热交换器和换热器区别(换热器的分类及结垢的清洗方法)

Posted 2023-06-02

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热交换器和换热器区别(换热器的分类及结垢的清洗方法)

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，而且应用广泛。

一、换热器的分类

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：

1.按传热原理分类

间壁式换热器

间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是目前应用最为广泛的换热器。

蓄热式换热器

蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

流体连接间接式换热器

流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

直接接触式换热器

又被称为混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触，彼此混合进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。

复式换热器

兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比，具有更高的换热效率；同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。

2.按用途分类

加热器

加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。

预热器

预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。

过热器

过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。

蒸发器

蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。

3.按结构分类

可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

二、换热器结垢的清理方法

1、常见换热器的形式、工作原理及换热介质

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。

2、换热介质的化学成分对结垢形成的影响

换热介质是指和工艺物料发生热量交换的辅助介质，常用的有水、油、空气等。水是最常见的换热介质，其杂质成分对换热器结垢的形成有很大的影响。具体来说有：以离子或分子状态溶解于水中的杂质：钙盐类、镁盐类、钠盐类。以胶体状态存在的杂质：铁化合物、微生物、冷却循环水中的污泥，来源于空气中的尘土及补充水中的悬浮物，逐渐沉积在流速较低的换热器中。粘垢：主要是微生物的分泌物与水中泥沙、腐蚀产物、菌藻残骸粘结而成，常常附着在换热器壁面上。

3、换热器垢的理化性质

在受热面与传热表面上沉积的附着物层常称作水垢。在换热器中，尤其是压缩冷盘等循环冷却式换热器中，含有碳酸氢盐分解产物和微生物污泥。碳酸盐水垢是循环冷却水系统和热交换器传热表面的主要垢种。碳酸盐水垢的基本性状：碳酸盐水垢外观为白色或灰白色。如果设备有腐蚀时，会染上腐蚀产物的颜色。碳酸盐水垢质硬而脆，附着坚牢，难以剥离刮除。对于循环冷却水，应定期检测水质，使水质符合GB50050《循环冷却水的水质标准》，当水质不能达到标准时，应按国家标准GBJ50《工业循环冷却水处理设计规范》中的方法对水质进行处理。这样能有效防止水垢对设备换热效果的影响

4、换热过程中介质的流速对结垢形成的影响

适当提高流体的流速，使流体中的沉积物不易沉积、结垢，但换热器的压降增大；不断地改变流体的流动方向，使流体不停地冲击换热管的壁面，让流体中的各种杂质不易在壁面停留；选择耐腐蚀的光滑材料，也可以减缓污垢的形成。实践中，我们常通过压力差的检查，判断换热器是否结垢。公司在每次设备检修停车前也都这样。

5、换热过程中介质的温度对结垢形成的影响

换热器进出口温度的变化直接反映出换热器换热能力的变化。定期测量换热器进出口流量、温度、当传热能力低到不能满足工艺要求时，则应通过机械清洗或化学清洗提高换热能力，满足和维持工艺运行的需要。用水作冷却介质时，水的出口温度最好控制在50℃，因为超过50℃会使管子腐蚀，换热器结垢严重，影响换热能力，故出口水温不要超过65℃。

6、换热器结构形式对结垢形成的影响

实践中发现，管道的结构形状对结垢有很大影响。例如波纹管管道，它不仅可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使流体的湍流程度持续得到强化，还能提高传热效率，同时具有很好的防结垢能力，其抗垢机理是：流道内流体的高速湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量垢生成，由于介质在管内外湍流流动，对管壁冲刷强烈，防结垢能力强。另外，波纹管上存在着因管程与壳程温差应力而产生的应变，使具有弹性特征的波纹管的曲率发生微观变化，从而使波纹管换热器具有防垢和除垢的能力。

7、局部环境条件对结垢形成的影响

操作温度高于或低于环境温度时，有的换热器需保温或保冷，保温或保冷层的完好状态直接影响换热器传热性能。如保温或保冷层一旦破坏，局部环境条件发生变化，也会加速结垢的聚集，形成结垢层。

8、换热器停运期间的对结垢形成的影响

换热设备在每年大修停用期间，如果内部的积水或集液未及时排出或排除不彻底，在相对静置的条件下，更容易形成结垢，因而，在设备停用特别是在较长时间内停用时，应注意换热器的排水及维护保养。

9、减少、消除结垢形成的方法措施

（1）从设计角度减少、消除形成结垢的条件
换热器的设计是通过计算确定经济合理的传热面积及换热器的有关结构尺寸，以实现所需的传热目的。在结构设计时，不妨考虑采用特殊结构，例如，设计能产生湍流的结构，重要的换热设备也可考虑设置电子除垢器、反冲洗系统等，如果使用水作为换热介质，在考虑腐蚀的情况下，使用防结垢添加剂等材料，除此之外，遵循简单的设计原则也可减少甚至消除形成结垢的外部条件，例如：不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。

（2）流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断改变，即可达到湍流，阻止结垢形成。

（3）腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。

（4）被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，同时管程结垢后便于更换。

（5）饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽较洁净，不易结垢，不需清洗。流体流速的选择：流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。增大流速，可加大对流传热系数，减少污垢的形成，使总传热系数增大；但同时使流动阻力加大，动力消耗增多；选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下降。因此，一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。温差不大、壳程介质结垢不严重、壳程能采用化学清洗时，选用固定管板式换热器。