板式換熱器密封件的性能分析和保養(yǎng)維護(hù)

劉剛 趙林 趙海

板式換熱器具有換熱效率高、物料流阻損失小、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、溫度控制靈敏、操作彈性大、裝拆方便、使用壽命長等特點(diǎn),是目前國內(nèi)最先進(jìn)的高效節(jié)能換熱設(shè)備。可處理的物料非常廣泛,目前在城市集中供熱及熱能回收工程中被大量采用。為了保證其正常運(yùn)行,延長關(guān)鍵部件的使用壽命,了解掌握板式換熱器密封件出現(xiàn)的故障及其產(chǎn)生原因和處理方法顯得尤為重要。

1 板式換熱器

1.1 結(jié)構(gòu)原理

板式換熱器是由許多波紋形的傳熱板片,按一定的間隔,通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設(shè)備。板片組裝時(shí),兩組交替排列,板與板之間用粘結(jié)劑把橡膠密封板條固定好,其作用是防止流體泄漏并使兩板之間形成狹窄的網(wǎng)形流道,換熱板片壓成各種波紋形,以增加換熱板片面積和剛性,并能使流體在低流速成下形成湍流,以達(dá)到強(qiáng)化傳熱的效果。板上的4個(gè)角孔,形成了流體的分配管和泄集管,兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道,形成逆流或并流通過每個(gè)板片進(jìn)行熱量的交換。

1.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1)高效節(jié)能。其換熱系數(shù)在3 000 Kcal/(m2?℃?h)～4 500 Kcal/(m2?℃?h),比管殼式換熱器的熱效率高3倍～5倍。2)結(jié)構(gòu)緊湊。板式換熱器板片緊密排列,與其他換熱器類型相比,板式換熱器的占地面積和占用空間較小,面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。3)容易清洗,拆裝方便。板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊,因此拆裝方便,隨時(shí)可以打開清洗,同時(shí)由于板面光潔,湍流程度高,不易結(jié)垢。4)使用壽命長。板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制,可耐各種腐蝕介質(zhì),膠墊可隨意更換,并可方便拆裝檢修。5)適應(yīng)性強(qiáng)。板式換熱器板片為獨(dú)立元件,可按要求隨意增減流程,形式多樣;可適用于各種不同工藝的要求。6)不串液。板式換熱器密封槽設(shè)置泄液液道,各種介質(zhì)不會(huì)串通,即使出現(xiàn)泄露,介質(zhì)總是向外排出。

2 板式換熱器密封件性能特點(diǎn)

2.1 彈性密封墊

板式換熱器各個(gè)板式散熱片之間進(jìn)行密封的彈性密封墊是一種易損件,并且在自然條件下也是一種易于老化的零件,它的使用壽命對(duì)于板式換熱器的使用壽命有著重要的影響。如果這些密封熱硬化了,失去了原有的彈性,則可導(dǎo)致?lián)Q熱器無法正常工作。

1)彈性密封墊常用的類別規(guī)格和性能規(guī)格見表1,表2。

表1 板式換熱器彈性密封墊常用規(guī)格

表2 板式換熱器常用彈性密封墊材質(zhì)及耐溫范圍

2)影響彈性密封墊使用壽命的重要因素。換熱器的工作方式(連續(xù)的還是不連續(xù)的);散熱的介質(zhì)和使用的清潔劑的腐蝕性;最高工作溫度;最高工作壓力;由于過大的壓力和不均衡的壓力而使彈性密封墊的應(yīng)力較大;自然老化等。

3)換熱器密封性能調(diào)節(jié)。彈性密封墊的軟化與壓力和溫度有關(guān),當(dāng)密封墊失去彈性后,換熱器會(huì)出現(xiàn)滴漏。在某些產(chǎn)品中,為了解決因密封墊老化而引起的滴漏現(xiàn)象,允許對(duì)換熱器進(jìn)行密封性能調(diào)節(jié),即再次擰緊組合板式換熱器的螺栓,調(diào)節(jié)各個(gè)換熱器之間的彈性密封墊的壓緊力,解決滴漏問題。在有這種功能的換熱器的銘牌上,一般都給出了允許最大和最小應(yīng)力。對(duì)于新的換熱器片組,應(yīng)使用最小的允許應(yīng)力進(jìn)行連接固定。視每組換熱器片的數(shù)量多少,可以一次或者多次調(diào)整換熱器的擰緊力,每次擰緊時(shí),可以將螺母擰進(jìn)去3 mm,并在擰緊過程中始終注意調(diào)節(jié)片的應(yīng)力情況,而且,只允許對(duì)無工作壓力的換熱器,在室溫條件下進(jìn)行擰緊力的調(diào)整,防止滴漏。

對(duì)于在銘牌中沒有給出應(yīng)力調(diào)節(jié)范圍的板式換熱器,一般在零件圖中給出了應(yīng)力數(shù)值,在擰緊這類板式換熱器時(shí),擰緊力矩?zé)o論如何不應(yīng)低于圖紙規(guī)定的數(shù)值。

2.2 密封件的固定

1)非粘結(jié)密封。免粘膠墊在高溫條件下,由于不存在膠對(duì)板片的腐蝕,可提高板式換熱器使用壽命1倍～2倍。免粘膠墊維修方便,不需粘結(jié),減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了維修成本。同時(shí),免粘膠墊防止了膠墊在槽中的滑動(dòng),可提高使用壓力6 kg左右。

密封操作程序第一步是對(duì)準(zhǔn),將密封圈放置到位;第二步是放入,使密封圈正確地進(jìn)入密封槽中;第三步是壓緊,在密封槽中,有橫截面逐漸減小的槽形結(jié)構(gòu),以便使密封圈正確定位。

2)粘結(jié)式密封。在進(jìn)行粘結(jié)之前,應(yīng)使用蒸汽氣流徹底地清除粘結(jié)面殘留的粘結(jié)劑和殘留的密封墊。對(duì)于調(diào)和式密封膠粘結(jié)來講,必須用火燒盡板式換熱器結(jié)合面上的殘留粘結(jié)劑和殘留密封墊。在大批量進(jìn)行粘結(jié)時(shí),應(yīng)準(zhǔn)備冷凍密封件的液氮池,準(zhǔn)備好為帶有密封墊的板式換熱器進(jìn)行干燥處理的加熱爐,加熱溫度應(yīng)達(dá)160℃。

板式換熱器的結(jié)合面應(yīng)使用化學(xué)清潔劑清理,例如利用丙酮。同樣,也必須利用化學(xué)清潔劑清除粘結(jié)在密封墊上的軟化劑和防粘連涂層。將粘結(jié)劑涂抹在各個(gè)粘結(jié)結(jié)合面的中部。視密封墊的寬度,粘結(jié)劑的寬度約為一根火柴的寬度,然后用毛刷將粘結(jié)劑在整個(gè)粘結(jié)表面涂抹均勻,以便充分利用整個(gè)結(jié)合面。根據(jù)粘結(jié)劑的種類不同,等待一定的通風(fēng)干燥時(shí)間,然后放入密封墊,將各個(gè)板式換熱器疊放在一起,用拉緊螺桿拉緊,或者用重物壓放在疊放的換熱器組上。根據(jù)粘結(jié)劑的種類不同,硬化時(shí)間約為8 h～20 h。對(duì)于調(diào)和式粘結(jié)劑,則必須進(jìn)行螺桿拉緊和爐內(nèi)加熱硬化。

2.3 設(shè)備清理和清潔

通常,人們是通過設(shè)備停車?yán)鋮s過程中的滴漏來發(fā)現(xiàn)換熱器密封件失效的,有些板式換熱器具有二次調(diào)節(jié)的功能,允許在出現(xiàn)小量滴漏時(shí)可以再次將換熱器片組擰緊。從而增加各個(gè)密封墊之間的應(yīng)力,短時(shí)間內(nèi)解決滴漏現(xiàn)象。在新組裝的換熱器中,可以使用較大的組合長度尺寸,當(dāng)出現(xiàn)滴漏后,再擰緊各組板式換熱器,使用較長的組合長度尺寸。最大組合長度尺寸和最小組合長度尺寸一般都可在熱交換器的銘牌中看到。需注意的是,不能小于最小組合長度尺寸。當(dāng)組合后的換熱器達(dá)到最小組合長度尺寸仍出現(xiàn)滴漏時(shí),說明密封墊需要更換了。

3 橡膠密封件更換技術(shù)

3.1 密封件更換

1)回用性能的檢驗(yàn)和檢測。在懷疑有銹蝕的情況下對(duì)換熱器及管道的壁厚進(jìn)行檢查。

2)清除老化的密封件,根據(jù)不同的污垢,采用酸、堿進(jìn)行化學(xué)清洗,被清洗零部件的表面不會(huì)受到化學(xué)介質(zhì)(例如汽油)的腐蝕侵害。

3)在進(jìn)行化學(xué)清洗之后,用高壓吹凈裝置徹底地清除殘留在板式換熱器等表面的化學(xué)介質(zhì)。

4)各換熱器板涂以熒光測試劑,在紫外光的照射下檢查是否有細(xì)小的裂紋和腐蝕孔,并重新清洗干凈。另外,還要著重檢查密封槽的情況,必要時(shí)進(jìn)行修整。

5)對(duì)于粘結(jié)式密封墊,將徹底清除殘留的物質(zhì),使用調(diào)和式粘結(jié)膠重新粘結(jié),重新組合的換熱器片組在專用夾具中夾緊,使粘結(jié)劑固化;在保溫爐中加熱保溫,以達(dá)到最佳的粘結(jié)效果。對(duì)于非粘結(jié)式密封墊,則采用不同的裝置將密封墊固定在散熱片中。

6)對(duì)各個(gè)板式散熱片的粘結(jié)位置和粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),按安裝順序進(jìn)行分類,然后對(duì)板式散熱片組進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的組裝。

3.2 特殊處理

如果沒有備用的密封墊,必須從整個(gè)板式換熱器組中取下受損密封墊兩側(cè)的散熱片,然后對(duì)剩余散熱片的密封墊結(jié)合面進(jìn)行檢查。在考慮重新組合的換熱器組的應(yīng)力和尺寸的條件下,重新進(jìn)行加壓緊固。必須嚴(yán)格按照使用說明書中的要求安裝剩余的換熱器片,為了保證剩余的換熱器有足夠的應(yīng)力以抵抗負(fù)載,必須將原來各片允許承受的應(yīng)力乘以原來的換熱器片數(shù),所得的積再除以當(dāng)前剩余換熱器的片數(shù),得到現(xiàn)在每個(gè)換熱器片必須承受的組裝應(yīng)力數(shù)值。

4 結(jié)語

板式換熱器是供熱設(shè)備中熱交換技術(shù)中的關(guān)鍵部件,密封件是板式換熱器的關(guān)鍵部件。板式換熱器的工作溫度實(shí)質(zhì)上就是密封墊片能承受的溫度,板式換熱器的工作壓力也受密封墊片制約。在使用過程中會(huì)出現(xiàn)一些問題,尤其是它的密封件,需要分析和掌握其性能,并進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù),這已經(jīng)成為供熱企業(yè)技術(shù)人員不斷提升的工作項(xiàng)目。

[1]楊崇麟.板式換熱器工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

[2]程寶華.板式換熱器及換熱裝置技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[3]GB 50176-1993,城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB 50019-2003,采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]GB 50176-93,民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范[S].