板式換熱器常見故障簡析及防護措施

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)、質量輕、拆卸方便、便于維修，同時熱損失小(熱回收率可達90%以上)，不需保溫，主要應用于水—水換熱系統(tǒng)。所以在集中供熱系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

1 板式換熱器的結構

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，當冷熱介質在波紋形成的特殊流道中通過時，在流速的作用下發(fā)生湍流(雷諾數(shù)R0約為200)，由傳熱學原理可知，當流體為湍流流動時，可以破壞流體的邊界層，減少界面上的熱阻，強化傳熱效果。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。在熱力站運行中，一次網(wǎng)的熱介質與二次網(wǎng)的冷介質在流道內(nèi)逆向對流傳熱，熱介質將熱能傳遞給板片，板片將熱能傳遞給板片另一側的冷介質，從而達到冷介質溫度升高后給熱用戶供熱的目的。

圖1 板式換熱器結構

2 板式換熱器的常見故障

新投運的板式換熱器若達不到工藝要求，則應檢查設計參數(shù)、設計計算及安裝工藝等是否正確，再決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)過一段時間運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，介質出口溫度上升或下降問題時，為保證換熱器的熱效率則應從以下幾方面分析及防護。

2.1 內(nèi)漏

內(nèi)漏是指換熱器內(nèi)介質由于某種原因由高壓側向低壓側滲漏。

1)產(chǎn)生原因。

a.板片泄漏槽處有滲漏現(xiàn)象，導致介質中的有害物質腐蝕板片，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力和裝配中夾緊尺寸過小造成應力腐蝕。c.運行條件不符合設計要求。

2)防護措施。

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的加緊尺寸要嚴格遵守設計要求，不能一味地夾緊。c.調整運行參數(shù)，使其達到設計值。

2.2 外漏

外漏是指換熱器內(nèi)部的介質向外部空間的滲漏。

1)產(chǎn)生原因。

a.夾緊尺寸不符合設計值、各處夾緊尺寸不均勻(各處偏差不應大于3 mm)或者夾緊螺栓松動。

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等污物。

c.板片發(fā)生變形或者密封區(qū)域有裂紋。

2)防護措施。

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

夾緊尺寸A值的計算:

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 分別為不同型號的板間距;0.5 mm為板片厚度。

b.在外漏部位做好標記，再打開換熱器更換墊片或者清潔板面。

c.打開換熱器，對變形部位進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生產(chǎn)產(chǎn)生太大的影響，待有備用時再重新組裝。

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，換熱面積過小導致板間流速過大。

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

2)防護措施。

a.進行酸洗。加強管理二次網(wǎng)水質質量，嚴格把關，按設計水質進行軟化?；蛘邔τ谑亢苄〉臒崃φ究刹捎靡谎a二的補水方式。

b.當確定為換熱面積過小導致壓降增大時，可按設計值進行核算后拆除部分板片。

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

2.4 介質出口溫度上升或下降

1)產(chǎn)生原因。

a.一次側溫度低或者流量不足導致二次網(wǎng)出口溫度偏低。

b.并聯(lián)運行的多臺換熱器間流量分配不平衡，導致各個換熱器出口溫度不一致。

c.換熱器內(nèi)結垢現(xiàn)象嚴重，使得換熱能力大打折扣。

2)防護措施。

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.通過調節(jié)一次側熱進或者熱出閥門來平衡并聯(lián)各臺換熱器的流量。

c.通過化驗人員嚴格把關，提高冷熱介質的水質質量，減少結垢現(xiàn)象的發(fā)生，通過酸洗，反沖等方式清理污垢。

3 結語

新投運的熱力站內(nèi)換熱器在試運行前，應對站內(nèi)管道進行沖洗，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。

當熱力站出現(xiàn)停電、跑水等其他運行故障時，應關閉一次網(wǎng)供回水閥門，以防換熱器單側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很長時間(比如停暖的夏季)，應將換熱器內(nèi)部通過疏水閥放空，并根據(jù)實際情況進行清洗。