供热行业板式换热器传热低效的原因分析及解决方法

2019-12-17宿卓锋睿能太宇沈阳能源技术有限公司

门窗 2019年7期

关键词：换热站循环泵传热系数

宿卓锋睿能太宇（沈阳）能源技术有限公司

1 引言

板式换热器是供热系统中的主要热力设备，笔者根据多年设计运行管理经验，对影响换热器使用效果的原因进行综合分析，并提出解决方向和途径。

2 板式换热器原理

可拆板式换热器是由若干张有规则间隔的压波纹板，由垫片包围，并由框架和压紧螺钉压制而成。板和垫片的四个角孔形成流体。管道与收集管同时合理分离，使其在各板两侧的流动通道中流动，并通过板进行热交换。

板式换热器的优化设计计算基于已知的温差比NTUE。

合理确定其模型、工艺和传热面积，使NTUp等于NTUE。

图1 基本组成结构

3 传热效率低的原因分析

3.1 污垢的形成

（1）高温侧连接到加热系统的主网络。由于系统的失水量少，基本在1%以下，停机期间基本采用满水带压力保护，因此，大量介质很少更换，导致微生物的繁殖增多。其附着力强，很容易在板式换热器的低流量位置，从而形成了污垢。

（2）热交换器垫片密封失效。通常情况下，板式换热器泄漏的原因主要包括以下几个方面：一是板式换热器温度过高，或者受物料压力的影响，物料压力过大，导致泄漏。其次，由于长期使用热交换器垫片，逐渐老化或开裂，导致仪器故障。最后，板材永久变形，垫片难以紧固。因此，在发现垫片密封失效后，应取出板式换热器进行检修，并取出或更换多个减故障板。如果冷热介质板不能同时取出，则冷热介质会混淆。

3.2 运行参数

低温侧与二次网络用户室内系统互相连接。因为有更多的泄漏机会，网络和室内系统的补给水量大,水系统的汇率高,微生物的增长却相对较小,在供热行业中,软化和除气设备很少使用在二级网络方面,因此，氧化皮的类型基本上是硬度型和氧化型。上述两种不同的运行环境会导致水质的差异，哪些因素会导致板式换热器中污垢成分的不同，对传热系数的影响也不同。

3.3 设计的选型

（1）板型选择。板式或波纹式应根据实际需要确定换热场合。对于允许的压降较大的情况，应选择电阻较小的板类型，反之亦然。可移动或钎焊类型的选择基于流体压力和温度。在确定板型时，不利的选择是单板面积太小板，以免板数太多，板间速度太小，传热系数太低。这个问题应该引起更多的重视。

（2）流量和流道的选择。该过程指的是板式换热器中一组平行的流道，它们与介质的流向相同，流动路径是指板式换热器中两个相邻板形成的介质流动通道。通常，几个流动通道并联或串联连接，以形成冷热介质通道的不同组合。应根据传热和流体阻力计算工艺组合，以确定工艺条件。使冷热水流道的对流换热系数相等或相近，以达到最佳的换热效果。由于传热表面两侧的对流传热系数相等或接近，因此传热系数较大。虽然板式换热器板与板之间的流量不相等，但是在计算传热和流体阻力时，是根据平均流量来计算的。

4 具体的解决措施

4.1 重新核算换热面积、增加板片

增加传热面积是提高板式换热器传热效果使用最多、最简单的一种方法。考虑污垢和杂质对换热器的影响，按照实际供热面积重新核算换热器的换热面积，对换热面积不足的换热器单台增加20%～30%的板片数量,两台以上的换热器以其中一台停用时另一台保证75%的供热负荷为标准,及时补充板片,以确保足够的有效换热面积。

4.2 板换加装反冲洗装置

在换热器进出口与阀门间加装泄水阀门和短接,通过阀门切换，利用系统外的清洁水对换热器进行高压反冲洗，将板片上的泥垢等杂物冲洗掉,以减小污垢的热阻，提高换热效率，同时减少板换的拆洗频次、节省人工和胶条更换等维护费用。

4.3 换热站二次侧加装水处理设备

以前个别换热站内曾试验加装过电子除垢仪等水处理设备，但由于种种原因效果不明显。换热站内加装水处理设备势在必行，这既是减少管道、板换结垢，满足热计量系统对二次网水质的要求外，也为混水供热技术的应用创造条件利用新建换热站的契机，试验加装多种水处理设备,同时做好试验数据积累、水质处理结果对比和经济运行效果分析，最终选择出适合的高效水处理设备。

4.4 严格执行换热器管理制度

为掌握好板换的清洗时机，建立换热器运行参数工艺卡片制度，随时监测换热器一次侧、二次侧压降及二次侧供水温度与一次侧回水温度的变化情况，督促各供热公司及时清洗换热器;同时健全设备维护和检修卡片，严格按照每台换热器设计夹紧尺寸安装板片。

对结垢不严重的板片采用高压水枪进行清洗，减轻酸洗过程中酸液对板片保护膜及胶条的腐蚀,节约检修维护费用。同时为防止住户盗用供暖用水及管道管件腐蚀，在二次侧水中添加染色剂或阻垢药剂;并化验地下水和自来水与黏性药剂发生反应产生杂物的问题，尽量选择无黏性的药剂以防止其附着在换热器板片上。

4.5 加强换热站内参数调整

供热系统是一个密闭的循环系统，换热器二次侧实际流量的大小取决于循环泵的实际流量，即由二次网管路特性曲线与循环泵特性曲线的交汇点决定的。通过换热站内循环泵变频调整,可以减小循环泵的实际流量，以保证换热器一次、二次侧流量的合理匹配。但随着循环泵频率降低，循环泵的实际扬程也随之降低，为保证二次网末端的住户正常供热，需要整个二次管网进行再次平衡调整。