板式換熱器運(yùn)行故障原因及排除方法

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)。總體上來看,實(shí)際應(yīng)用效果良好,但是也存在著一些問題。供熱系統(tǒng)大多采用間壁式換熱器，板式換熱器即屬于這種類型。板式換熱器運(yùn)行一段時間后，傳熱效率會有所下降。
在換熱器中，冷、熱流體分別在固體壁面的兩側(cè)流過，熱流體的熱量主要以對流方式傳給壁面，經(jīng)過壁面導(dǎo)熱再傳給冷流體。為了強(qiáng)化傳熱效果，冷熱流體常采用逆流傳熱方式。換熱器通常在穩(wěn)態(tài)下工作，其傳熱方程見文獻(xiàn)［１～３］，換熱器內(nèi)冷熱流體溫度沿程變化見圖１。
正常情況下，冷流體出口溫度接近或超過熱流體出口溫度，但在實(shí)際運(yùn)行中，往往由于換熱器故障出現(xiàn)冷熱流體溫度不正常現(xiàn)象。換熱器故障主要表現(xiàn)為：情況１，熱流體出口溫度達(dá)到冷流體出口溫度的１．１倍以上，不符合逆流傳熱規(guī)律；情況２，冷熱流體出口溫度接近且均偏低。
２　原因分析及排除方法
①　情況１
當(dāng)熱流體出口溫度達(dá)到冷流體出口溫度的１．１倍以上時，說明換熱器已經(jīng)結(jié)垢，污垢層構(gòu)成了附加導(dǎo)熱熱阻，影響傳熱效果。
某區(qū)政府熱力站的供熱面積為４×１０４ｍ２，供熱能力為２．８ＭＷ，換熱器已使用１０ａ。２００５年冬季，發(fā)現(xiàn)該換熱器出現(xiàn)了情況１中的問題，運(yùn)行參數(shù)為：一次側(cè)進(jìn)口溫度為７０℃，出口溫度為６５℃；二次側(cè)進(jìn)口溫度為４２℃，出口溫度為４５℃。此時，換熱器一次側(cè)閥門全開，已無法正常調(diào)節(jié)。隨著室外溫度降低，該熱力站已不能滿足供熱需求。另一座同樣規(guī)模熱力站的換熱器運(yùn)行參數(shù)為：一次側(cè)進(jìn)口溫度為７０℃，出口溫度為４４℃；二次側(cè)進(jìn)口溫度為４１℃，出口溫度為４８℃。此時，換熱器一次側(cè)閥門未全部打開，還有調(diào)節(jié)余地。
將換熱器拆開，發(fā)現(xiàn)板片表面結(jié)垢，而且表面有泥層（管道施工時帶入），結(jié)垢層厚度約１ｍｍ。除垢、清洗后，傳熱效果明顯改善，具體運(yùn)行參數(shù)為：一次側(cè)進(jìn)口溫度為７０℃，出口溫度為４５℃；二次側(cè)進(jìn)口溫度為４１℃，出口溫度為４９℃。此時，一次側(cè)閥門處于半開狀態(tài)，恢復(fù)正常調(diào)節(jié)。
②　情況２
出現(xiàn)情況２時，可以判定熱流體流量偏小，不能充分加熱冷流體，冷流體溫度不能繼續(xù)提高。導(dǎo)致這種情況的原因為換熱器堵塞和換熱器一次側(cè)進(jìn)水管存在氣堵。
某地稅局熱力站換熱器正常運(yùn)行的運(yùn)行參數(shù)為：一次側(cè)進(jìn)口溫度為７０℃、出口溫度為４５℃，二次側(cè)進(jìn)口溫度為４１℃，出口溫度為４９℃。出現(xiàn)異常時的運(yùn)行參數(shù)為：一次側(cè)進(jìn)口為７０℃，出口溫度為３２℃，二次側(cè)進(jìn)口溫度為２８℃，出口溫度為３３℃。將換熱器拆開，發(fā)現(xiàn)換熱器一次側(cè)通道大部分被雜物堵住，流通面積已經(jīng)很小。將換熱器進(jìn)行反沖洗，并清洗除污器后，運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)正常，這屬于換熱器堵塞的情況。
廣川熱力站換熱器出現(xiàn)的故障現(xiàn)象與上述某地稅局熱力站相同，但清洗換熱器和除污器后，收效并不明顯。觀察現(xiàn)場管道布置發(fā)現(xiàn)：一次水進(jìn)站后，管道上升，然后再下降進(jìn)入換熱器，管道在站內(nèi)出現(xiàn)了π型彎，而此處只有一塊壓力表，無放氣閥門。將壓力表卸下，打開表彎上的旋塞閥放氣，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)存在大量空氣。放氣約１５ｍｉｎ后，一次水逐漸進(jìn)入換熱器，一次側(cè)出水溫度逐漸提高，二次側(cè)溫度隨之提高，供熱恢復(fù)正常，這屬于一次側(cè)進(jìn)水管存在氣堵的情況。
根據(jù)以上情況，我們采取了如下措施：加強(qiáng)施工管理，防止施工中雜物進(jìn)入管道；在一次側(cè)進(jìn)水管高點(diǎn)安裝放氣閥；在運(yùn)行操作中，經(jīng)常放氣。板式換熱器在使用過程中，無論是板片發(fā)生變形、裂紋、穿孔，還是墊片發(fā)生老化、斷裂，都需要及時更換。滑線萬一使用現(xiàn)場沒有足夠的備件，而換熱設(shè)備既無備用臺份，又不能停機(jī)時，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場的簡便處理。現(xiàn)場簡便處理的方法是將損壞的板片和發(fā)生生物安全柜滲漏的板片成對地抽出（A板+B板），如果數(shù)量不太多，減少的流道數(shù)也不多，組裝后繼續(xù)使用，對生產(chǎn)影響不是很大。

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