢丝刷或不锈钢清洁球和清水仔细刷洗，也基本能将板片清洗干净。

c.板片密封槽的清洗

板式换热器的密封垫片是一个关键的零件，我国大多采用粘贴剂把垫片粘贴在板片的垫片槽内的“粘贴型”密封结构。BR02型板式换热器的密封垫片与板片间的粘结剂为用于粘接塑料和橡胶的401瞬干胶，它与不锈钢板片的结合强度适中。更换垫片时，将板片平放在平板上，用螺丝刀翘起垫圈，轻轻撕下。对于垫片槽中的残胶，采用不锈钢丝刷或不锈钢清洁球配合丙酮仔细地轻轻刷洗，而后用清水冲洗即可。

6 板片的检查

清洗干净的板片要严格地逐片进行宏观检查，有必要时再进行透光、着色或渗透检测，任何板片不得存在如下缺陷：

a．表面不允许有超过厚度公差的凹坑、划伤、压痕、毛刺等；

b．波纹深度和垫片槽深度偏差应不大于±0.1mm；

c．板片换热部分和密封槽均不得存在腐蚀穿孔或裂纹，如板片换热部分存在穿孔或裂纹，则可采用氩弧焊仔细焊补并打磨的方法进行修复。

7 新胶条的粘接

a．用干净布将密封垫和板片密封槽擦拭干净，必要时再用电吹风对板片密封槽进行进一步吹干吹净。应确保垫片上和板片密封槽内没有水分、砂子、油圬、铁屑和焊剂等杂物，以免损坏密封，引起泄漏。

b.把401粘接剂均匀连续地涂在密封槽底部。

c.迅速将干净的新垫片轻轻展开，按正确的方位放入板片密封槽内，贴合均匀，并用手轻轻压实。

d．把粘好密封垫的板片逐步整齐地叠放在平台上，盖上平板并按200k~m 压以重物，在阴凉、通风的地方自然干固3h。

e．固化结束后逐片进行检查，对局部余胶予以清除，胶条密封线不得存在横向缺陷，对于胶条脱槽、流动、扭转的应进行重新清理、粘接。

8 组装

清理换热器固定夹紧板与活动夹紧板，然后依照该换热器流程图，由固定夹紧板侧，按照A、B板交叉排列的规定顺序将A、B板交替挂到框架导杆上。这道工序应仔细确认，不得挂错挂反。在夹紧螺杆紧固过程中，先用手按照对角交叉的顺序分组均匀把螺母拧到不能紧为止，然后用扳手按以上顺序将每个螺母均匀拧进大约7mm(即M30的夹紧螺母2圈)，此后整个过程按该顺序将螺母均匀紧固到需要的B值。在此过程中要求一边紧固一边细查，注意是否有垫片、板片发生错位的现象。至于该B值则按设备标牌上给定的Bmax、Bmin和解体前所测量的B值以及检修过程中密封垫片更换的多少等因素综合考虑确定。同时，在任何情况下均严禁B值

9 液压试验

板式换热器液压试验的液体一般采用水，水温应不低于5℃ ，水中Cl一含量应小于25ppm。试压要求对介质的两个侧程分别进行。试压时，应缓慢升压至规定试验压力，保压30min无内、外泄漏现象为合格。

改造后，基本杜绝填料碎片等杂物在板间通道的聚集，有效缓减板间垢层、絮状物和腐化物的形成和发展，成倍地延长板式换热器的失效周期至6年以上。

10 结论

我公司现有间接连接热力站55座，有板式换热器近300台。2012年进行热力站问供改造后，由于二次网失水严重，热力站采用投药的方式进行水质处理，由于水处理药剂具有很强的除锈除垢功能，导致二次网管道中原来产生的锈蚀、杂质大量剥落，随着水流循环进入换热器。造成换热器堵塞无法正常工作。开始时，我们只能频繁拆卸清洗换热器，一方面消耗了大量的人力物力，另一方面一部分换热器板片经过多次拆卸后陆续出现胶条老化、板片变形甚至击穿的现象，对设备造成了很大的损伤。认识到这一点后，我们开始从换热器的结构特点人手，探索一种切实可行的换热器清洗维护方法，经过反复实验和理论上论证，我公司创造出了上述反冲洗排污方法。方法在全公司推广后，收到很好的效果，换热器清洗率有原来每采暖季40％，下降到目前每采暖季10％左右。而且随着供热系统“大流量、小温差”运行模式逐渐向“小流量。大温差”运行模式转变，板式换热器的反冲洗排污维护方法，在保持换热器换热效率方面发挥了更加突出的作用。