供熱行業板式換熱器傳熱低效的原因分析及解決方法

宿卓鋒 睿能太宇（沈陽）能源技術有限公司

1 引言

板式換熱器是供熱系統中的主要熱力設備，筆者根據多年設計運行管理經驗，對影響換熱器使用效果的原因進行綜合分析，并提出解決方向和途徑。

2 板式換熱器原理

可拆板式換熱器是由若干張有規則間隔的壓波紋板，由墊片包圍，并由框架和壓緊螺釘壓制而成。板和墊片的四個角孔形成流體。管道與收集管同時合理分離，使其在各板兩側的流動通道中流動，并通過板進行熱交換。

板式換熱器的優化設計計算基于已知的溫差比NTUE。

合理確定其模型、工藝和傳熱面積，使NTUp等于NTUE。

圖1 基本組成結構

3 傳熱效率低的原因分析

3.1 污垢的形成

（1）高溫側連接到加熱系統的主網絡。由于系統的失水量少，基本在1%以下，停機期間基本采用滿水帶壓力保護，因此，大量介質很少更換，導致微生物的繁殖增多。其附著力強，很容易在板式換熱器的低流量位置，從而形成了污垢。

（2）熱交換器墊片密封失效。通常情況下，板式換熱器泄漏的原因主要包括以下幾個方面：一是板式換熱器溫度過高，或者受物料壓力的影響，物料壓力過大，導致泄漏。其次，由于長期使用熱交換器墊片，逐漸老化或開裂，導致儀器故障。最后，板材永久變形，墊片難以緊固。因此，在發現墊片密封失效后，應取出板式換熱器進行檢修，并取出或更換多個減故障板。如果冷熱介質板不能同時取出，則冷熱介質會混淆。

3.2 運行參數

低溫側與二次網絡用戶室內系統互相連接。因為有更多的泄漏機會，網絡和室內系統的補給水量大,水系統的匯率高,微生物的增長卻相對較小,在供熱行業中,軟化和除氣設備很少使用在二級網絡方面,因此，氧化皮的類型基本上是硬度型和氧化型。上述兩種不同的運行環境會導致水質的差異，哪些因素會導致板式換熱器中污垢成分的不同，對傳熱系數的影響也不同。

3.3 設計的選型

（1）板型選擇。板式或波紋式應根據實際需要確定換熱場合。對于允許的壓降較大的情況，應選擇電阻較小的板類型，反之亦然。可移動或釬焊類型的選擇基于流體壓力和溫度。在確定板型時，不利的選擇是單板面積太小板，以免板數太多，板間速度太小，傳熱系數太低。這個問題應該引起更多的重視。

（2）流量和流道的選擇。該過程指的是板式換熱器中一組平行的流道，它們與介質的流向相同，流動路徑是指板式換熱器中兩個相鄰板形成的介質流動通道。通常，幾個流動通道并聯或串聯連接，以形成冷熱介質通道的不同組合。應根據傳熱和流體阻力計算工藝組合，以確定工藝條件。使冷熱水流道的對流換熱系數相等或相近，以達到最佳的換熱效果。由于傳熱表面兩側的對流傳熱系數相等或接近，因此傳熱系數較大。雖然板式換熱器板與板之間的流量不相等，但是在計算傳熱和流體阻力時，是根據平均流量來計算的。

4 具體的解決措施

4.1 重新核算換熱面積、增加板片

增加傳熱面積是提高板式換熱器傳熱效果使用最多、最簡單的一種方法。考慮污垢和雜質對換熱器的影響，按照實際供熱面積重新核算換熱器的換熱面積，對換熱面積不足的換熱器單臺增加20%～30%的板片數量,兩臺以上的換熱器以其中一臺停用時另一臺保證75%的供熱負荷為標準,及時補充板片,以確保足夠的有效換熱面積。

4.2 板換加裝反沖洗裝置

在換熱器進出口與閥門間加裝泄水閥門和短接,通過閥門切換，利用系統外的清潔水對換熱器進行高壓反沖洗，將板片上的泥垢等雜物沖洗掉,以減小污垢的熱阻，提高換熱效率，同時減少板換的拆洗頻次、節省人工和膠條更換等維護費用。

4.3 換熱站二次側加裝水處理設備

以前個別換熱站內曾試驗加裝過電子除垢儀等水處理設備，但由于種種原因效果不明顯。換熱站內加裝水處理設備勢在必行，這既是減少管道、板換結垢，滿足熱計量系統對二次網水質的要求外，也為混水供熱技術的應用創造條件利用新建換熱站的契機，試驗加裝多種水處理設備,同時做好試驗數據積累、水質處理結果對比和經濟運行效果分析，最終選擇出適合的高效水處理設備。

4.4 嚴格執行換熱器管理制度

為掌握好板換的清洗時機，建立換熱器運行參數工藝卡片制度，隨時監測換熱器一次側、二次側壓降及二次側供水溫度與一次側回水溫度的變化情況，督促各供熱公司及時清洗換熱器;同時健全設備維護和檢修卡片，嚴格按照每臺換熱器設計夾緊尺寸安裝板片。

對結垢不嚴重的板片采用高壓水槍進行清洗，減輕酸洗過程中酸液對板片保護膜及膠條的腐蝕,節約檢修維護費用。同時為防止住戶盜用供暖用水及管道管件腐蝕，在二次側水中添加染色劑或阻垢藥劑;并化驗地下水和自來水與黏性藥劑發生反應產生雜物的問題，盡量選擇無黏性的藥劑以防止其附著在換熱器板片上。

4.5 加強換熱站內參數調整

供熱系統是一個密閉的循環系統，換熱器二次側實際流量的大小取決于循環泵的實際流量，即由二次網管路特性曲線與循環泵特性曲線的交匯點決定的。通過換熱站內循環泵變頻調整,可以減小循環泵的實際流量，以保證換熱器一次、二次側流量的合理匹配。但隨著循環泵頻率降低，循環泵的實際揚程也隨之降低，為保證二次網末端的住戶正常供熱，需要整個二次管網進行再次平衡調整。

5 結語

綜上所述，板式換熱器是一種高科技，先進，高效的設備。 采用拆裝維修的方法，有助于及時發現并解決相應的故障問題。 但是，根據板式換熱器的結構特點和維護要求，只有細心的工作才能保證維護過程的順利完成，從而保證板式換熱器的穩定運行。