[摘要]新疆换热机组板式换热器的化学清洗方法。板式换热器在19世纪开始提出，到20世纪20年代初开始用于牛奶工业中杀菌。
板式换热器的化学清洗方法。板式换热器在19世纪开始提出，到20世纪20年代初开始用于牛奶工业中杀菌。由于板式换热器在制造上和使用上都有一些独到之处，所以在工业上一经使用成功之后就发展很快。早期的板式换热器大都用于食品工业，现在板式换热器的使用已遍及食品、酿造、化工、机械、冶金、发电、交通运输等各个行业。
1 板式换热器简介板式换热器是用薄金属板(厚度一般为0.5一1.5mm左右)压制成具有一定形状波纹的换热板片，然后叠装而成的一种换热器。工作流体在两块板片所形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过各自流道，中间隔一层板片，通过此板片进行换热板式换热器主要由板片、垫圈、机架、压紧机构等组成[1，2]。
1) 板片是板式换热器的主要部分，即换热面。板片是用薄金属板冲压而成的一个整张，大致由下列几部分组成(1)板片本体部分，它是主要的换热面部分。
(2)液体进出孔(角孔)，它是流体的进出通道，同时也起到联箱的作用。
(3)进出口导流部分，它介于角孔与板片本体之间，主要使流体能在板间流动均匀，同时，它也有换热的作用。
(4)密封槽，位于板片的周围，是安放密封垫圈之用，使工作流体不向外泄露和内部相互泄露。
(5)定位孔及挂钩，使板片组装时保证相互位置及固定之用。
板式换热器根据板片不同的花纹形状板式换热器可归纳为4类:回流型、波流型、网状型、扰流型。
目前板片使用的主要材料是奥氏体不锈钢、钦及钦合金、镍及镍合金等。
2) 密封垫圈是板式换热器中一个重要的辅助零件，主要保证流体在板间流动时的密封性;垫圈的断面尺寸常影响板间隙的工作尺寸值，从而影响其放热强度和阻力特性。
垫圈材料是一个极为关键的因素，目前已成为影响板式换热器使用范围的一个重要因素，选择垫圈的材料要考虑其耐温、耐压和化学稳定性，以及弹性等性质。目前常用的材料有丁睛橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯、复合垫片等。
3) 机架的作用在于装载板片，也同时作为压紧设备之用。
2 板式换热器的特点2.1 板式换热器的优点1) 传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液一液换热及茹度较大的流体问换热。
2) 适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却。
3) 结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250 m2，每平方米传热面仅需金属15 kg左右。
4) 传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85% 一90% 以上。
5) 易于拆洗、修理。
6) 污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积;所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小。
7) 板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉[3]。
2.2 板式换热器的缺点1) 密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。
2) 使用压力受一定限制，一般不超过1MPa3) 使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。
4) 流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。
5) 易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。
6) 流阻较管壳式为大。
3 板式换热器的化学清洗针对板式换热器的特点，结合其他清洗方法的经验，对于板式换热器的清洗方法使用化学清洗有较好的效果。化学清洗一般有以下步骤[4]。
3.1 清洗前的准备清洗前的准备主要有以下工作1) 查看了解设备的启用时间、使用记录、维修记录以及设备图纸等资料2) 了解清楚设备所使用的材质。
3) 刘设备进行垢样的采集及分析化验。
4) 了解设备内积垢的分布。
5) 做溶垢实验并通过实验确定清洗药剂配方和工艺。
3.2 清洗工艺的确定对于未拆开的板式换热器可以采用静态清洗或动态的清洗工艺。
1) 静态浸泡清洗工艺见图l,配制清洗液将清洗液从上部注入设备浸泡排出清洗液水冲洗中和钝化2) 动态循环清洗工艺步骤如下。
(1)水冲洗及系统试压。水冲洗及试压的目的是去除系统中的积灰、泥沙、脱落的金属氧化物及其它疏松污垢，并在模拟清洗状态下对临时接管处泄漏情况进行检查(2)碱洗 。利用碱洗除去有机化合物及油污以及把垢进行软化使之容易除去。时间10一24 h,温度要求85℃，流速0.3m/s以下。
(3) 碱洗后水冲洗。目的是除去残留的碱性清洗液，并使部分杂质脱离表面而被带走。
(4) 酸洗。利用酸洗液与垢等杂质发生反应，生成可溶性物质。
(5) 酸洗后水冲洗。是为了除去残留的酸液和脱落的固体颗粒，以便后续工序的进行。
(6) 漂洗采用漂洗液与残留在系统内的铁离子结合，且除去水冲洗过程中所产生的二次浮锈，以降低[Fe2+/Fe3+]含量，为钝化作准备。
(7) 中和钝化。是采用钝化剂在金属表面形成钝化膜，从而防止设备金属返锈。
3) 对于拆开的板式换热器可以采用如下“循环+浸泡”的清洗工艺。
(1)人工处理。日的是尽量通过人工减少垢的数量，不仅可以为下一工序减轻处理的压力，而且可以减少化学药剂的用量，从而减轻对废液的处理。本工序主要可采用尼龙刷、毛刷、铜刷、小型清洗机等。
(2)循环+浸泡清洗。使用清洗药剂进行溶解和剥离污垢，并通过强制循环来保持一定的流速以达到较好的清洗效果。
(3)人工处理。清洗结束后，对沉积物进行人工处理。
4 应用实例某铝厂生产氧化铝的可拆式板式换热器由于结垢严重，已经严重影响到了生产的正常使用，需要进行清洗，其材质为奥氏体不锈钢。
原始垢样为灰白色，垢层分为表层和底层。表层垢主要为碳酸盐垢，可以较容易地进行处理;底层垢质地坚硬且有大量酸不溶物，使用一般的酸洗液与垢反应极其缓慢，经分析，层垢以非常致密的氧化铝为主，此外还含有其他的一些氧化物和少量的磁性氧化铁和炭质，层垢虽较薄但非常坚硬致密。因此处理底层垢成为清洗的关键[5]。
对底层垢使用单一的清洗配方难以达到较好的清洗效果。溶垢试验表明，使用稀H2S04、冷HN03,HF及强碱均不能溶解污垢，长时间处理也不能使污垢松散，仅有细微的气泡极其缓慢地产生。
在加热条件下用较浓的HN03能将垢样松散和溶解。
A1203 + 6HNO3→2A1(NO3)3+3H2O加热C+4HN03→4N02+C02↑十2H2OFe203+6HN03→2Fe(NO3)3+ 3H20FeO +4HN03→Fe(NO3)3 + N02+2H20经过溶垢试验确定清洗配方，由于设备为不锈钢材质，经过反复实验确定清洗主剂采用硝酸，对污垢进行松散和溶解;并添加促进剂、渗透剂以及缓蚀剂等清洗助剂。清洗配方如表1。
虽然温度越高、浓度越大、时间越长效果可好一些，但考虑到硝酸的腐蚀性，对清洗时的温度、浓度、时间进行了一定的限制，以减轻由于药剂的使用而造成的废液处理及排放。
1) 清洗方法按照拆开的板式换热器的清洗工艺进行清洗。
(1) 先采用人工刷洗，高压水(控制压力在10MPa以下，防止设备变形)清除板片上疏松垢层。
(2)在清洗槽内配置好清洗药剂，因为清洗液浓度较高，加热温度不宜过高。将板片放人清洗槽内进行循环+浸泡清洗，清洗时应动静结合，以静为主。清洗时间控制在12 h左右。由于板式换热器的特殊性，清洗时需严格控制酸洗液的流速，防止流速过快影响缓蚀剂缓蚀效率，造成设备腐蚀。
(3)化学清洗结束后，取出板片，用小型清洗机冲洗，换热器板片光亮如新。
(4)清洗废液的处理。清洗废液处理后的排放标准应达到GB8978一1996((污水综合排放标准》中二级排放标准。由于适用的硝酸浓度较高，因此在废液中的酸性较强，不能直接排放，可通过加人碱来中和进行处理。此外还需在废液中加人石灰粉(Ca0)处理其他有害离子。
2) 清洗结果(1) 腐蚀情况。根据对清洗时的腐蚀速率监测，清洗腐蚀速率为0.97g/m2·h,(2)除垢率。除垢率达到为100%，换热器板片清洗后光亮如新。
5 结论通过多次对铝厂的可拆式板式换热器的清洗，并结合清洗效果发现，对可拆式板式换热器采用拆开清洗效果较好，并可以直接观察到清洗效果，还可以充分利用其他清洗方法作为补充，减少化学药剂的使用。但是板式换热器的拆开耍耗费一定时间、人力和物力。
对全焊式板式换热器、宽通道焊接式板式换热器等类型的板式换热器不可拆的板式换热器，当无法拆开时，由于板式换热器内流体流动速度很快，所以清洗时循环速度应当严格控制在0.5-0.6m/s以下(板片内流速)。防止流速过快影响缓蚀剂缓蚀效率，造成设备腐蚀。清洗时还需添加稳定剂，使颗粒垢悬浮在清洗液中，通过清洗液循环带出换热器。
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