换热设备水垢最佳清洗频率模型的研究

水冷冷水机组换热器水侧污垢及污垢系数的选取

ｅ，ｔｏｗａｄｔｅｄｓｇｅｈｎｖｅｏｉｇｆａｘｃｎｇｒｏｆｗａｅｈｌｅ，ｒｐｕｓｆｒｒｈｅｉｎｍｔｏｄｉｉｗｏｆｆｕｌｎｏｒｈｅｔｅｈａｅｔｒｃｉｌｒ
行和使用寿命。污垢的形成和特性与水温、流速度以及水水
质特性有关。通常水温会影响污垢形成的聚合速度、学反应速度和晶化速度等，温的增高一般化水都会导致污垢增长率的增加。换热表面温度的升高会导致污垢沉积物强度的增加。水流速度的增大可以使所有各类污垢的增长率减小。水质特性
第１卷１
第１期
剖
给
室谰
２０１１年２月
ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮＡＮＤＲ — ＡＩＣＯＮＤＩＯＮＩＴＩＮＧ
水冷冷水机组换热器水侧污垢及污垢系数的选取
韩ｊ循ｌ斌
（庆美的通用制冷设备有限公司）重
在换热设备的换热表面，往往会逐渐积聚一层固态或软泥状物质，即所谓污垢，它将增加附加的污垢热阻和流动阻力，使所需的换热面积增大、消耗的动力增多、维护清洗费用增加。由于换热器量大面广，换热器污垢对一次性投资、属材料的消耗和能金源消耗的影响重大，在强调节能减排的今天，如何设法降低污垢的影响，显得尤为重要。１污垢的形成机制及危害水冷冷水机组在运行过程中，换热设备的在水侧，特别是在开放式循环冷却水系统的冷凝器中，由于微溶或难溶于水中的矿物质，碳酸钙、如

换热设备多相流防除垢新技术的研究进展_张少峰

换热设备多相流防除垢新技术的研究进展张少峰X李修伦刘明言(河北工业大学)(天津大学)摘要对换热设备多相流防、除垢技术的研究及应用情况进行了回顾和综合分析,提出了多相流防、除垢技术仍需解决的几个关键问题,为进一步的研究指出了方向。

关键词多相流防除垢换热设备沸腾换热流化床中图分类号T Q05115文献标识码A文章编号0254-6094(2003)02-0116-05综观当今工业界,换热设备壁面结垢造成的浪费和损失相当严重。

以天津汉沽盐场为例,盐卤蒸发器清垢停车时间占全年生产时间的15%左右,一台万吨级装置每年由于清垢停车和清洗耗能、耗水等直接经济损失就达300余万元。

目前我国有盐厂700余家,总的经济损失非常大[1]。

为此,换热设备结垢问题已成为提高生产效率、降低能耗的主要技术障碍,得到各国工业界和学术界的广泛关注。

如果换热设备上产生了垢层,目前一般是在停车状态下采取化学方法[2]或机械方法[3]来清除污垢,其缺点是不仅由于停车而造成减产、消耗清洗液、影响产品质量,而且必须周期性地不断清洗,排放的清洗废液严重污染环境。

因此如何有效地防、除垢已成为科学研究及工程应用领域的一个重要研究课题。

20世纪七八十年代开始,研究者开始探索将多相流化床技术引入换热设备的防、除垢过程,取得了显著的效果。

1液固两相流防除垢技术液固流化床换热设备首先在美国、瑞典及荷兰等国家进行了研究并得到应用。

在美国,流化床换热设备已开始应用于地热开发研究[4]和海水淡化装置中[5,6];在瑞典,流化床换热设备也已经用于热量回收和盐水多级闪蒸[7,8];荷兰科学家经过长期实验研究,终于建成了一套总面积为1000m2的流化床换热设备的海水淡化示范装置[9,10]。

Kollbach J St等[11]和Meijer J A M[12]以饱和硫酸钙溶液为工质,对流化床换热设备的防、除垢性能进行了考察,研究了固体颗粒尺寸与加入量对防、除垢性能的影响。

水冷设备污垢特性及其最佳清洗周期研究

卿德藩，刘尹红
（南华大学机械工程学院，湖南衡阳４１０）２０１
摘
要：水冷设备由于污垢影响，在运行过程中制冷量下降，功耗增加，必须进行定期清洗。如何确定清洗周期对提高机组经济性能具有重要意义。根据水冷设备机组运行Ｉ线，出以最大平均ＣＰ来确定其最佳清洗周期的方法， Ⅱ 提１Ｏ并将其应用于实际中。
Ｑｎｅａ。ＬｕＹｎ— ｏｇｉｇＤ —ｆｎｉｉｈｎ
（ｎｔｕｃａｉｌｎｉｅｎ，ａｈａｕｉｒｔ，ｅｇａｇＨｎｎ２０１ＣｉａＩｓｔｔｏｍｅｈｎａｇｎｒｇＮｎｕｎｖｓｙＨｎｙｎｕａ４１０，ｈｎ）ｉｅｆｃｅｅｉｅｉ
维普资讯
第２卷０
第３期
机械研究与应用
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＩＰＬＣＡＴＯＮＩ
Ｖｏ０Ｎｏ３ｌ２２７．６００（）
２００７年６月
水冷设备污垢特性及其最佳清洗周期研究
水冷机组在运行过程中，冷却水、制冷剂会在冷凝器和蒸发器换热管表面形成水垢和油膜。由于水垢和油膜的热导率小，可引起换热器热阻的急剧增加，使传热效果下降。以运行
约６个月的冷凝器为例，如果冷凝器中没有水垢和油膜，其传
Ｒ为管壁热阻，ｍ．／ｄ为管子外径，ｄ为管子内径，（Ｋ）Ｗ；。ｍ；ｉ
Ａｂｔａｔｅａｓｆｔｅｉｆｅｃｆｏｌｎ。ｔｅｗａｅｓｒｃ：Ｂｃｕｅｏｎｕｎｅｏｕｉｇｈｔｒ—ｃｏｉｇｓｔｏｔｕｅｌｅｎｈｕｎｎｏｅｎｒａｅｈｎｈｌｆｏｌｅｓｕｐｔｄｃｉｓａｄｔｅｒｎｉｇｐｗｒｉｃｅｓｓｗｅｎｎｔｅｗａｅｈｔｒ—ｃｏｉｇｓｔａｅｒｎｉｇａｄｉｍｕｔｂｌａｅｕｎｅｔｉｉｓｏｌｅｓｒｎｎｎｔｓｅｃｅｎｄｄｒｇｃｒｎｔｎｕｉａｍｅ．Ｈｏｔｈｏｅｔｅｏｔｚｔｎｐｒｄｉｉｗｃｏｓｈｐｉａｉｅｏｍ— ｏｍｉｏｉｓ

换热设备多相流防除垢技术的研究进展

收藕日期：２ｔ—０一２。ｔ２ｌ９Ｋ第一作者：张少峰，男，１６９６年生，博士，副教授，从事化工过程
多相流的研究．发表论文１篇０
Ｄ．Ｇ．日ａ－首先提出了一种由进Ｅ段、换ＭＩｌ
热管束和出口段３部分组成的散式流化床换热设
态操作，是流化床换热设备设计的重点，它要求管
束内液体流速和固体颗粒分布均匀。因此，液体和固体颗粒的均匀分布技术，成为液固流化床换热设床技术引入换热设备的防、除垢过程取得了显著的效果ｌ液固两相流防除垢技术液固流化床换热设备首先在美国、瑞典、荷兰
第３期
２００２年６月
化工设备ＣＥＣｔＢＬＰＨＭ１ＬＱ１Ｊ
与
防腐蚀＆ＡＴＣＲＯＩＮＮＩＯＲＳＯ
５Ｎｏ３．
Ｊｎ舢ｕｅ
换热设备多相流防除垢技术的研究进展
张少峰李修伦刘明言
（天津大学化工学院，天津３０７）００２
摘要对换热设备多相流防、除垢技术的研究凰应用情况进行了回顾和综合分析，提出了多相沆防、除垢技
术仍需解决的几十关键问题．为进一步的研究指出了方向关键词多相流时除垢０１５７５．０换热设备沸腾挺热流化床文章编号１９７６（０２３０９ — ４（ —６３２Ｏ）０ — １２０１０中围分类号
固流化床换热设备结构的发展过程看，经历了散式

换热器污垢化学清洗方案分析研究

生产的安全＿］２。
垢样包括软垢、垢、蚀产物及生物黏泥等。硬腐
污垢及凝固污垢。需要指出的是，常的污垢形成通
过程可能是几种污垢形成机理共同作用的结果。如
经济损失作了调查，出美国炼油厂因结垢造成的得经济损失每年总计达１亿６千万美元，３全世界总计
达４４亿美元ｕ。Ｊ据我国有关方面报道，于换热设备，对每立方米
ＳｔｄｎＣｈｅｉａｅｎｉｂｕｈｕｉｆＨｅｔＥｘｈａｅｕｙｏｍｃｌＣｌａｎｇａｏｔｔｅＦｏｌｎｇｏａｃｎｇｒ
ＳＨＡＮＧｎｈ，ＹａｚｉＣＡＩＸｉｏｕ，Ｕａｇｈｎ，ａｊｎＬＩＸｉｎｃｅＺＨＡＮＧｉｎｕＪａｊｎ，ＸＩＡＯＯＵＹＡＮＧｊＺＨＡＮＧａｙａ。ＺＨＡＮＧｅｘＤｉ，Ｚｉｎ，ｉＹｕｎｕｎ，Ｗｎｉ（．ＭｅｈｎｃｌｇｎｅｉｇＤｅａｔｎ，ＢｉｎｎｔｔｔｆＰｔｏｈｍｉａｃｎｌｇ，ｅｊｇ１２１，Ｃｈｎ；１ｃａｉａＥｎｉｅｒｎｐｒｍｅｔｅｊｇＩｓｉｕｅｏｅｒｃｅｃｌｉＴｅｈｏｏｙＢｉｎ０６７ｉｉａ２．ＺｈｎｎｕｐｎｐｉＣｏ，Ｌｄ，ＢｉｎｎｈｎＣｈｍｉａ，ｉｎ０５０，ｉａｅｇＢａｇＥｑｉｍｅｔＲｅａｒ．ｔｅｊｇＹａｓａｅｃｌＢｅｉｇ１２０Ｃｈｎ）ｉｊ

热交换过程和换热器系统的除垢防垢

由于地区水质的差异，相同的换热系统在不同的地区应用一段时间后也会碰到迥异的问题。

举个例子：换热器在水质硬度很低而碱度很高的山东曹州地区，就会因水质碱度过高而容易出现换热器和管道易腐蚀的情况，运行时间较长后会使局部管道破裂漏水。

换个地区，当换热器在水质硬度和碱度都很高的西北地区运行一段时间后，则可能会导致换热器结垢，当垢的厚度到达一定值时，换热效率必然受影响，换热器工质部分则会由于热量不能及时带走，系统的温度逐渐升高导致设备停机。

当然，腐蚀和结垢的问题远不至存在于以上两地，而是一个普遍存在的问题，尤其是结垢。

常见除垢方式方法目前，应用于除垢领域里的方法比较多，我们做一个汇总，并比较其优劣。

现有除垢方法分为化学除垢和物理除垢。

而化学除垢又大体有软化水、添加阻垢剂以及酸洗等。

软化水做为比较可靠和具有显著效果的防垢技术，一般应用在对水质要求以及供水连续性要求比较高的医院反渗透纯水系统、中央空调循环冷却水中。

软化水首先需要增加设备，而且要定期补盐，增加了操作的复杂性，这种情况，背离了用户当初为了节能、节省空间、减少操作量的初衷，加上维护人员的工资费用和设备的安装采购费用。

其实添加阻垢剂的方法在换热系统中也是不可行的，因为现行的阻垢剂是无法保证对设备的腐蚀水体的污染，而且以归丽精(也称硅磷精)为例，需要添加专用的加药设备，这种设备对管道的水压是有一定的损失的，同样需要专人负责加药，对温度在45度以上的循环水是无法使用的。

基于以上缺点，这种方法仍然无法被普遍应用。

定期酸洗是另外一种比较直接的解决方法。

在工业循环水系统以及锅炉热水系统已经有比较成熟的酸洗方案，但在应用实际中，我们发现其实换热器系统的结垢速率也是非常快的，经常酸洗对设备的腐蚀较严重，清洗后的废酸液对水体的污染是不可想象的。

最后来说说现阶段大家都不太熟悉的物理防垢除垢方法，物理防垢除垢至今发展有10余年，从最初的永磁设备，逐渐发展为高频电子除垢仪、全程水处理器，以及到现在的电子感应水处理器。

换热表面水垢形成规律及电磁场抗垢效果的实验研究

北京工业大学硕士学位论文换热表面水垢形成规律及电磁场抗垢效果的实验姓名：***申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：***20040501第ｌ苹绪论生产的系列阻垢剂Ａｃｕｍｅｒ１０００和Ａｃｕｍｅｒ５０００，代表着阻垢剂发展的不同阶段。

当然，适应环保和可持续发展需求的低毒、无公害、易降解、复合多功能新型水处理剂的开发工作一直未间断过，例如，受动物代谢过程启发而于近年开发成功的聚天冬氨酸不仅以绿色阻垢剂著称，而且可作为缓蚀剂用于抑制采油管线中由二氧化碳引起的腐蚀。

目前，绿色阻垢剂的概念已得到广泛呼应并成为二十一世纪水处理剂发展的方向，无磷非氮可生物降解性能好的绿色阻垢剂的研制开发己成为新的研究热点。

１．１．２物理方法以上化学诸方法在一定程度上都涉及到化学方面的应用，由于化学方法或多或少都将给环境带来一定的危害，所以现在人们就积极寻找其他对环境没有危害的方法，在这种情况下，物理法水处理就应运而生了。

物理法抑垢，主要是指电、磁、声、光等技术和相应设备的应用，其效果一般不如化学法有效，但这些技术往往集阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻等多项功能于一身，使用方便、成本低、无污染，因此我国在上世纪八十年代后迅猛发展，据估有一定规模的生产物理法水处理器具的已有２００多家企业，其产品己在中小型水系统中获得了十分广泛的应用，且已渐据主导地位。

物理法抑垢技术，目前应用较多的有：（１）磁处理技术磁处理器在我国的应用几经反复，近十几年来随着水资源的紧张和环保要求的逐步提高，磁处理器的应用再度得到人们的青睐。

主要应用于工业与民用给水系统、石油开采、农业灌溉和医学等领域。

对于磁处理阻垢机理的研究，至今尚未形成统一的理论基础。

通常用来解释的有洛仑磁力说、晶体结构变化说、磁致胶体效应说、共振说等等。

尽管如此，磁处理的阻垢功效确已被人们广泛认可。

所以说，磁处理阻垢技术是实践应用超前理论研究的一个十分典型例子。

由于溶液的结垢过程（实际上是一个由晶核生成和晶体的长大两过程构成的结晶动力学过程）与溶液的过饱和度、离子类型、温度、处理场强度咀及器壁的理化性质等因素有关，而各个地方的水样有极大的差别，在现场应用中往往做不到针对具体情况优化参数，使用最佳的磁化器，使得磁处理技术的应用效果不稳定，有时甚至出现负效应，影响了这项技术的推广应用。

换热器物理防垢技术的研究及应用

换热器物理防垢技术的研究及应用换热器在工业生产中有着重要的作用，但是因为长期运行，换热器很容易受到垢层的侵蚀，影响换热器的效率。

防止垢层形成势在必行，因此，研究物理防垢技术就显得尤为重要。

首先，对换热器物理防垢技术的研究必须要搞清楚换热器的垢层形成机理。

换热器的垢层主要是指沉积在换热器内壁、流体流动路径及换热器内部特殊结构处的物质，这些物质主要来自于水、气体或者介质中的腐蚀性成分。

换热器的垢层的形成机理主要包括空气中有害气体、溶解有机物和矿物质结合、有机物和矿物质在细微颗粒和其他附着物之间结合等。

当换热器内的温度高于它的表面时，气体中的有害物质会升华附着在换热器表面，形成垢层，造成局部换热受阻，影响整体的换热效果。

其次，对换热器物理防垢技术的研究应主要围绕防止垢层形成展开。

物理防垢技术是一种技术，可以有效地防止垢层形成，有效改善换热器的散热性能，提高换热设备的效率。

常见的物理防垢技术有多种，其中包括水垢剂技术、助焊剂、磷化剂技术、活性炭防垢技术、碱洗技术、气流冲击技术等。

水垢剂技术是将有效的物质掺入换热器的介质流中，以抑制水的晶体的凝结，从而防止垢层的形成。

此外，助焊剂也可以有效地阻止垢层的形成。

助焊剂技术是在水、气体或者介质中添加特定的有机物质，使其中的钙、镁离子不能凝结在换热器表面，从而抑制垢层的形成。

另外，磷化剂技术也可以用来有效抑制垢层的形成。

磷化剂技术是在换热器介质中添加一定量的磷，从而使换热器表面形成一层膜，阻止垢层的形成。

此外，活性炭防垢技术也是一种有效防垢技术。

这种技术通过在换热器内加入活性炭，使微小的有害分子和颗粒被吸附在活性炭表面，阻止它们从水中析出并附着在换热器表面，从而防止垢层的形成。

另外，碱洗技术也可以用来防止垢层形成。

这种技术是将一定浓度的碱溶液注入换热器，使之受到碱的影响而改变其表面，从而防止垢层的形成。

最后，气流冲击技术也可以有效防止垢层的形成。

该技术是在换热器的介质流中增加气流的冲击，从而将有害的气体成分和微粒颗粒等物质吹走，从而阻止垢层的形成。