CN109341408A

CN109341408A - 板式换热器整体清洗方法

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Publication number: CN109341408A
Application number: CN201811189718.4A
Authority: CN
Inventors: 孙永庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: CN109341408B

Abstract

本发明提供了板式换热器的整体清洗方法，属于换热设备清洗技术领域，解决了现有板式换热器清洗时必须拆机，操作繁琐的问题。本发明提供一种板式换热器整体清洗方法，包括第一次物理清洗、化学清洗、第二次物理清洗、钝化等多个步骤，无需拆开换热器即可完成清洗过程，且清洗效率高，清洗效果好，清洗效果等同于传统的拆开清洗方法。使用自制的清洗剂对换热器内部管道进行化学清洗，对环境污染小，且能够有效避免清洗时换热器内部容易被腐蚀等问题。本发明中将物理清洗与化学清洗相结合，能够对换热器内部的浮垢、水垢和锈垢起到彻底清洁的目的，清洗效果好，且省时省力，解决了传统板式换热器清洗时必须拆板的难题。

Description

板式换热器整体清洗方法

技术领域

本发明涉及换热设备清洗技术领域，具体涉及板式换热器的整体清洗方法。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。

换热器在运行时通过水或其他介质，其中溶解的各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等很容易达到饱和状态而从水中结晶析出，牢固的附着在换热表面上，因此内壁会结水垢、水锈等物质，影响换热器的换热效果，需要定期或不定期对换热器进行清洗。对于大型办事换热器而言，拆开清洗非常不便，目前常规清洗方式主要有两种：

一是机械清洗，常用是高压水清洗，利用高压清洗机将水加压到300-1000多公斤，对换热器管内壁进行清洗，这种清洗方式水压高人员难以操作，且只适合于管壳式换热器的清洗。板式换热器管道的结构较为复杂，这种清洗方式也不能达到预期的清洗效果，通常仍需要将板式换热器拆开，进行单板清洗。

二是常规化学清洗，是用化学方式配备酸性化学清洗剂灌入换热器内部实行侵泡循环清洗，清洗时需要大量的酸性清洗剂，因为这些清洗剂都是化学品(如盐酸、硫酸和缓蚀剂等)配置而成，达到换热器清洗效果，在清洗水垢的同时，金属也会遭到腐蚀，换热器清洗完毕后这些清洗剂需要用碱进行中和达到排放标准才能排放，这样大量的化学品不但浪费而且还会对环境影响，或者拆开板式换热器，将拆下的板先放在酸液槽中进行浸泡以达到清洗效果，但这样清洗过程较为复杂且效率太低。

中国专利文献CN104233329B公开了一种换热器化学清洗方法，包括如下步骤：(1)在冷却系统停机状态下，对换热器进行配管，在配管外接配液槽和清洗泵，形成封闭系统，实现泵循环清洗；(2)把分散螯合剂和剥离剂混合的浸泡液投加到步骤(1)的封闭系统中，浸泡换热器，浸泡时间为1小时；(3)根据换热器的材质，选择相应的酸和缓蚀剂投加到步骤(1)的封闭系统的浸泡液中形成清洗液，进行泵循环酸洗，并根据结垢的薄厚情况适当增减酸洗时间，酸洗时间为2～3小时；(4)将步骤(3)的清洗液用氢氧化钠调节pH为7左右，排放，冲洗，清洗完成。中国专利文献CN104233329B公开了一种反应堆换热器的物理化学混合清洗工艺，但其物理清洗时需要用到专用工具，包括钻头、钻杆等，操作过程较为复杂且容易损伤换热器，尤其从结构上来讲，不适合于板式换热器的清洗。

综上所述，现有技术中的换热器清洗方法均存在清洗不彻底，且清洗时换热器内部容易腐蚀等问题，尤其对于板式换热器而言，由于结构的特殊性，通常仍需拆开进行清洗，耗时耗力，因此，如何提供一种更加高效的板式换热器整体清洗方法是亟待解决的问题。

发明内容

基于现有技术中的缺陷，本发明提供一种针对板式换热器设计的整体不拆机物理脉冲清洗和化学清洗相结合的清洗方法，以解决现有技术中板式换热器普遍存在的清洗不彻底，清洗时换热器内部容易被腐蚀的问题。

本发明提供的技术方案如下：一种板式换热器整体清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将待清洗的板式换热器接上清洗机入口和出口，形成可循环的回路；

步骤二：第一次物理清洗；

S1：在换热器入口处注入脉冲水流，对设备内的锈垢及淤结物进行冲击、震荡和剥落，打压到0.8-1.0Mpa；

S2：切换水流进出口方向对换热器再次进行清洗；

步骤三：化学清洗；

S1：将清洗剂从换热器进口打入，从换热器出口排出到清洗机的药剂箱中，在药剂箱中经过滤后再次从换热器进口打入，进行循环清洗；

S2：每循环30-40分钟后，切换清洗剂进出口方向再继续循环；所述清洗剂为有机酸、表面活性剂、缓蚀剂以及清水的混合物；

S3：将清洗完成的清洗剂去除杂质，滤掉沉积物后收集备用；

步骤四：第二次物理清洗，在换热器入口处注入脉冲水流，控制压力为0.8-1.0Mpa；

步骤五：从换热器入口处通入钝化剂，浸泡后排出；

步骤六：将废弃的钝化剂和上述S3中收集的清洗剂混合进行中和后排放。

优选地，所述步骤五中通入钝化剂后的浸泡时间为3-4h。

优选地，所述清洗剂按质量百分数计，包括：有机酸7％-9％、表面活性剂0.02-0.06％、缓蚀剂0.2％-0.5％，余量为水。

优选地，所述有机酸为马来酸-丙烯酸共聚物、羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基磷酸、氨基磺酸、柠檬酸、聚丙烯酸、富马酸、酒石酸、草酸中的至少一种。

优选地，所述表面活性剂为EDTA的二钠盐、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、K12A(十二烷基硫酸铵)、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

优选地，所述缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸。

优选地，所述缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的比例为1：0.5-1.5：0.4-0.6。

优选地，所述缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的比例为1：1.5：0.5。

优选地，所述钝化剂由0.8-1.2％的氢氧化钠和0.3-0.5％的氟化钠加水配置而成。

优选地，所述清洗剂配制时控制液体温度在55-65度，以保证药剂融化；所述循环清洗中需要控制清洗剂温度≤55度，控制pH在1.3-1.7，循环清洗时间2-3h。

优选地，当pH值大于1.7时，补充新的清洗剂控制pH在1.3-1.7。

优选地，所述步骤二和步骤四中脉冲水流的形成过程包括：以压缩空气为动力源，以水为清洗介质，由空压机送出的高压气流，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水锤和高速气水射流。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果如下：

(1)本发明提供的清洗方法能够实现对板式换热器的整体清洗，改变了以往设备内结垢及淤结物堵塞，只能把设备拆开，对单件(单片)酸液浸泡刷洗这种费时费力、劳动强度大、清洗效率低、费用高且不安全的做法，而且多次拆装造成板片间管道减小、阻力增大、电耗增加和板片接触点严重损伤，而缩短设备使用寿命。

(2)本发明提供的清洗方法包括物理清洗-化学清洗-物理清洗-钝化的步骤，能够实现对板式换热器的彻底清洗，物理清洗使用脉冲加压的方式进行。由于传统的板式换热器物理清洗方式必须将其拆开，并进行刷洗和高压水冲洗，清洗效率低下。本发明中物理清洗以压缩空气为动力源，以水为清洗介质，由空压机送出的高压气流，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水锤和高速气水射流，对设备内的锈垢及淤结物进行冲击、震荡和剥落。设备内形成的高速气水湍流，伴随设备内的砂石颗粒锈垢渣等硬性杂质，使设备内壁产生冲刷和喷砂效应，快速地将脱落的设备内锈垢和沉积物随水排出，比传统的物理清洗方式清除浮垢效果更好。本发明中将物理清洗与化学清洗相结合，能够对换热器内部的浮垢、水垢和锈垢，起到彻底清洁的目的，清洗效果好，且省时省力，解决了传统板式换热器清洗时必须拆板的难题。

(3)本发明提供的清洗方法中配置清洗剂时使用有机酸代替无机酸，可大大减轻酸雾蔓延对操作人员以及环境造成的危害，具体使用酸液为马来酸-丙烯酸共聚物、羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基磷酸、氨基磺酸、柠檬酸、聚丙烯酸、富马酸、酒石酸、草酸中的至少一种，清洗过程更加温和。

(4)本发明中使用缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸，配置比例为1：0.5-1.5：0.4-0.6，缓蚀剂与有机酸配合，能够对换热器管壁起到更好的保护作用。

(5)本发明中的清洗剂包括有机酸、表面活性剂(EDTA的二钠盐、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、K12A、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种)以及自制的缓蚀剂，在保证对换热器管内的水垢、锈垢进行彻底清洁的基础上，还能对换热器管壁起到更好的保护作用。

(6)本发明中清洗完成后使用钝化剂对换热器管道进行浸泡，使用氢氧化钠和氟化钠配置的钝化剂，能够对换热器管道起到更好的钝化保护作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明中所用清洗机可直接购买，用于与换热器管道形成循环回路，为板式换热器提供清洗液(包括清水和清洗剂等)，并在物理清洗时提供脉冲动力。

实施例1

本实施例提供的板式换热器整体清洗方法，包括如下步骤：

步骤二：第一次物理清洗；

S1：在板式换热器的入口管道上安装温度表，出口管道上安装温度表和压力表；用于随时监测液体温度，并分析每台板换的结垢堵塞情况、换热情况，具体调节水流压力和流速，并可用于观察清洗前后换热效果的对比；

S2：通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，对设备内的锈垢及淤结物进行冲击、震荡和剥落，打压到1.0Mpa，清洗时观察是否有板片腐蚀导致穿孔漏水情况；

S3：切换水流进出口方向对换热器再次进行清洗；

步骤三：化学清洗；

S1：把配制好的满足循环量的清洗剂从换热器进口打入，从换热器出口排出到清洗机的药剂箱中，进行循环清洗，清洗过程中控制清洗剂温度≤55度，控制pH在1.4-1.7，保证清洗更加充分；

S2：每循环40分钟后，切换清洗剂进出口方向再继续循环，循环清洗160分钟；

步骤四：第二次物理清洗，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，控制压力为1.0Mpa，以除去步骤三中换热器内残留的清洗液和/或水垢；

步骤五：从换热器入口处通入钝化剂，浸泡4h后排出；钝化剂由1％的氢氧化钠和0.4％的氟化钠加水配置而成；

步骤六：将废弃的钝化剂和步骤三中S3收集的清洗剂混合进行中和后排放。

本实施例中所用清洗剂为自制清洗剂，按质量分数计包括马来酸-丙烯酸共聚物4％，氨基三亚甲基膦酸2.5％，草酸2.5％，EDTA的二钠盐0.06％，缓蚀剂0.4％，余量为水。其中缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的摩尔比为1：1.5：0.5。配置时控制液体温度在60度，以保证药剂融化。

本实施例提供的清洗方法，首先通过第一次物理清洗除去浮垢，再使用上述清洗剂对换热器管道进行化学清洗，进一步除去管道内水垢，再通过第二次物理清洗除去换热器内残留的清洗液和/或水垢，防止酸液腐蚀换热器，随后再对换热器进行钝化，进一步防止换热器清洗后锈蚀，并且将钝化剂和清洗剂中和后排放，对环境污染较小。并且本实施例使用特殊的清洗剂对换热器管道进行清洗，使用有机酸进行清洗，通过马来酸-丙烯酸共聚物、氨基三亚甲基膦酸和草酸形成的复合酸对管道内水垢、锈垢能有较好的清洗效果，并且有机酸较为温和，能够防止换热器管道锈蚀。

使用本实施例提供的清洗方法清洗后，板式换热器内水垢、锈垢等结垢的整体清洁程度达到98％以上，光亮如新，且由于使用了特定的钝化剂和缓蚀剂，清洗后不锈钢板片腐蚀速率0.28g/m²h，腐蚀速率非常低。

实施例2

本实施例提供的板式换热器整体清洗方法，包括如下步骤：

步骤二：第一次物理清洗；

S2：通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，对设备内的锈垢及淤结物进行冲击、震荡和剥落，打压到0.8Mpa，清洗时观察是否有板片腐蚀导致穿孔漏水情况；

S3：切换水流进出口方向对换热器再次进行清洗；

步骤三：化学清洗；

S1：把配制好的满足循环量的清洗剂从换热器进口打入，从换热器出口排出到清洗机的药剂箱中，进行循环清洗，清洗过程中控制清洗剂温度≤55度，控制pH在1.3-1.5，保证清洗更加充分；

S2：每循环35分钟后，切换清洗剂进出口方向再继续循环，循环清洗140分钟；

步骤四：第二次物理清洗，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，控制压力为0.9Mpa，以除去步骤三中换热器内残留的清洗液和/或水垢；

步骤五：从换热器入口处通入钝化剂，浸泡4h后排出；钝化剂由0.8％的氢氧化钠和0.3％的氟化钠加水配置而成；

本实施例中所用清洗剂为自制清洗剂，按质量分数计包括氨基磺酸4％，柠檬酸4％，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.2％，缓蚀剂0.2％，余量为水。其中缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的摩尔比为1:1:0.5。配置时控制液体温度在55度，以保证药剂融化，且防止氨基磺酸分解。

本实施例提供的清洗方法，首先通过第一次物理清洗除去浮垢，再使用上述清洗剂对换热器管道进行化学清洗，进一步除去管道内水垢，再通过第二次物理清洗除去换热器内残留的清洗液和/或水垢，防止酸液腐蚀换热器，随后再对换热器进行钝化，进一步防止换热器清洗后锈蚀，并且将钝化剂和清洗剂中和后排放，对环境污染较小。并且本实施例所用清洗剂成分更加温和，在保证清洗效果的同时，对环境更加友好。

使用本实施例提供的清洗方法清洗后，板式换热器内水垢、锈垢等结垢的整体清洁程度达到97％以上，光亮如新，且由于使用了特定的钝化剂和缓蚀剂，清洗后不锈钢板片腐蚀速率0.29g/m²h，腐蚀速率非常低。

实施例3

本实施例提供的板式换热器整体清洗方法，包括如下步骤：

步骤二：第一次物理清洗；

S2：通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，对设备内的锈垢及淤结物进行冲击、震荡和剥落，打压到0.9Mpa，清洗时观察是否有板片腐蚀导致穿孔漏水情况；

S3：切换水流进出口方向对换热器再次进行清洗；

步骤三：化学清洗；

S1：把配制好的满足循环量的清洗剂从换热器进口打入，从换热器出口排出到清洗机的药剂箱中，进行循环清洗，清洗过程中控制清洗剂温度≤55度，控制pH在1.3-1.6，保证清洗更加充分；

S2：每循环30分钟后，切换清洗剂进出口方向再继续循环，循环清洗140分钟；

步骤四：第二次物理清洗，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水流，在换热器入口处注水，控制压力为0.8Mpa，以除去步骤三中换热器内残留的清洗液和/或水垢；

步骤五：从换热器入口处通入钝化剂，浸泡4h后排出；钝化剂由1.2％的氢氧化钠和0.5％的氟化钠加水配置而成；

本实施例中所用清洗剂为自制清洗剂，按质量分数计包括马来酸-丙烯酸共聚物3％，氨基三亚甲基膦酸2％，草酸2％，EDTA的二钠盐0.04％，缓蚀剂0.5％，余量为水。其中缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的摩尔比为1:05:0.4。配置时控制液体温度在65度，以保证药剂融化。

本实施例提供的清洗方法，首先通过第一次物理清洗除去浮垢，再使用上述清洗剂对换热器管道进行化学清洗，进一步除去管道内水垢，再通过第二次物理清洗除去换热器内残留的清洗液和/或水垢，防止酸液腐蚀换热器，随后再对换热器进行钝化，进一步防止换热器清洗后锈蚀，并且将钝化剂和清洗剂中和后排放，对环境污染较小。并且本实施例中，通过更改缓蚀剂和钝化剂的含量，可以在除垢的同时，在金属表面更好地形成保护膜，防止金属腐蚀的同时防止水垢的快速形成。

使用本实施例提供的清洗方法清洗后，板式换热器内水垢、锈垢等结垢的整体清洁程度达到96％以上，光亮如新，且由于使用了特定的钝化剂和缓蚀剂，清洗后不锈钢板片腐蚀速率0.25g/m²h，腐蚀速率非常低。

对比例1

与实施例1唯一的区别在于，所用清洗剂中酸液按质量分数计包括马来酸-丙烯酸共聚物4％，二亚己基三胺五亚甲基磷酸2.5％，草酸2.5％，EDTA的二钠盐0.06％，缓蚀剂0.4％，余量为水。其中缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的摩尔比为1:1.5:0.5。

使用该对比例提供的清洗方法清洗后，板式换热器内水垢、锈垢等结垢的整体清洁程度可达到93％。

对比例2

与实施例1唯一的区别在于，所用钝化剂由1％的碳酸钠和0.5％的硝酸钠加水配置而成。

使用该对比例提供的清洗方法清洗后不锈钢板片腐蚀速率0.32g/m²h。

本发明的具体实施方式已对本发明的内容作出了详尽的说明，但不局限本实施例，本领域技术人员根据本发明的启示所做的任何显而易见的改动，都属于本发明权利保护的范围。

Claims

1.一种板式换热器整体清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤二：第一次物理清洗；

S2：切换水流进出口方向对换热器再次进行清洗；

步骤三：化学清洗；

步骤五：从换热器入口处通入钝化剂，浸泡后排出；

2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述清洗剂按质量百分数计，包括：有机酸7％-9％、表面活性剂0.02-0.06％、缓蚀剂0.2％-0.5％，余量为水。

3.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述有机酸为马来酸-丙烯酸共聚物、羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基磷酸、氨基磺酸、柠檬酸、聚丙烯酸、富马酸、酒石酸、草酸中的至少一种。

4.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述表面活性剂为EDTA的二钠盐、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、K12A、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

5.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸。

6.如权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述缓蚀剂中咪唑啉季铵盐、二乙基硫脲和单宁酸的比例为1：0.5-1.5：0.4-0.6。

7.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述钝化剂由0.8-1.2％的氢氧化钠和0.3-0.5％的氟化钠加水配置而成。

8.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述清洗剂配制时控制液体温度在55-65度，以保证药剂融化；所述循环清洗中需要控制清洗剂温度≤55度，控制pH在1.3-1.7，循环清洗时间2-3h。

9.如权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，当pH值大于1.7时，补充新的清洗剂控制pH在1.3-1.7。

10.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤二和步骤四中脉冲水流的形成过程包括：以压缩空气为动力源，以水为清洗介质，由空压机送出的高压气流，通过可控脉冲振荡发生装置将气水混合后一起形成脉冲水锤和高速气水射流。