板式换热器化学反冲洗工艺

朱 飞，夏 路

（中国电建集团重庆工程有限公司，重庆 400060）

0 引言

板式换热器是由压紧螺栓紧密组装的板片，传统板式换热器清洗方法是将压紧螺栓卸掉后，即可松开板片，并卸下板片进行机械清洗或手工清洗。在现阶段火电厂检修维护中，已从计划性检修转变成调停式检修，从而对设备检修方式要求快速、方便、简洁、高效。对冷却水质较差的板式换热器而言，结垢严重将影响板式换热器换热效果，需不定期的对其冷却水侧进行清洗，而采用拆卸方式进行换热器清洗对人力、时间需求较大，且频繁拆卸板片对板片之间的层间密封橡胶损坏较大，且拆、装稍有不慎将会将会造成泄漏从而使不同介质混合，造成严重设备事故，本文通过在现场采取化学反冲洗的工艺对板式换热器冷却水测进行反冲洗，有效的清理了板式换热器冷却水侧的结垢物质，成功的增强了换热效果[1]。

1 板式换热器重要组成部件材料性能

板式换热器重要部件材料性能如表1、表2 所示。

表1 传热板片材料性能

表2 密封垫片材料性能

2 板式换热器反冲洗工艺适用范围

板式换热器化学反冲洗施工方法适用于板式换热器冷却水侧的清洗工作，通过冷却水质化验分析报告以及板式换热器板片材质和板片之间密封橡胶材质，从而确定和配置专用清洗溶液，利用制作的清洗工具，从而完成清洗工作。图1、图2 为板式换热器化学反冲洗现场。

图1 人工清洗

图2 自制反冲洗工具清洗

3 反冲洗工艺

利用自制的冲洗水工具，将反冲洗清洗溶液注入换热器冷却水侧，一部分使氢氧化钠溶液与板片上的污垢发生化学反应，一部分利用氢氧化钠可作皂化剂和洗涤剂功能与结垢物质进行物理化学反应，并依靠水流的冲击力以及板片上波纹促使清洗溶液剧烈湍流，从而使结垢物质从板片上脱落，并经过循环冲洗从而将板片上附着的污垢溶解并带出[2]。

本文板式换热器化学反冲洗工艺是建立在某电厂660MW 机组中板式换热器日常维护过程中的检修工艺，是经过实践优化的一种快速清洗工艺，能使换热器在有限时间内且不需要特定条件就可进行清洗，对人力需求较小，对板片上的结垢物质清洗作用较强，且对设备损坏较小，整个施工流程安全、便捷，高效，具有很强的使用性。

3.1 反冲洗工具制作

本次制作水箱使用【12 槽钢为支撑骨架，3mm 钢板为箱体主体，采用焊接封闭，在箱体顶部开有一处直径400mm 的圆形加药孔，孔加装盖板，箱体尺寸为1000×1000×1000mm（水箱具体容量大小可根据现场实际用量情况制作）。水箱完成后根据图3 所示要求做相关管路连接和开孔，阀门均为法兰连接，反冲洗装置为移动式。冲洗工具制作完成后，便可通过操作连接管路上阀门的开关从而改变流体的方向，达到反冲洗的目的。

图3 板式换热器反冲洗装置

3.2 反冲洗溶液配制

根据某660MW 电厂的板式换热器冷却水质化学化验分析报告以及板式冷却器板片材质和板片之间密封橡胶材质，采取配制浓度为1.5%～3%的NaOH 药液作为反洗水溶液。采取NaOH 溶液做为冲洗药剂，一部分使氢氧化钠溶液与板片上的污垢发生化学反应，一部分利用氢氧化钠可作皂化剂和洗涤剂功能与结垢物质进行物理化学反应，从而使结垢物质从板片上脱落，并依靠水流的冲击力以及板片上波纹促使清洗溶液剧烈湍流，并经过循环冲洗从而将板片上附着的污垢溶解并带出[3]。

3.3 反冲洗施工工序

施工工艺流程：施工准备→配制一定浓度为的专用药液（本文中采用的是1.5%～3%的NaOH 溶液）→制作冲洗用专用工具（主要包括水箱、加压泵、相关连接管路以及阀门）→将清洗溶液的进口、出口与板式换热器冷却水侧进口、出口相连→首先使用水质较好的清水进行冲洗→其次使用已配置好的专用药液进行反冲洗→最后再次使用水质较好的清水进行冲洗→板式换热器冷却水侧水压试验→检查验收→完成，其冲洗效果如图4 所示。

图4 化学反冲洗效果

（1）第一阶段冲洗：排尽换热器冷却介质以及物料残液，本次冲洗所有介质用低硬度的清水，冲洗压力为换热器冷却水侧正常运行时工作压力，压力升降速度不得超过每分钟±10bar，若有加热冲洗，温度不得超过每分钟+10℃，最高温度≤65℃。冲洗流速控制在0.8～1.2m/s 之间，每次冲洗时间在15min 左右，完成后换水，直至排出水流清澈第一阶段冲洗完成。第一阶段水流冲洗时，关闭阀门4、5，打开阀门1、2、3 使水流正常流动冲洗，液体流动方向如下：1→2→板式换热器进口→板式换热器出口→3→水箱。

（2）第二阶段冲洗：当第一阶段冲洗完成后，在水箱中加入配制好的NaOH 溶液（注意：配置溶液可根据当地冷却水质类富含的离子以及板片材料和板片层间密封橡胶种类进行选择，本次溶液选择是经过多次分析得出的可行性方案），溶液浓度控制在1.5%～3%之间，通过控制自制冲洗水工具管路上阀门的启闭来实现冲洗溶液反洗效果，冲洗过程控制事项与第一阶段相同。第二阶段溶液冲洗时，关闭阀门2、3，打开阀门1、4、5 使溶液进行反冲洗，液体流动方向如下：1→4→板式换热器出口→板式换热器进口→5→水箱[4]。

（3）第三阶段冲洗：第三阶段冲洗的目的是清理换热器板片内残留的碱性溶液，故此冲洗使用的清水水质要求较高，尽量使用除盐水。冲洗流程第与一次相同，直到排出水溶液清澈，并用pH 试纸进行测试，要求pH 在7～8 之间后方才合格。第三阶段水流冲洗时与第一阶段冲洗相同。第三阶段水流冲洗时，关闭阀门4、5，打开阀门1、2、3 使水流正常流动冲洗，液体流动方向如下：1→2→板式换热器进口→板式换热器出口→3→水箱。

（4）水压试验：冲洗完成封堵冷却水水侧一端，注水加压，压力上升速度不得超过10bar/min，试验压力为工作压力的1.25 倍，试验时间为15min，压降＜0.1bar。

3.4 反冲洗过程中关键控制

（1）加压泵压力必须控制到略小于换热器冷却水侧正常运行时工作压力，以免造成板片内密封胶条不可逆转的损伤。

（2）加入碱溶液进入冷却器前必须确定其浓度，否则高浓度的碱液会对密封胶条造成不可逆转的损伤。

（3）若要进行加热冲洗，加热温度必须≤65℃，否则温度过高会对密封胶条造成不可逆转的损伤。

（4）对于不同的污垢应采用不同的化学清洗液，同时注意保护板片与密封胶条。

4 板式换热器反冲洗清洗方法原理分析

通过自制的冲洗水工具将反冲洗氢氧化钠溶液注入换热器冷却水侧，在换热器迅速冲水的过程当中就会瞬时出现一个较大的冲击力，这样板片就会产生剧烈的震动，就会剥离或者松动黏贴在换热面上的污垢；伴随着空气的迅速进入，形成气水共腾，就会产生较大的冲击波，会对不锈钢片产生强烈的冲击，板片的震动幅度就会十分剧烈，在通过注入溶液的一系列的物理化学反应，从而使硬垢的杂质从换热面上剥离下来。

在对换热器进行迅速冲水的时候，因为水流在系统压力的推动下会产生非常大的流速，这样的流速会远远大于杂质悬浮速度，所以可以将已经剥离或者是松动的污垢冲走，进而通过排污将污垢排除换热器。在迅速冲水的过程中，流体一侧是较高的系统压力，另一侧直接和空气进行接触。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》中的孔口自由流相关章节中关于圆形薄壁小孔的公式进行推导。

5 效果分析

5.1 可靠性

通过此种清洗方法，减少板式换热器的拆除清洗频率，延长拆除周期，避免因频繁拆卸板片从而造成板片之间的层间密封橡胶损坏，更能避免因人工拆、装过程中的失误或错误操作造成板片之间的泄漏，从而使不同介质混合，造成严重设备事故[5]。

5.2 经济性

应用本文中化学反冲洗工艺，完成一台660MW 火电厂大型板式换热器清洗，工期提前6d，减少人工2人，按照节约工期6d 计算，人工一人均价300 元，则一台板式换热器可节约费用：300 元/人/天×2 人×6 天=3600 元。

6 结语

综上所述：板式换热器化学反冲洗的方法在时间和人工上都进行了大幅度缩短，且操作简单、高效，安全风险低，节约成本，能减少板式换热器的拆除清洗频率，延长拆除周期，有效保证设备稳定运行。