供暖專用換熱器的失效原因分析

張博

摘 要：筆者通過對供暖用換熱器的結構的細致分析和探索，并結合眾多的實例，排除干擾，終于找到了換熱器不工作的原因。主要是因為軟化水系統沒有經過反沖洗而造成的。并據此原因提出了相關的合理化改進措施。

關鍵詞：供暖；換熱器；失效

在北方的冬季到來之后，諸多省份都會實行冬季供暖的措施。某市一居民小區為了改善居民的供暖條件，在2012年購買了2 臺臥式波紋管汽-水換熱器。其供暖的介質為加熱的二次循環水，并且其管材使用的材料十分結實，在使用初期各個部分的工作情況都十分的正常。但是在使用了兩個供暖季之后，再次進行供暖前的設備檢修時就發現設備出現了問題。經過技術人員的測試后表明，換熱管因為不確定的因素已無法工作。

一、供暖專用換熱器的失效原因

（一）現場分析

在現場的換熱器失效原因調查的過程中，相關的技術人員將一臺換熱器向其設備的殼側注水，經過觀察發現設備內部的換熱器失效部分呈隨機分布，并且失效的散熱管內部水流以水柱的形式向其內側噴射。而另一臺設備在進行了相同的操作之后發現，其現象與第一臺的現象并無二致，唯一的不同點就是其換熱器底部的多排換熱管的管口顏色較深，并且在注水的操作結束后，該部分所有的換熱管都失去了作用，并且還可以十分明顯的發現其有泄露的現象。[1]由此差別，我們斷定整個設備在停止供暖之后沒有將設備內部的水排凈，導致底部的換熱管浸泡在水中，而整個設備在停止供暖的時間都會維持較長的一段時間。而在這段時間內浸泡在水中的換熱管因為水中雜質的沉積和酸性物質的腐蝕，經過幾年的使用之后，換熱管不堪重負就失去其原有的作用。由此整個的現場原因分析中，我們找到了換熱器失效的原因就是停止供暖期間，循環水浸泡設備使換熱器損壞。

（二）換熱管分析

我們根據設備的說明書發現，該設備的換熱管使用的材料是奧氏體不銹鋼。此類不銹鋼的化學性質在通常情況下都十分的穩定，特別是在常溫的條件下換熱管的表面材料會與氧氣反應形成一層致密的氧化物保護膜，使其在常溫下有著極強的耐腐蝕性。正是因為此類管材有如此大的優勢，該地區絕大多數的供暖都采用了此類設備。但是，這類管材還有十分致命的缺點，其不耐C1-腐蝕，而且此類物質在超過某個特定的濃度是會發生點面的腐蝕。而上文中提到的點狀泄露情況一定程度是此物質導致的。[2]

（三） 水質分析

我們采用隨機采樣的方法對此地區的水質進行了分析，其化驗的結構顯示此地區的水為硬質水，礦化物的含量較多。為了很好的保護換熱站內的設備，在供暖前采用了樹脂Na+交換法對硬質水進行了軟化處理，軟化系統為手動系統。在供暖前，相關的人員都會用軟化水對供暖網絡進行嘗試性的供水，并使用化學試劑檢測供熱水的硬度。在供暖開始之后，整個供暖系統就使用蒸汽凝結成的水對供暖網絡進行補水，取消了軟化水供暖方式。

二、供暖專用換熱器的失效分析結果

在對原水進行軟化的過程中，往往會使用到自動軟化系統和手動的軟化系統這兩種系統。其中自動軟化水系統的操作的過程是利用樹脂Na+交換法進行軟化操作，在使用的過程中不斷消耗樹脂中的鈉離子，在鈉離子耗完之后，需要使用含鈉離子的鹽來進行置換反應，使失效的樹脂恢復作用。在眾多的鈉鹽中，海鹽最為實惠，經常會被用作置換反應的關鍵物質。而在使用海鹽進行置換反應就必須用干凈的水對樹脂塊進行沖洗。[3]而手動的軟化硬水過程需要將硬水中的氯離子進行清洗，來保證軟化水過程的正常進行。

同時清除換熱器流道中的臟物或結垢，對于新運行的系統，根據實際情況每周清洗一次，清洗表面水垢，主要指CaCO3時，選用含0.3%氨基磺酸溶液或含0.3%烏洛托平、0.2%苯胺、0.1%硫氰酸鉀的硝酸溶液作為清洗液，清洗溫度10～60度，不拆卸設備化學浸泡清洗時，要打開換熱器冷介質進、出口，或安裝設備時在介質進、出口接管上安裝DN25清洗口，將配好的清洗液注入設備中，浸泡后用清水清洗干凈殘留酸液。[4]

在目前自來水的消毒工作中，需要向水中通入適量的氯氣，而氯氣分子會溶解在水中形成數量不少的氯離子。這使得控制供暖水中的氯離子含量成為了一個比較大的難題。而不很好的控制好氯離子的含量，那么換熱站內的換熱器就會受到腐蝕。而我們通過對該小區的換熱站的操作規程檢查后發現，該換熱站內的員工沒有很好的執行相關的操作規程，使樹脂再生的過程中產生的樹脂不干凈。而忽視了這一操作后，進入換熱器內部的水就會富含氯離子，再加上長時間的浸泡，換熱管就會被腐蝕，最終導致失靈。而供暖期結束之后沒有將設備內的水排出，則會進一步的加重此過程，最終的結果就是該校器換熱站內的換熱管大量失效。綜上所述，從業人員一定要嚴格的按照規章制度辦事，一個疏忽就會導致重大損失的發生。

本文分析歸納了功能用換熱器運行中最常見也是最容易被忽略的問題，并對處理方法進行了總結，對供暖用換熱器的設計者和使用者具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 葉童虓，張瑋，董月香等.合成油氣-循環氣換熱器腐蝕失效分析[J].油氣儲運，2010，29（11）：845-847.

[2] 李俊俊，劉峰.換熱器管束腐蝕穿孔失效原因分析[J].遼寧石油化工大學學報，2012，32（3）：54-57，62.

[3] 叢廣佩，林筱華，高金吉等.換熱器管束風險計算方法的修正[J].壓力容器，2012，29（7）：33-37.

[4] 高曉斐，錢峰，錢錦遠等.加氫換熱器典型失效行為分析及其應對措施[J].化工機械，2015（1）：11-15.