朱 飛，夏 路

（中國電建集團重慶工程有限公司，重慶 400060）

0 引言

板式換熱器是由壓緊螺栓緊密組裝的板片，傳統(tǒng)板式換熱器清洗方法是將壓緊螺栓卸掉后，即可松開板片，并卸下板片進行機械清洗或手工清洗。在現(xiàn)階段火電廠檢修維護中，已從計劃性檢修轉(zhuǎn)變成調(diào)停式檢修，從而對設備檢修方式要求快速、方便、簡潔、高效。對冷卻水質(zhì)較差的板式換熱器而言，結(jié)垢嚴重將影響板式換熱器換熱效果，需不定期的對其冷卻水側(cè)進行清洗，而采用拆卸方式進行換熱器清洗對人力、時間需求較大，且頻繁拆卸板片對板片之間的層間密封橡膠損壞較大，且拆、裝稍有不慎將會將會造成泄漏從而使不同介質(zhì)混合，造成嚴重設備事故，本文通過在現(xiàn)場采取化學反沖洗的工藝對板式換熱器冷卻水測進行反沖洗，有效的清理了板式換熱器冷卻水側(cè)的結(jié)垢物質(zhì)，成功的增強了換熱效果[1]。

1 板式換熱器重要組成部件材料性能

板式換熱器重要部件材料性能如表1、表2 所示。

表1 傳熱板片材料性能

表2 密封墊片材料性能

2 板式換熱器反沖洗工藝適用范圍

板式換熱器化學反沖洗施工方法適用于板式換熱器冷卻水側(cè)的清洗工作，通過冷卻水質(zhì)化驗分析報告以及板式換熱器板片材質(zhì)和板片之間密封橡膠材質(zhì)，從而確定和配置專用清洗溶液，利用制作的清洗工具，從而完成清洗工作。圖1、圖2 為板式換熱器化學反沖洗現(xiàn)場。

圖1 人工清洗

圖2 自制反沖洗工具清洗

3 反沖洗工藝

利用自制的沖洗水工具，將反沖洗清洗溶液注入換熱器冷卻水側(cè)，一部分使氫氧化鈉溶液與板片上的污垢發(fā)生化學反應，一部分利用氫氧化鈉可作皂化劑和洗滌劑功能與結(jié)垢物質(zhì)進行物理化學反應，并依靠水流的沖擊力以及板片上波紋促使清洗溶液劇烈湍流，從而使結(jié)垢物質(zhì)從板片上脫落，并經(jīng)過循環(huán)沖洗從而將板片上附著的污垢溶解并帶出[2]。

本文板式換熱器化學反沖洗工藝是建立在某電廠660MW 機組中板式換熱器日常維護過程中的檢修工藝，是經(jīng)過實踐優(yōu)化的一種快速清洗工藝，能使換熱器在有限時間內(nèi)且不需要特定條件就可進行清洗，對人力需求較小，對板片上的結(jié)垢物質(zhì)清洗作用較強，且對設備損壞較小，整個施工流程安全、便捷，高效，具有很強的使用性。

3.1 反沖洗工具制作

本次制作水箱使用【12 槽鋼為支撐骨架，3mm 鋼板為箱體主體，采用焊接封閉，在箱體頂部開有一處直徑400mm 的圓形加藥孔，孔加裝蓋板，箱體尺寸為1000×1000×1000mm（水箱具體容量大小可根據(jù)現(xiàn)場實際用量情況制作）。水箱完成后根據(jù)圖3 所示要求做相關管路連接和開孔，閥門均為法蘭連接，反沖洗裝置為移動式。沖洗工具制作完成后，便可通過操作連接管路上閥門的開關從而改變流體的方向，達到反沖洗的目的。

圖3 板式換熱器反沖洗裝置

3.2 反沖洗溶液配制

根據(jù)某660MW 電廠的板式換熱器冷卻水質(zhì)化學化驗分析報告以及板式冷卻器板片材質(zhì)和板片之間密封橡膠材質(zhì)，采取配制濃度為1.5%～3%的NaOH 藥液作為反洗水溶液。采取NaOH 溶液做為沖洗藥劑，一部分使氫氧化鈉溶液與板片上的污垢發(fā)生化學反應，一部分利用氫氧化鈉可作皂化劑和洗滌劑功能與結(jié)垢物質(zhì)進行物理化學反應，從而使結(jié)垢物質(zhì)從板片上脫落，并依靠水流的沖擊力以及板片上波紋促使清洗溶液劇烈湍流，并經(jīng)過循環(huán)沖洗從而將板片上附著的污垢溶解并帶出[3]。

3.3 反沖洗施工工序

施工工藝流程：施工準備→配制一定濃度為的專用藥液（本文中采用的是1.5%～3%的NaOH 溶液）→制作沖洗用專用工具（主要包括水箱、加壓泵、相關連接管路以及閥門）→將清洗溶液的進口、出口與板式換熱器冷卻水側(cè)進口、出口相連→首先使用水質(zhì)較好的清水進行沖洗→其次使用已配置好的專用藥液進行反沖洗→最后再次使用水質(zhì)較好的清水進行沖洗→板式換熱器冷卻水側(cè)水壓試驗→檢查驗收→完成，其沖洗效果如圖4 所示。

圖4 化學反沖洗效果

（1）第一階段沖洗：排盡換熱器冷卻介質(zhì)以及物料殘液，本次沖洗所有介質(zhì)用低硬度的清水，沖洗壓力為換熱器冷卻水側(cè)正常運行時工作壓力，壓力升降速度不得超過每分鐘±10bar，若有加熱沖洗，溫度不得超過每分鐘+10℃，最高溫度≤65℃。沖洗流速控制在0.8～1.2m/s 之間，每次沖洗時間在15min 左右，完成后換水，直至排出水流清澈第一階段沖洗完成。第一階段水流沖洗時，關閉閥門4、5，打開閥門1、2、3 使水流正常流動沖洗，液體流動方向如下：1→2→板式換熱器進口→板式換熱器出口→3→水箱。

（2）第二階段沖洗：當?shù)谝浑A段沖洗完成后，在水箱中加入配制好的NaOH 溶液（注意：配置溶液可根據(jù)當?shù)乩鋮s水質(zhì)類富含的離子以及板片材料和板片層間密封橡膠種類進行選擇，本次溶液選擇是經(jīng)過多次分析得出的可行性方案），溶液濃度控制在1.5%～3%之間，通過控制自制沖洗水工具管路上閥門的啟閉來實現(xiàn)沖洗溶液反洗效果，沖洗過程控制事項與第一階段相同。第二階段溶液沖洗時，關閉閥門2、3，打開閥門1、4、5 使溶液進行反沖洗，液體流動方向如下：1→4→板式換熱器出口→板式換熱器進口→5→水箱[4]。

（3）第三階段沖洗：第三階段沖洗的目的是清理換熱器板片內(nèi)殘留的堿性溶液，故此沖洗使用的清水水質(zhì)要求較高，盡量使用除鹽水。沖洗流程第與一次相同，直到排出水溶液清澈，并用pH 試紙進行測試，要求pH 在7～8 之間后方才合格。第三階段水流沖洗時與第一階段沖洗相同。第三階段水流沖洗時，關閉閥門4、5，打開閥門1、2、3 使水流正常流動沖洗，液體流動方向如下：1→2→板式換熱器進口→板式換熱器出口→3→水箱。

（4）水壓試驗：沖洗完成封堵冷卻水水側(cè)一端，注水加壓，壓力上升速度不得超過10bar/min，試驗壓力為工作壓力的1.25 倍，試驗時間為15min，壓降＜0.1bar。

3.4 反沖洗過程中關鍵控制

（1）加壓泵壓力必須控制到略小于換熱器冷卻水側(cè)正常運行時工作壓力，以免造成板片內(nèi)密封膠條不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

（2）加入堿溶液進入冷卻器前必須確定其濃度，否則高濃度的堿液會對密封膠條造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

（3）若要進行加熱沖洗，加熱溫度必須≤65℃，否則溫度過高會對密封膠條造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

（4）對于不同的污垢應采用不同的化學清洗液，同時注意保護板片與密封膠條。

4 板式換熱器反沖洗清洗方法原理分析

通過自制的沖洗水工具將反沖洗氫氧化鈉溶液注入換熱器冷卻水側(cè)，在換熱器迅速沖水的過程當中就會瞬時出現(xiàn)一個較大的沖擊力，這樣板片就會產(chǎn)生劇烈的震動，就會剝離或者松動黏貼在換熱面上的污垢；伴隨著空氣的迅速進入，形成氣水共騰，就會產(chǎn)生較大的沖擊波，會對不銹鋼片產(chǎn)生強烈的沖擊，板片的震動幅度就會十分劇烈，在通過注入溶液的一系列的物理化學反應，從而使硬垢的雜質(zhì)從換熱面上剝離下來。

在對換熱器進行迅速沖水的時候，因為水流在系統(tǒng)壓力的推動下會產(chǎn)生非常大的流速，這樣的流速會遠遠大于雜質(zhì)懸浮速度，所以可以將已經(jīng)剝離或者是松動的污垢沖走，進而通過排污將污垢排除換熱器。在迅速沖水的過程中，流體一側(cè)是較高的系統(tǒng)壓力，另一側(cè)直接和空氣進行接觸。按照流體力學，可以簡化為孔口自由流的數(shù)學模型進行分析計算，根據(jù)《流體力學》中的孔口自由流相關章節(jié)中關于圓形薄壁小孔的公式進行推導。

5 效果分析

5.1 可靠性

通過此種清洗方法，減少板式換熱器的拆除清洗頻率，延長拆除周期，避免因頻繁拆卸板片從而造成板片之間的層間密封橡膠損壞，更能避免因人工拆、裝過程中的失誤或錯誤操作造成板片之間的泄漏，從而使不同介質(zhì)混合，造成嚴重設備事故[5]。

5.2 經(jīng)濟性

應用本文中化學反沖洗工藝，完成一臺660MW 火電廠大型板式換熱器清洗，工期提前6d，減少人工2人，按照節(jié)約工期6d 計算，人工一人均價300 元，則一臺板式換熱器可節(jié)約費用：300 元/人/天×2 人×6 天=3600 元。

6 結(jié)語

綜上所述：板式換熱器化學反沖洗的方法在時間和人工上都進行了大幅度縮短，且操作簡單、高效，安全風險低，節(jié)約成本，能減少板式換熱器的拆除清洗頻率，延長拆除周期，有效保證設備穩(wěn)定運行。