1、换热器传热表面结垢的原因
换热器表面结垢的原因是多方面的:不同分散度的一些物质的固体颗粒的粘结;有机胶状物和矿质胶状物的沉积;过饱和溶液中盐类的结晶析出;某些物质的电化学腐蚀以及微生物产生等等。这些混合沉淀形成了污垢,其中冷却水里面的溶解盐类(如重碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硅酸盐等)产生固相沉淀是结垢的主要原因。形成固相沉淀的条件是:
1)、随着换热器中水分的蒸发,水中溶解盐类的浓度不断增高,一些盐因过饱和而析出。
2)、随着温度的升高,某些盐类的溶解度下降。如：Ca(HCO3)2,Ca(HO)2,CaCO3,CaSO4,Ca3(PO4)2,MgCO3,Mg(HCO3)2,Mg(HO)2等。
3)、被加热的冷却水中发生化学反应,或者某些离子形成另一些难溶的盐类离子。
具备了上述条件的某些盐类,首先在机组换热器水侧的金属表面沉积出原始胚芽,然后逐渐变为具有潜晶形或无定形结构的颗粒,互相聚附,形成结晶或聚团。重碳酸钙(镁)盐类的存在是引起冷却水侧结垢的主要因素。这是因为重碳酸钙(镁)盐在加热过程中分解为碳酸钙(镁)、二氧化碳和水,溶解度较低的碳酸钙(镁)在机组换热器水侧的金属表面沉积下来。冷却水通过冷却塔时相当于一个曝气过程,溶解在水中的CO2会逸出,水的pH值升高。此时,重碳酸盐在碱性条件下会发生反应生成CaCO3沉淀。当水中有氯化钙时,会产生置换反应生成CaCO3沉淀。如水中有适量的磷酸盐时,磷酸根将与钙离子产生磷酸钙。
上述一系列反应产生的CaCO3,Ca3(PO4)2和MgCO3均属微溶性盐,它们的溶解度比CaCl2和Ca(HCO3)2要小得多。此外,CaCO3,Ca3(PO4)2和MgCO3的溶解度是随着温度的升高而降低的,这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结垢析出。当水流速度比较小或传热表面比较粗糙时,这些结晶沉积物就容易沉积在传热表面上,形成水垢。这些水垢都是由无机盐组成,结晶致密,比较坚硬,所以又称无机垢或硬垢。它们通常牢固地附着在机组换热器的传热表面上,不易被水冲洗掉。另外,不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、腐蚀产物、杂质碎屑(颗粒细小的泥沙、尘土、铁锈、氧化皮)、油污、菌藻的尸体及菌藻的黏性分泌物等组成的污垢,本身不会形成硬垢,但它们在冷却水中成为CaCO3微结晶的晶核,加速了CaCO3结晶析出的过程。当含有这些物质的冷却水流经机组换热器的传热表面时,容易形成污垢沉积物,特别是在流速较慢的情况下,污垢沉积物更多。这些沉积物一般体积较大,质地疏松稀软,故又称为软垢。它们是引起垢下腐蚀的主要因素。当防腐措施不当时,机组换热器的传热表面经常会有锈瘤附着,其外壳坚硬,但内部疏松多孔,而且分布不均。它们常与水垢、微生物黏泥等一起沉积在传热管表面上。这些锈瘤状腐蚀产物形成的沉积物,除了影响传热外,更严重的是助长某些细菌的繁殖,最终导致传热管表面腐蚀而穿孔泄漏。
2、换热器传热表面结垢的危害性
换热器表面结垢无形中增加了管壁的厚度,由于换热器传热管壁的导热系数较大(λ钢约为50W/(m?K),λ铜约为110W/(m/K)),而水垢的导热系数λ很小(λ水<1W/(m?K)),仅为前者的几百到几千分之一,这样就大大增加了换热器管壁的传热热阻,降低了换热器的传热效率,减少了冷剂水的再生量,使机组的制冷量下降,造成能量的大量浪费,从而增大了企业的运营成本;换热器传热管结垢后,使冷凝压力升高,冷凝温度与冷却水出口温度的差值增大;结垢还会腐蚀设备,缩短设备的使用寿命,结垢严重时还会使冷却管堵塞,减少水流通截面积,增大水流阻力,增加循环水泵运行费用;所以在使用过程中应定期进行冷却水水质检查,并定期进行除垢处理。
3、换热器传热管表面的除垢方法
对已经结垢生藻的换热器传热管,需要定期进行除垢处理,以保证空调系统的良好运转状态。
换热器化学清洗是指通过化学清洗液的作用,使换热器传热管表面的水垢和其它沉积物溶解、脱落或剥离的一类方法。此方法的特点是清洗时间短,除垢彻底干净,是一种目前使用最为广泛、有效的清洗方法之一。
进行清洗操作前,首先关闭冷却水的进、出水阀门,放尽换热器内循环水,在吸收器的冷却水进水管和冷凝器冷却水出水管处各焊接一个尺寸合适的阀门(清洗结束后此阀门留在管道上,待下次清洗时再次使用),把清洗桶、耐酸泵与换热器连接成一个临时闭合回路,然后按照一定比例(按循环水量的10%～20%)将清洗溶液倒入清洗桶,启动耐酸泵,使清洗溶液强制循环1～2h或静泡3～6h,水垢和其它沉积物由于受到清洗溶液的化学作用和冲刷作用而溶解和脱落。清洗溶液选用专用水垢清除剂。它内含强力清洁剂、高效缓蚀剂及高能镀膜剂,对水垢和其它沉积物具有彻底清洁功能,并对金属无腐蚀作用,还能在清洗后的金属表面形成保护膜,清洗后无需进行酸碱的中和处理,只需用自来水冲洗即可结束。
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