板式換熱器常見故障簡析及防護(hù)措施

張林林

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

板式換熱器是一種高效、緊湊的新型換熱器，與具有同樣換熱能力的其他換熱器相比，其占地面積小(僅為管式換熱器的1/3)、傳熱效率高(其傳熱系數(shù)比管式換熱器高3倍～5倍)、質(zhì)量輕、拆卸方便、便于維修，同時(shí)熱損失小(熱回收率可達(dá)90%以上)，不需保溫，主要應(yīng)用于水—水換熱系統(tǒng)。所以在集中供熱系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 板式換熱器的結(jié)構(gòu)

板式換熱器主要是由傳熱板片、前后端板、定位螺栓、壓緊螺栓、墊片、接口管等組成(見圖1)。板式換熱器的核心傳熱元件是波紋板，當(dāng)冷熱介質(zhì)在波紋形成的特殊流道中通過時(shí)，在流速的作用下發(fā)生湍流(雷諾數(shù)R0約為200)，由傳熱學(xué)原理可知，當(dāng)流體為湍流流動(dòng)時(shí)，可以破壞流體的邊界層，減少界面上的熱阻，強(qiáng)化傳熱效果。每塊板片的周邊密封槽內(nèi)粘有墊片，通過壓緊裝置壓緊后起到密封的作用，并且在相鄰兩板片之間形成流道。此密封墊片的作用不僅把流體密封在換熱器內(nèi)，而且還使換熱流體分隔開，不致互相混合。在每塊板片的四角有孔口，通過與墊片的配合使兩對(duì)角的孔與板面上的流道接通，而其余兩孔靠墊片與板面上的流道隔開。在熱力站運(yùn)行中，一次網(wǎng)的熱介質(zhì)與二次網(wǎng)的冷介質(zhì)在流道內(nèi)逆向?qū)α鱾鳠幔瑹峤橘|(zhì)將熱能傳遞給板片，板片將熱能傳遞給板片另一側(cè)的冷介質(zhì)，從而達(dá)到冷介質(zhì)溫度升高后給熱用戶供熱的目的。

圖1 板式換熱器結(jié)構(gòu)

2 板式換熱器的常見故障

新投運(yùn)的板式換熱器若達(dá)不到工藝要求，則應(yīng)檢查設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算及安裝工藝等是否正確，再?zèng)Q定是否增加或減少換熱片數(shù)以改變流程組合或者增加(減少)供熱面積。

若板式換熱器是經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后或者是檢修重新組裝后出現(xiàn)內(nèi)漏(串液)、外漏、壓力降增大，介質(zhì)出口溫度上升或下降問題時(shí)，為保證換熱器的熱效率則應(yīng)從以下幾方面分析及防護(hù)。

2.1 內(nèi)漏

內(nèi)漏是指換熱器內(nèi)介質(zhì)由于某種原因由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲漏。

1)產(chǎn)生原因。

a.板片泄漏槽處有滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致介質(zhì)中的有害物質(zhì)腐蝕板片，從而使板片發(fā)生裂紋或穿孔。b.板片冷沖壓成型后的殘余應(yīng)力和裝配中夾緊尺寸過小造成應(yīng)力腐蝕。c.運(yùn)行條件不符合設(shè)計(jì)要求。

2)防護(hù)措施。

a.更換有裂紋或穿孔的板片，板片材料要合理匹配。b.換熱器檢修完畢后組裝時(shí)的加緊尺寸要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，不能一味地夾緊。c.調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)值。

2.2 外漏

外漏是指換熱器內(nèi)部的介質(zhì)向外部空間的滲漏。

1)產(chǎn)生原因。

a.夾緊尺寸不符合設(shè)計(jì)值、各處夾緊尺寸不均勻(各處偏差不應(yīng)大于3 mm)或者夾緊螺栓松動(dòng)。

b.墊片存在老化、損壞或者被腐蝕而滑離密封槽，或者密封面上存在雜質(zhì)等污物。

c.板片發(fā)生變形或者密封區(qū)域有裂紋。

2)防護(hù)措施。

a.在無壓狀態(tài)下，按設(shè)計(jì)夾緊尺寸夾緊設(shè)備，尺寸應(yīng)均勻一致，夾緊尺寸的偏差應(yīng)不大于±0.2N(mm)(N為板片總數(shù))，兩夾緊板間的平行度應(yīng)保持在2 mm以內(nèi)。

夾緊尺寸A值的計(jì)算:

M20MFGL:A=(4.0 mm+0.5 mm)× n。

M15BFGL:A=(2.5 mm+0.5 mm)× n。

M10BFGL:A=(2.55 mm+0.5 mm)× n。

M6MFGL:A=(3.0 mm+0.5 mm)× n。

其中，n 為板片數(shù);4.0 mm，2.5 mm，2.55 mm，3.0 mm 分別為不同型號(hào)的板間距;0.5 mm為板片厚度。

b.在外漏部位做好標(biāo)記，再打開換熱器更換墊片或者清潔板面。

c.打開換熱器，對(duì)變形部位進(jìn)行修理或者更換板片，再者沒有備用板片的情況下，可先將變形或者損壞的板片成對(duì)地抽出取下后重新組裝夾緊，如果損壞的片數(shù)不太多，那么減少的換熱能力也不至于對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生太大的影響，待有備用時(shí)再重新組裝。

2.3 壓力降增大

1)產(chǎn)生原因。

a.熱力站軟化水質(zhì)不符合操作規(guī)程中的硬度要求，從而在換熱器板片間形成水垢。

b.在換熱器首次選型時(shí)，換熱面積過小導(dǎo)致板間流速過大。

c.新投運(yùn)的熱力站由于施工、人為及環(huán)境因素，導(dǎo)致有雜質(zhì)(如焊渣、鐵銹、泥沙、瓦塊等)殘留在管道內(nèi)，隨著循環(huán)水進(jìn)入換熱器從而造成堵塞。

2)防護(hù)措施。

a.進(jìn)行酸洗。加強(qiáng)管理二次網(wǎng)水質(zhì)質(zhì)量，嚴(yán)格把關(guān)，按設(shè)計(jì)水質(zhì)進(jìn)行軟化。或者對(duì)于失水量很小的熱力站可采用一補(bǔ)二的補(bǔ)水方式。

b.當(dāng)確定為換熱面積過小導(dǎo)致壓降增大時(shí)，可按設(shè)計(jì)值進(jìn)行核算后拆除部分板片。

c.清除換熱器流道中的臟物或結(jié)垢，對(duì)于新投運(yùn)的熱力站，可在換熱器投運(yùn)之前，先利用連通管進(jìn)行冷運(yùn)行，循環(huán)一定時(shí)間后，把除污器和濾網(wǎng)內(nèi)的雜物清除干凈，重復(fù)進(jìn)行，直至把異物徹底清理干凈。再將換熱器并入系統(tǒng)開始換熱運(yùn)行。

2.4 介質(zhì)出口溫度上升或下降

1)產(chǎn)生原因。

a.一次側(cè)溫度低或者流量不足導(dǎo)致二次網(wǎng)出口溫度偏低。

b.并聯(lián)運(yùn)行的多臺(tái)換熱器間流量分配不平衡，導(dǎo)致各個(gè)換熱器出口溫度不一致。

c.換熱器內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，使得換熱能力大打折扣。

2)防護(hù)措施。

a.提高熱源出口溫度、增加一次網(wǎng)的循環(huán)流量或者加大一次管網(wǎng)管路直徑。

b.通過調(diào)節(jié)一次側(cè)熱進(jìn)或者熱出閥門來平衡并聯(lián)各臺(tái)換熱器的流量。

c.通過化驗(yàn)人員嚴(yán)格把關(guān)，提高冷熱介質(zhì)的水質(zhì)質(zhì)量，減少結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，通過酸洗，反沖等方式清理污垢。

3 結(jié)語

新投運(yùn)的熱力站內(nèi)換熱器在試運(yùn)行前，應(yīng)對(duì)站內(nèi)管道進(jìn)行沖洗，以除去循環(huán)系統(tǒng)中的焊渣、泥沙等污物，避免造成換熱器堵塞。

當(dāng)熱力站出現(xiàn)停電、跑水等其他運(yùn)行故障時(shí)，應(yīng)關(guān)閉一次網(wǎng)供回水閥門，以防換熱器單側(cè)受到正常壓力幾倍的沖擊壓力而使換熱器發(fā)生滲漏。

如果換熱器需要停運(yùn)很長時(shí)間(比如停暖的夏季)，應(yīng)將換熱器內(nèi)部通過疏水閥放空，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行清洗。