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板式換熱器運行故障原因及排除方法
2019-01-12 13:58
 
 板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。它具有結構緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作維修方便等優點。總體上來看,實際應用效果良好,但是也存在著一些問題。供熱系統大多采用間壁式換熱器,板式換熱器即屬于這種類型。板式換熱器運行一段時間后,傳熱效率會有所下降。 
        在換熱器中,冷、熱流體分別在固體壁面的兩側流過,熱流體的熱量主要以對流方式傳給壁面,經過壁面導熱再傳給冷流體。為了強化傳熱效果,冷熱流體常采用逆流傳熱方式。換熱器通常在穩態下工作,其傳熱方程見文獻[1~3],換熱器內冷熱流體溫度沿程變化見圖1。
        正常情況下,冷流體出口溫度接近或超過熱流體出口溫度,但在實際運行中,往往由于換熱器故障出現冷熱流體溫度不正常現象。換熱器故障主要表現為:情況1,熱流體出口溫度達到冷流體出口溫度的1.1倍以上,不符合逆流傳熱規律;情況2,冷熱流體出口溫度接近且均偏低。
        2 原因分析及排除方法
        ① 情況1
        當熱流體出口溫度達到冷流體出口溫度的1.1倍以上時,說明換熱器已經結垢,污垢層構成了附加導熱熱阻,影響傳熱效果。
        某區政府熱力站的供熱面積為4×104m2,供熱能力為2.8MW,換熱器已使用10a。2005年冬季,發現該換熱器出現了情況1中的問題,運行參數為:一次側進口溫度為70℃,出口溫度為65℃;二次側進口溫度為42℃,出口溫度為45℃。此時,換熱器一次側閥門全開,已無法正常調節。隨著室外溫度降低,該熱力站已不能滿足供熱需求。另一座同樣規模熱力站的換熱器運行參數為:一次側進口溫度為70℃,出口溫度為44℃;二次側進口溫度為41℃,出口溫度為48℃。此時,換熱器一次側閥門未全部打開,還有調節余地。
        將換熱器拆開,發現板片表面結垢,而且表面有泥層(管道施工時帶入),結垢層厚度約1mm。除垢、清洗后,傳熱效果明顯改善,具體運行參數為:一次側進口溫度為70℃,出口溫度為45℃;二次側進口溫度為41℃,出口溫度為49℃。此時,一次側閥門處于半開狀態,恢復正常調節。
        ② 情況2
        出現情況2時,可以判定熱流體流量偏小,不能充分加熱冷流體,冷流體溫度不能繼續提高。導致這種情況的原因為換熱器堵塞和換熱器一次側進水管存在氣堵。
        某地稅局熱力站換熱器正常運行的運行參數為:一次側進口溫度為70℃、出口溫度為45℃,二次側進口溫度為41℃,出口溫度為49℃。出現異常時的運行參數為:一次側進口為70℃,出口溫度為32℃,二次側進口溫度為28℃,出口溫度為33℃。將換熱器拆開,發現換熱器一次側通道大部分被雜物堵住,流通面積已經很小。將換熱器進行反沖洗,并清洗除污器后,運行參數恢復正常,這屬于換熱器堵塞的情況。
        廣川熱力站換熱器出現的故障現象與上述某地稅局熱力站相同,但清洗換熱器和除污器后,收效并不明顯。觀察現場管道布置發現:一次水進站后,管道上升,然后再下降進入換熱器,管道在站內出現了π型彎,而此處只有一塊壓力表,無放氣閥門。將壓力表卸下,打開表彎上的旋塞閥放氣,發現管道內存在大量空氣。放氣約15min后,一次水逐漸進入換熱器,一次側出水溫度逐漸提高,二次側溫度隨之提高,供熱恢復正常,這屬于一次側進水管存在氣堵的情況。
        根據以上情況,我們采取了如下措施:加強施工管理,防止施工中雜物進入管道;在一次側進水管高點安裝放氣閥;在運行操作中,經常放氣。板式換熱器在使用過程中,無論是板片發生變形、裂紋、穿孔,還是墊片發生老化、斷裂,都需要及時更換。滑線萬一使用現場沒有足夠的備件,而換熱設備既無備用臺份,又不能停機時,應進行現場的簡便處理。現場簡便處理的方法是將損壞的板片和發生生物安全柜滲漏的板片成對地抽出(A板+B板),如果數量不太多,減少的流道數也不多,組裝后繼續使用,對生產影響不是很大。