前言

冷卻水系統在執行過程中，

其換熱器的金屬表面上常常會發生沉積物

（汙垢）的集積。沉積物不但導熱係數低，還會使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，且沉積物覆蓋於金屬表面，為垢下腐蝕創造了必要的條件。所以冷卻水系統長時間執行後

經常出現迴圈水系統換熱器出現堵塞、洩漏等情況，造成水冷器換熱效果下降，導致出口溫度升高，影響裝置的安全生產執行，增加了無謂的成本消耗，不利於節能降耗。現就迴圈水冷卻器換熱效率下降的原因進行分析，並對預防和解決方法進行探討。

迴圈水換熱器換熱效率下降的原因及判斷

1

。換熱器的熱量衡算

換熱器熱量計算的基本方程式是傳熱方程式及熱平衡式：

Q=KA

△

Tm

式中：

Q

：單位時間內的傳熱量及傳熱效率，

W

；

A

：傳熱面積，

m

2

；

K

：傳熱係數；

△

Tm

：冷熱流體溫度差的平均值。

由以上方程式可以看出，迴圈水冷卻器的換熱效率主要取決於，傳熱係數

K

，換熱面積

A

，以及熱流體與迴圈水的溫差平均值

△

T

。

2

。換熱器換熱效率下降的原因及判斷

從我公司客戶系統實際生產中遇到的情況，結合熱量衡算的基本方程，造成水冷器換熱效率下降的原因主要有以下幾種：

（1）

冷卻水流量減少；

（2）

冷卻水進出口溫度高；

（3）

殼程的雜質堵塞水冷器列管或者結垢，造成水冷器換熱效率下降；

（4）

管程的雜質吸附在管壁上，造成換熱效率下降；

（5）換熱

器的內漏，造成換熱效率下降；

根據上述原因判斷換熱器換熱效率下降的方法有以下幾種：

（1）

根據溫度判斷：換熱器迴圈水

出口溫度降低

；

（2）

根據壓力判斷：換熱器出口壓力減小，進口壓力增大；

（3）

根據流量判斷：換熱器出口流量減少；

迴圈水換熱器換熱效率下降的主要原因分析和相應解決方法

1

。冷卻水量少和冷卻水溫高，造成水冷器換熱效率下降

這種現象主要是操作原因引起的短暫的換熱效率下降，可透過增加換熱器的水量，提高迴圈水的進口壓力來增加換熱器的水量。採用空氣冷卻的迴圈水裝置可採用加大執行的風機數量和功率，加大補充的新鮮水量來降低迴圈水的進口溫度。這些處理方法很快就能提高水冷器的換熱效率。

2

。換熱器結垢，造成水冷器換熱效率下降

迴圈冷卻水系統一般會形成以下幾種型別的垢：碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、磷酸鈣垢、矽酸鎂垢和二氧化矽。大多數情況下，換熱器表面形成的水垢以碳酸鈣垢為主。

換熱器在使用過程中，由於水處理裝置執行不當，水質控制不嚴，將不符合水質標準的迴圈水注入換熱器，水中的鈣鎂碳酸鹽遇熱後分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉澱物。這些沉澱物，一部分粘結在受熱較大的換熱器受熱面上，形成堅硬的水垢。水垢的導熱效能極差，

多數換熱器用碳鋼製成。碳鋼的導熱係數為

46。4～52。2

W/

（

m

·K）［167～188kJ

/

（m·h·

℃

）］，但碳酸鹽垢的導熱係數為0。464～0。69

7W/

（

m

·K），只有碳鋼的1％左右，油脂層的導熱係數則更低，為0。117

W/

（

m

·K），僅為碳鋼的0。25％。

據資料顯示，水垢每增厚

1

mm

，熱效率降低

8

％左右。

於此同時，沉積物還使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，從而使換熱效率進一步降低。因此，沉積物的存在將大大降低換熱器的冷卻效果

，造成熱能的嚴重浪費。水垢的存在會堵塞板式換熱器通道，使系統阻力增大，影響裝置的安全和熱力系統的正常執行。嚴重時，換熱器會因內部阻力較大而形成鼓包，形成大的安全隱患。

針對水冷器結垢可採用物理清洗和化學清洗兩大類方法解決：

A。物理清洗：

常用的物理清洗方法有：桶刷、吹氣、沖洗、反衝洗、刮管器清洗、膠球清洗等，其中高壓水槍沖洗是最常用的方法，主要是借用高壓水槍的高壓衝擊，這種方法最為快速，最節約時間，但是用高壓水沖洗很容易引起管子震動，甚至打穿管子。嚴重縮短水冷器使用壽命。

高壓水沖洗方法適用於短時間停車的快速處理，這種方法治標不治本，能暫時緩解一下生產操作難度，但是對裝置造成的衝擊和損壞，勢必造成了裝置損耗的增大。

B。化學清洗

化學清洗是我司處理換熱器結垢的主要手段，即在停用期間用稀酸酸洗，將換熱器沖洗乾淨，重新預膜處理。採用的原理首先是酸溶液與鈣鎂碳酸鹽水垢發生的溶解反應。其次，酸溶液能溶解金屬表面的氧化物，破壞與水垢的結合，從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離，並脫落下來。另外，酸溶液與鈣鎂碳酸鹽水垢發生反應後產生大量的二氧化碳。二氧化碳氣體在溢位過程中，對於難溶或溶解較慢的水垢層，具有一定的掀動力，使水垢從換熱器受熱表面脫落下來。最後，對於含有矽酸鹽和硫酸鹽混合水垢，由於鈣鎂碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解，殘留的水垢會變得疏鬆，很容易被流動的酸溶液沖刷下來。目前普遍採用的酸洗劑包括有機酸和無機酸兩大類。需要根據換熱器結構和工藝、板片材質及水垢成分擇優使用。

3

。雜質堵塞或者吸附於管壁，造成水冷器換熱效率下降

迴圈冷卻水系統大多采用敞開式冷卻塔系統，與空氣是直接接觸的，空氣中攜帶的灰塵、泥沙，最容易沉積在換熱器的管束內，造成堵塞，使得換熱面積減少，降低換熱效果。另外，迴圈冷卻水系統由於具有細菌生長所需的陽光、水分、空氣、無機鹽、溫度等條件，易造成菌藻繁殖，並形成生物粘泥。一旦有換熱器洩漏，工藝物料漏

入

迴圈水中，工藝物料大部分為無機、有機及油類物質，為迴圈水中異養菌的繁殖提供了充足的營養。異養菌是一類混合菌群，在營養型別方面靠有機物營養作為合成自身菌體的碳源，靠有機物氧化產生化學能進行代謝。這類細菌通常能產生緻密的粘液，繼而產生大量的生物粘泥，造成水中粘泥量大大超過指標。生物粘泥的危害主要表現為生物粘泥沉積在換熱管壁後，一是增加換熱管的熱阻，降低換熱效率，二是容易引起垢下腐蝕，同時生物粘泥淤積在冷卻塔填料的表面，損壞填料並降低冷卻塔的冷卻效率，造成冷卻水溫升高，影響換熱效果。

針對泥沙，生物粘泥等雜質，可以採用以下方法解決：

A。從根本上，清除雜質的方法就是改善水質。

首先，迴圈補水要儘量用新鮮水，如直接採用江河水的，需經過加藥去掉泥漿雜質，然後在新鮮水池裡沉澱；其次，在迴圈水中加黏泥剝離劑，改變水流速；然後，迴圈水池要定期排汙，要定期化驗水質。

B。如果迴圈水水質很差，短時間無法改善，建議增加迴圈水回水總管過濾系統和反衝洗系統，後系統也可分段增加。這樣，既可以進行總體過濾和反衝洗，也可以分段進行。清除雜質的方法一般為停車檢修時進行清汙，增加過濾裝置後，可定期進行排汙。

4

。定期對裝置進行檢測，避免裝置損壞，避免不當操作

在使用過程中，由於裝置損壞內漏，或者投用時操作不當造成的換熱效果下降，可以定期對裝置和回水進行檢測，及時發現及時處理，這需要我方與客戶積極配合，共同提高操作水平，避免不當操作。

結語

迴圈水換熱器在生產中佔據非常重要的地位，換熱效率最大化不僅能保證生產系統穩定高效的執行，還能節約能耗，降低成本。迴圈水冷卻器的正確高效使用，能為企業帶來更好的生產執行效益，在生產過程中，針對不同原因出現的換熱效果下降，要採取合理的解決辦法，及時準確的處理，避免不必要的能耗和損失。