東營地區(qū)換熱器清洗除垢技術(shù)應(yīng)用情況簡析

高中顯（勝利石油管理局有限公司新能源開發(fā)中心，山東 東營 257000）

1 換熱器應(yīng)用及結(jié)垢分析

1.1 油田采出水余熱利用及結(jié)垢情況

油田認真踐行綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念，全面實施綠色企業(yè)行動計劃，持續(xù)提升清潔生產(chǎn)水平。2013 年以來，大力發(fā)展污水余熱供暖、余熱代油代氣項目，累計實施各類余熱開發(fā)項目18個，取得了非常好的節(jié)能減排示范效應(yīng)。

通過現(xiàn)場調(diào)研，余熱開發(fā)主要采用換熱取熱的方式，結(jié)合站場實際，使用板式換熱器、管殼式換熱器進行換熱提溫，目前油田再用換熱器約150臺∕套左右，型號一般為鈦板或316L。油田污水礦化度高，含油、懸浮、細菌等均會導(dǎo)致油田污水在換熱器的結(jié)垢堵塞，降低換熱效率，增加項目運行成本。油田采出水一般產(chǎn)生的垢主要為軟垢和生物垢，附著在換熱器壁上，清洗難度大。油田實施的項目設(shè)計有反沖洗功能，每1-2個月時間通過反沖洗延長換熱器拆洗周期。因此，調(diào)研18個場站情況統(tǒng)計結(jié)果顯示：余熱供暖項目換熱器清垢周期每年一次，一般在供暖季結(jié)束時實施；余熱代油代氣項目一般每月反沖洗一次，結(jié)合進出水壓力情況，每半年左右拆除清洗一次。

1.2 地熱井開發(fā)利用及結(jié)垢情況

東營市全市共有地熱井161口，地熱水主要用于供暖，少數(shù)用于理療、溫水養(yǎng)殖。年均地熱水總開采量約為2000 萬立方米。東營地區(qū)地熱主要開發(fā)層位為館下段和東營組，取水段埋深 1000-3000 米，地熱水礦化度較高，一般1.5-2g∕l；出水溫度高，一般50-90 攝氏度；取水量大，一般80-100 方∕小時。在地熱項目供暖過程中受地熱水因溫度、壓力、PH 值等的變化影響，容易在地熱系統(tǒng)中結(jié)垢，堵塞板換、管道、熱儲層，降低換熱效率，增加回灌壓力，嚴重影響地熱項目的高質(zhì)量運行。

經(jīng)過前期調(diào)研走訪，目前東營市地熱供暖商主要有海利豐、明慧地熱、明合地熱等幾家供熱公司，在運行地熱井近200口，建有供熱站點100 余個，目前正運行的板式換熱器300 余臺。東營地區(qū)地熱水礦化度高，在地熱開發(fā)過程中換熱器結(jié)垢現(xiàn)象極為普遍，尤其部分區(qū)域地熱采出水礦化度高達3g∕l以上，換熱器結(jié)垢現(xiàn)象更為明顯。

由于采暖季期間地熱水流量大、流速快，主要以硬垢、化學反映垢、腐蝕污垢為主，有少量的微生物垢，一般表現(xiàn)為污垢呈現(xiàn)“巧克力”形態(tài)，晾曬一段時間后變?yōu)榧毿☆w粒。通過調(diào)研，東營地熱供暖周期四個月，地熱開發(fā)利用項目的常規(guī)換熱器清洗周期為1 次∕采暖季，高礦化度的區(qū)域達到3-4 次∕采暖季，換熱器的頻繁清洗給地熱供暖商增加了較高的運行成本，同時對設(shè)備存在不同程度的損壞，導(dǎo)致開發(fā)運行成本繼續(xù)增高。

1.3 其他換熱器應(yīng)用及結(jié)垢情況

東營市集中供熱面積達到5800萬平方米，城市主要以熱電聯(lián)供和區(qū)域鍋爐房供暖方式為主。主城區(qū)一般采取三級換熱方式供暖，換熱器應(yīng)用非常普遍，型號主要為316L型板式換熱器。經(jīng)過調(diào)研，東營地區(qū)集中供暖使用的換熱器清洗周期為1次∕采暖季，主要采取人工機械清洗的方式進行拆除清洗。

2 目前市場換熱器除垢技術(shù)對比分析

換熱器清洗行業(yè)按照清洗原理分為三種方式：人工機械清洗、化學清洗和低頻波導(dǎo)除垢技術(shù)方法。按照設(shè)備是否運行分為在線清洗和非在線清洗。由于目前沒有高效的清洗方式，目前東營地區(qū)一般采用人工機械清洗的方式，為非在線清洗。但長期以來傳統(tǒng)的清洗工藝及處理方法：如機械方法（刮、刷）、高壓水、化學清洗(酸洗)、阻垢等等，在不能有效解決問題的同時容易對設(shè)備本身以及人體、環(huán)境造成嚴重損害。

2.1 人工機械清洗

人工機械清洗一般需要拆開換熱器，由人工采用強力清洗法或者軟機械清洗法清洗。強力清洗法，如噴水清洗、噴汽清洗、噴砂清洗、刮刀或鉆頭除垢等；軟機械清洗，使用如鋼絲刷清洗和膠球清洗等（見下圖）。

東營地某換熱器機械除垢現(xiàn)場照片

機械除垢方式運行簡單，粗放，需要較高的人工成本，對換熱器壓片及換熱片機械損壞較為嚴重，影響換熱器的運行壽命周期。

2.2 化學清洗

東營地區(qū)地熱水含鹽量大，一般以碳酸鈣垢為主，夾少量其他物質(zhì)的垢，因此市場一般采用酸性清洗劑，由于目前安全環(huán)保形勢嚴峻，換熱器除垢廠家一般采取無機酸進行清洗。

清洗方式分為兩種，一種是拆除換熱片后將換熱片放置入配有無機酸性溶劑的容器中，浸泡一段時間后用清水清洗；另一種方式是利用反沖洗設(shè)備將無機酸性溶劑注入換熱器中，反映一段時間后進行反沖洗，排出廢液。

利用酸性溶液進行換熱器清洗，一是對操作人員產(chǎn)生影響，稍有不慎容易受到傷害；二是酸性試劑對換熱器產(chǎn)生腐蝕和晶間腐蝕破裂，降低換熱器壽命；三是廢液容易污染環(huán)境，產(chǎn)生安全環(huán)保隱患。

2.3 低頻波導(dǎo)除垢技術(shù)

低頻波導(dǎo)節(jié)能清潔技術(shù)基本原理是改變導(dǎo)致管垢形成的物理分子結(jié)構(gòu)，運用磁力復(fù)合波紋來改變周圍環(huán)境條件以粉碎電離子間的鍵，令它們合成穩(wěn)定的非管垢物質(zhì)。該項技術(shù)核心是一個調(diào)制低頻信號發(fā)生器和波導(dǎo)體系，采用獨特的集成電路和信號處理技術(shù)，產(chǎn)生一種復(fù)雜頻率的低頻調(diào)制信號（3-12KHZ），將該調(diào)制信號加在作為波導(dǎo)系統(tǒng)的被清洗物件的管道上，在管道內(nèi)部產(chǎn)生一個分子力動態(tài)干擾場（ADDMF 信號場），作用于管道中的流體和溶于其中的溶鹽分子，產(chǎn)生一種核化效應(yīng)處理流體，使流體中成垢物質(zhì)在波導(dǎo)作用下，其物理形態(tài)和化學性能發(fā)生一系列變化，使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成積垢。

2018 年在東營新邦明匯地熱站現(xiàn)場板式換熱器JT80-15-10 設(shè)備上安裝OP-1-8 型低頻波導(dǎo)除垢儀經(jīng)過現(xiàn)場試驗，取得了較好的應(yīng)用效果，計算清洗后換熱效率達到98%以上。

該項技術(shù)具有以下優(yōu)勢：除垢防垢同步；低功耗，運行費用低；安全可靠；自動化程度高；清潔環(huán)保：除垢、防垢全過程中不需要使用任何化學藥劑，無腐蝕、無干擾、無污染，無輻射，對環(huán)境無污染，對操作人員及換熱設(shè)備無損害；可以在線清洗，不影響設(shè)備運行。

3 結(jié)論及建議

（1）換熱器結(jié)垢會導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低，運行成本加大，采用合理的除垢方式有利于提高地熱開發(fā)效率和效益[4]；

（2）目前東營地區(qū)地熱開發(fā)換熱器除垢方式主要有三種，綜合考慮除垢方式對換熱器設(shè)備、操作人員、環(huán)境影響等因素，建議采用低頻波導(dǎo)除垢技術(shù)，除垢防垢一體化，實現(xiàn)長效在線防垢，提高換熱效率，改善傳熱設(shè)備使用條件，降低運行成本，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

（3）現(xiàn)在東營地區(qū)換熱器除垢方式相對粗放，大多沒有開展換熱器污垢檢測分析，對垢樣成分及結(jié)構(gòu)機理缺乏系統(tǒng)的研究，結(jié)垢對換熱器換熱效率的降低情況也缺乏科學系統(tǒng)的分析，制約了換熱器清洗的質(zhì)量。