积垢是在工艺设备表面积聚或合成的无用成分,它是换热设备上最头疼的问题之一。

这是一个极其复杂的现象。

它可以分为两类:
无机物

  • 空气中的灰尘和沙砾
  • 水性泥浆和泥沙
  • 钙和镁盐
  • 氧化铁

有机物

  • 生物物质
  • 油、蜡和润滑脂
  • 聚合物,沥青

积垢成本影响资金和运营成本:

  • 换热器需要额外的换热面
  • 能量损失(蒸汽、泵动力)
  • 生产损失(停产期)
  • 维护成本

产生积垢现象的过程可以是:

  • 微粒积垢
  • 结晶或沉淀积垢
  • 化学反应积垢
    • 换热面成为了化学反应的催化剂
  • 腐蚀积垢
    • 换热面和液体之间发生反应
  • 生物积垢
    • 微生物附着在换热面
  • 凝固或冷凝积垢
    • 换热器表面温度低于流体凝固温度

积垢在沉降和移除过程中得到平衡控制。

表面热阻的演化过程可以根据多种模型进行建模

每种类型的积垢物具有不同的热导率。

影响积垢过程的主要因素有:

  • 流体流动速度
    • 影响强烈,流速越高,积垢率越低。
  • 表面温度
    • 影响效果不确定,(通常如果温度上升=积垢更多)。
  • 表面材料(表面能量)
    • 影响效果显著。
  • 表面粗糙度
    • 更好的表面光洁度,延缓积垢,易于清洗
  • 流体性质
    • 粘度发挥重要作用(粘度较低导致积垢较慢)
  • 杂质和悬浮固体
    • 安装上游过滤是经济的
  • 换热过程
    • 污垢随冷却、加热、沸腾、冷凝而变化
  • 设计考虑
    • 将污染较严重的液体放在管程

积垢会导致积垢层下的腐蚀过程。这就是为什么有些设备设计的耐腐蚀性低于高温服务侧,会导致更快的腐蚀,降低设备寿命。

如下有一个积垢下温度对比的试验,试验分别在干净的石墨和积垢的石墨上进行。服务侧使用蒸汽加热工艺侧介质至140°C.

清洗换热器的方法

化学清洗方法
在进行之前,确保所有与化学清洗介质接触的材料是兼容的。