一、BRM系列板式換熱器簡(jiǎn)介
板式換熱器在19世紀(jì)開(kāi)始提出，到20世紀(jì)20年代初開(kāi)始用于牛奶工業(yè)中。由于板式換熱器在制造上和使用上都有一些獨(dú)到之處，所以在工業(yè)上一經(jīng)使用成功之后就發(fā)展很快。早期的板式換熱器大都用于食品工業(yè)，現(xiàn)在板式換熱器的使用已遍及食品、釀造、化工、機(jī)械、冶金、發(fā)電、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)。
板式換熱器簡(jiǎn)介
板式換熱器是用薄金屬板(厚度一般為0．5-1．5mm左右)壓制成具有一定形狀波紋的換熱板片，然后疊裝而成的一種換熱器。工作流體在兩塊板片所形成的窄小而曲折的通道中流過(guò)。冷熱流體依次通過(guò)各自流道，中間隔一層板片，通過(guò)此板片進(jìn)行換熱。
二、BRM系列板式換熱器構(gòu)造
板式換熱器主要由板片、墊圈、機(jī)架、壓緊機(jī)構(gòu)等組成。
1)板片是板式換熱器的主要部分，即換熱面。板片是用薄金屬板沖壓而成的一個(gè)整張，大致由下列幾部分組成。
(1)板片本體部分，它是主要的換熱面部分。
(2)液體進(jìn)出孔(角孔)，它是流體的進(jìn)出通道，同時(shí)也起到聯(lián)箱的作用。
(3)進(jìn)出口導(dǎo)流部分，它介于角孔與板片本體之間，主要使流體能在板間流動(dòng)均勻，同時(shí)，它也有換熱的作用。
(4)密封槽，位于板片的周?chē)前卜琶芊鈮|圈之用，使工作流體不向外泄露和內(nèi)部相互泄露。
(5)定位孔及掛鉤，使板片組裝時(shí)保證相互位置及固定之用。
板式換熱器根據(jù)板片不同的花紋形狀板式換熱器可歸納為4類(lèi)：回流型、波流型、網(wǎng)狀型、擾流型。
目前板片使用的主要材料是奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金等。
2)密封墊圈是板式換熱器中一個(gè)重要的輔助零件，主要保證流體在板間流動(dòng)時(shí)的密封性；墊圈的斷面尺寸常影響板間隙的工作尺寸值，從而影響其放熱強(qiáng)度和阻力特性。
墊圈材料是一個(gè)極為關(guān)鍵的因素，目前已成為影響板式換熱器使用范圍的一個(gè)重要因素，選擇墊圈的材料要考慮其耐溫、耐壓和化學(xué)穩(wěn)定性，以及彈性等性質(zhì)。目前常用的材料有橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯、復(fù)合墊片等。
3)機(jī)架的作用在于裝載板片，也同時(shí)作為壓緊設(shè)備之用。
三、板式換熱器優(yōu)缺點(diǎn)
1、板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)
1)傳熱系數(shù)高。板式換熱器的流道小，板片是波形，截面變化復(fù)雜，使流體的流動(dòng)方向和流速不斷變化，增加了流體的擾動(dòng)，因而能在很小的流速下達(dá)到紊流，具有較高的傳熱系數(shù)。特別適用于液—液換熱及黏度較大的流體間換熱。
2)適應(yīng)性大。可通過(guò)增減板片達(dá)到所需要的傳熱面積。一臺(tái)換熱器可分成幾個(gè)單元，可適應(yīng)同時(shí)進(jìn)行幾種流體間的加熱或冷卻。
3)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，耗材少。每立方米體積間的傳熱面積可達(dá)250m2，每平方米傳熱面僅需金屬15kg左右。
4)傳熱系數(shù)高和金屬消耗少，使其傳熱有效度可達(dá)85％-90％以上。
5)易于拆洗、修理。
6)污垢系數(shù)小。由于流動(dòng)擾動(dòng)大，污垢不易沉積；所用板片材質(zhì)較好，很少有腐蝕，這些都使其污垢系數(shù)值較小。
7)板式換熱器主要用金屬板材，因而原材料價(jià)格比同種金屬的管材要低廉。
2、板式換熱器的缺點(diǎn)
1)密封性較差，易漏泄。需常更換墊圈，較麻煩。
2)使用壓力受一定限制，一般不超過(guò)1MPa。
3)使用溫度受墊圈材料耐溫性能的限制。
4)流道小，不適宜于氣—?dú)鈸Q熱或蒸汽冷凝。
5)易堵塞，不適用于含懸浮物的流體。
6)流阻較管殼式為大。
針對(duì)板式換熱器的特點(diǎn)，結(jié)合其他清洗方法的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于板式換熱器的清洗方法使用化學(xué)清洗有較好的效果。化學(xué)清洗一般有以下步驟。
四、板式換熱器清洗工作
1、清洗前的準(zhǔn)備
清洗前的準(zhǔn)備主要有以下工作。
1)查看了解設(shè)備的啟用時(shí)間、使用記錄、維修記錄以及設(shè)備圖紙等資料。
2)了解清楚設(shè)備所使用的材質(zhì)。
3)對(duì)設(shè)備進(jìn)行垢樣的采集及分析化驗(yàn)o
4)了解設(shè)備內(nèi)積垢的分布。
5)做溶垢實(shí)驗(yàn)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定清洗藥劑配方和工藝。
2、清洗工藝的確定
對(duì)于未拆開(kāi)的板式換熱器可以采用靜態(tài)清洗或動(dòng)態(tài)的清洗工藝。
1)靜態(tài)浸泡清洗工藝。
2)動(dòng)態(tài)循環(huán)清洗工藝步驟如下。
(1)水沖洗及系統(tǒng)試壓。水沖洗及試壓的目的是去除系統(tǒng)中的積灰、泥沙、脫落的金屬氧化物及其它疏松污垢，并在模擬清洗狀態(tài)下對(duì)臨時(shí)接管處泄漏情況進(jìn)行檢查。
(2)堿洗。利用堿洗除去有機(jī)化合物及油污以及把垢進(jìn)行軟化使之容易除去。時(shí)間10～24h，溫度要求85℃，流速0．3m／s以下。
(3)堿洗后水沖洗。目的是除去殘留的堿性清洗液，并使部分雜質(zhì)脫離表面而被帶走。
(4)酸洗。利用酸洗液與垢等雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成可溶性物質(zhì)。
(5)酸洗后水沖洗。是為了除去殘留的酸液和脫落的固體顆粒，以便后續(xù)工序的進(jìn)行。
(6)漂洗采用漂洗液與殘留在系統(tǒng)內(nèi)的鐵離子結(jié)合，且除去水沖洗過(guò)程中所產(chǎn)生的二次浮銹，以降低[Fe2+／Fe3+]含量，為鈍化作準(zhǔn)備。
(7)中和鈍化。是采用鈍化劑在金屬表面形成鈍化膜，從而防止設(shè)備金屬返銹。
3、對(duì)于拆開(kāi)的板式換熱器可以采用如下“循環(huán)+浸泡"的清洗工藝。
(1)人工處理。目的是盡量通過(guò)人工減少垢的數(shù)量，不僅可以為下一工序減輕處理的壓力，而且可以減少化學(xué)藥劑的用量，從而減輕對(duì)廢液的處理。本工序主要可采用尼龍刷、毛刷、銅刷、小型清洗機(jī)等。
(2)循環(huán)+浸泡清洗。使用清洗藥劑進(jìn)行溶解和剝離污垢，并通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)來(lái)保持一定的流速以達(dá)到較好的清洗效果.
(3)人工處理。清洗結(jié)束后，對(duì)沉積物進(jìn)行人工處理。
五、板式換熱器應(yīng)用
某鋁廠(chǎng)氧化鋁的可拆式板式換熱器由于結(jié)垢嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了的正常使用，需要進(jìn)行清洗，其材質(zhì)為奧氏體不銹鋼。
原始垢樣為灰白色，垢層分為表層和底層。表層垢主要為碳酸鹽垢，可以較容易地進(jìn)行處理；底層垢質(zhì)地堅(jiān)硬且有大量酸不溶物，使用一般的酸洗液與垢反應(yīng)極其緩慢，經(jīng)分析，層垢以非常致密的氧化鋁為主，此外還含有其他的一些氧化物和少量的磁性氧化鐵和炭質(zhì)，層垢雖較薄但非常堅(jiān)硬致密。因此處理底層垢成為清洗的關(guān)鍵。
對(duì)底層垢使用單一的清洗配方難以達(dá)到較好的清洗效果。溶垢試驗(yàn)表明，使用稀H2S04、冷HNO3、HF及強(qiáng)堿均不能溶解污垢，長(zhǎng)時(shí)間處理也不能使污垢松散，僅有細(xì)微的氣泡極其緩慢地產(chǎn)生。
在加熱條件下用較濃的HNO3能將垢樣松散和溶解。
雖然溫度越高、濃度越大、時(shí)間越長(zhǎng)效果可好一些，但考慮到硝酸的腐蝕性，對(duì)清洗時(shí)的溫度、濃度、時(shí)間進(jìn)行了一定的限制，以減輕由于藥劑的使用而造成的廢液處理及排放。
1)清洗方法
按照拆開(kāi)的板式換熱器的清洗工藝進(jìn)行清洗。
(1)先采用人工刷洗，高壓水(控制壓力在10MPa以下，防止設(shè)備變形)清除板片上疏松垢層。
(2)在清洗槽內(nèi)配置好清洗藥劑，因?yàn)榍逑匆簼舛容^高，加熱溫度不宜過(guò)高。將板片放人清洗槽內(nèi)進(jìn)行循環(huán)+浸泡清洗，清洗時(shí)應(yīng)動(dòng)靜結(jié)合，以靜為主。清洗時(shí)間控制在12h左右。由于板式換熱器的特殊性，清洗時(shí)需嚴(yán)格控制酸洗液的流速，防止流速過(guò)快影響緩蝕劑緩蝕效，率，造成設(shè)備腐蝕。
(3)化學(xué)清洗結(jié)束后，取出板片，用小型清洗機(jī)沖洗，換熱器板片光亮如新。
(4)清洗廢液的處理。清洗廢液處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。由于適用的硝酸濃度較高，因此在廢液中的酸性較強(qiáng)，不能直接排放，可通過(guò)加入堿來(lái)中和進(jìn)行處理。此外還需在廢液中加入石灰粉(CaO)處理其他有害離子。
2)清洗結(jié)果
(1)腐蝕情況。根據(jù)對(duì)清洗時(shí)的腐蝕速率監(jiān)測(cè)，清洗腐蝕速率為0．97g／m2．h。
(2)除垢率。除垢率達(dá)到為100％，換熱器板片清洗后光亮如新。通過(guò)多次對(duì)鋁廠(chǎng)的可拆式板式換熱器的清洗，并結(jié)合清洗效果發(fā)現(xiàn)，對(duì)可拆式板式換熱器采用拆開(kāi)清洗效果較好，并可以直接觀察到清洗效果，還可以充分利用其他清洗方法作為補(bǔ)充，減少化學(xué)藥劑的使用。但是板式換熱器的拆開(kāi)要耗費(fèi)一定時(shí)間、人力和物力。
對(duì)全焊式板式換熱器、寬通道焊接式板式換熱器等類(lèi)型的板式換熱器不可拆的板式換熱器，當(dāng)無(wú)法拆開(kāi)時(shí)，由于板式換熱器內(nèi)流體流動(dòng)速度很快，所以清洗時(shí)循環(huán)速度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在0．5—0．6m／s以下(板片內(nèi)流速)。防止流速過(guò)快影響緩蝕劑緩蝕效率，造成設(shè)備腐蝕。清洗時(shí)還需添加穩(wěn)定劑，使顆粒垢懸浮在清洗液中，通過(guò)清洗液循環(huán)帶出換熱器。對(duì)于不可拆開(kāi)的板式換熱器的清洗更適用于易溶垢，如碳酸鹽水垢等；可拆開(kāi)的板式換熱器的清洗多適用于難溶垢，如物料垢等。