熱交換管路垢產(chǎn)生原因及解決方法

1、熱交換管路垢產(chǎn)生原因熱交換管路垢產(chǎn)生原因與解決方法與解決方法前 言 管道內(nèi)壁結(jié)垢的問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著各行各業(yè)的生產(chǎn)，使得工業(yè)事故頻繁發(fā)生，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)環(huán)境有很大的污染。 熱交換管路產(chǎn)生垢的危害 1、管路表面結(jié)垢無(wú)形中增加了管壁的厚度,大大增加了管壁的傳熱熱阻,降低了的傳熱效率。 2、管路結(jié)垢后, 管內(nèi)的流體阻力增大、壓降升高。 3、結(jié)垢還會(huì)腐蝕設(shè)備,縮短設(shè)備的使用壽命。結(jié)垢原因分析 1.蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)濃縮 水受熱，激烈沸騰，產(chǎn)生大量水蒸氣，使水不斷濃縮，給水中原含有的少量有害雜質(zhì)，以及管內(nèi)腐蝕增加的雜質(zhì)，就以成倍的濃度留在水中。由于管內(nèi)各處受熱面受熱強(qiáng)度有差別，使某些局部水濃縮程

2、度會(huì)更高。這樣，鈣、鎂陽(yáng)離子與某些陰離子結(jié)合，往往可超過(guò)相應(yīng)沉淀物的溶解度，析出沉淀物。 2. 高溫沉淀高溫沉淀 一般物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大，這類物質(zhì)具有正溫度系數(shù)，而少數(shù)物質(zhì)的溶解度卻隨溫度的升高而減小，它們具有負(fù)溫度系數(shù)。例如CaSO3、Ca(OH)2、Na2SO4、AgCl它極容易在受熱強(qiáng)度較大的部位析出。 3.高溫分解 例如鈣和鎂的碳酸氫鹽在加熱過(guò)程中發(fā)生熱分解反應(yīng)生成沉淀物析出： Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2 碳酸鎂在水中有一定的溶解度，它能進(jìn)一步水解，生成溶解度更小的氫氧化鎂沉淀： MgCO3+H2OMg(OH)

3、2+CO2 4.表面結(jié)晶 水中的難溶物質(zhì)，其相應(yīng)離子的濃度時(shí)常都超過(guò)了其溶度積溶度積，處在過(guò)過(guò)飽和溶液飽和溶液狀態(tài)，沒(méi)有沉淀產(chǎn)生，然而，一旦水中或水接觸的金屬表面有某種誘因，例如有結(jié)晶核心形成，就會(huì)有大量沉積物析出。 注釋：1.溶度積定義：溶度積的大小反映了物質(zhì)的溶解能力。它會(huì)受溫度的變化以及其他電解質(zhì)的溶解影響而改變。溶液達(dá)到平衡時(shí)， AgCl溶度積為 PbCl2溶度積為 2. 過(guò)飽和溶液：一定溫度、壓力下，當(dāng)溶液中溶質(zhì)的濃度已超過(guò)該溫度、壓力下溶質(zhì)的溶解 度，而溶質(zhì)仍不析出的現(xiàn)象叫過(guò)飽和現(xiàn)象，此時(shí)的溶液稱為過(guò)飽和溶液。 污垢形成的原理污垢的分類：析晶污垢、微粒污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、

4、生物污垢、凝固污垢這六種。 其中，析晶污垢的形成過(guò)程是最具有代表性的，通常處理的管道污垢都是析晶污垢。析晶污垢指在呈過(guò)飽和的流體中溶解的無(wú)機(jī)鹽在與之相接觸的固體表面上的結(jié)晶體。當(dāng)流體是冷卻水或是蒸發(fā)設(shè)備中液體時(shí)，這種污垢又稱作水垢或銹垢。一般正常溶解度的鹽類淀析在冷卻面上，而具有反常溶解度的難溶或微溶鹽類則淀析在加熱面上。管道溶液中析晶污垢的形成遵循物質(zhì)結(jié)晶的一般規(guī)律，包括物質(zhì)過(guò)飽和的生成、晶核形成以及晶核長(zhǎng)大三個(gè)步驟。具體過(guò)程如下：對(duì)于清潔表面，表面上有微觀的凹凸處，吸附作用使晶胚首先在這些地方上形成 ，形成了的穩(wěn)定晶核開(kāi)始是彼此獨(dú)立的，隨著時(shí)間的推移，晶核越長(zhǎng)越大，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，長(zhǎng)大了的

5、晶核彼此相連，乃至覆蓋了整個(gè)表面形成極薄的結(jié)晶層，通過(guò)輸運(yùn)（分子擴(kuò)散、重力或慣性碰撞等）而到達(dá)壁面附近時(shí)，只有當(dāng)它真正附著于壁面上，污垢才算形成。因此，附著過(guò)程是整個(gè)污垢形成過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，它是尾隨著輸運(yùn)而發(fā)生的。當(dāng)污垢粒子接近壁面時(shí)，受范德華力、雙電層斥力和玻恩斥力的作用。相互作用勢(shì)能疊加的結(jié)果，形成了勢(shì)壘。勢(shì)壘是總作用能的最大值處，只有粒子的動(dòng)能超過(guò)這個(gè)能壘才有可能接近并附著于管壁表面。常用的防除垢方法 除垢方法 1.機(jī)械清洗：1. 靠流體的流動(dòng)或機(jī)械作用提供一種大于污垢粘附力的力而使污垢從壁面上剝落，這種方法稱為機(jī)械清洗。機(jī)械清洗的特點(diǎn)：機(jī)械清洗是工業(yè)中常用的清除設(shè)備污垢的方法。鋼材損

6、耗微小。但采用機(jī)械清洗時(shí)，必須將設(shè)備解體。因而清洗時(shí)間可能較長(zhǎng)，費(fèi)用也較高。機(jī)械清洗常用的方法：噴水清洗、噴汽清洗、噴砂清洗、刮刀或鉆頭除垢。 2.化學(xué)清洗： 在流體中加入除垢劑堿、酸、酶等以減小污垢與壁面的結(jié)合力，使之從壁面上剝落，這種方法稱為化學(xué)清洗。化學(xué)清洗的特點(diǎn)：化學(xué)清洗?？刹槐夭痖_(kāi)設(shè)備，并且清洗均勻一致，微小的間隙也能洗到?；瘜W(xué)清洗可以避免金屬表面的損傷，如形成尖角，而這種尖角能促使腐蝕，并在其附近形成污垢；由于進(jìn)行了防銹和鈍化處理，清洗后可以防止生銹；化學(xué)清洗的鋼材腐蝕量，幾乎可以忽略不計(jì)；化學(xué)清洗可以在現(xiàn)場(chǎng)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度比機(jī)械清洗小?；瘜W(xué)清洗的缺點(diǎn)：管道完全被污垢堵塞后，無(wú)法用化

7、學(xué)清洗；因使用了各種化學(xué)藥劑，對(duì)清洗的廢液須加處理。防垢方法 當(dāng)今采用的防垢方法有 ：化學(xué)防垢、物理防垢、電場(chǎng)防垢、磁場(chǎng)防垢、超聲波防垢。其中，化學(xué)防垢方法被普遍應(yīng)用。 化學(xué)防垢主要有軟化法、酸處理法及阻垢劑的應(yīng)用等。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的是阻垢劑，即通過(guò)在溶液中加入阻垢劑來(lái)達(dá)到預(yù)防結(jié)垢的目的。阻垢劑是一類化學(xué)藥品的總稱，凡能控制產(chǎn)生垢的藥劑稱之為阻垢劑。 阻垢劑機(jī)理： 阻垢劑的官能團(tuán)對(duì)水垢的陽(yáng)離子具有螯合力，封鎖陽(yáng)離子，抑制其與陰離子反應(yīng)而防止結(jié)垢，同時(shí)，阻垢劑對(duì)晶核和晶體有特殊吸附能力，抑制其生長(zhǎng)。垢的形成過(guò)程可分為下面3個(gè)步驟：1）形成過(guò)飽和溶液；2）生成晶核；3）晶核生長(zhǎng)成晶體。 這3個(gè)步

8、驟中有一個(gè)遭到破壞，結(jié)垢過(guò)程即被減緩或抑制。阻垢劑的作用就是有效阻止這些步驟中的一個(gè)或幾個(gè)，以達(dá)到阻垢目的。阻垢劑干擾晶體生長(zhǎng)的機(jī)理有如下幾種說(shuō)法： 1.螯合增溶作用螯合增溶作用 螯合增溶作用是指阻垢劑與水中Ca2、Mg2、Sr2、Ba2等高價(jià)金屬離子絡(luò)合成穩(wěn)定的水溶性螯合物，使水中游離態(tài)鈣、鎂離子的濃度相應(yīng)降低，達(dá)到防垢作用。 注：絡(luò)合物：為一類具有特征化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物， 由中心原子或離子（統(tǒng)稱中心原子）和圍繞它的 稱為配位體（簡(jiǎn)稱配體）的分子或離子，完全或部分 由配位鍵結(jié)合形成。螯合物：具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。 2.晶格畸變作用晶格畸變作用 晶體正常形成的過(guò)程是微粒子（離子、原子或分子）根據(jù)特定方式進(jìn)行規(guī)則的排列，從而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。晶格畸變作用是由阻垢劑分子中的部分官能團(tuán)在無(wú)機(jī)鹽晶核或微晶上占據(jù)了一定位置,阻礙和破壞了無(wú)機(jī)鹽晶體的正常生長(zhǎng),減慢了晶體的增長(zhǎng)速率,從而防止微晶沉積成垢，達(dá)到阻垢目的。 3.靜電斥力作用靜電斥力作用 靜電斥力作用是共聚物溶于水后吸附在無(wú)機(jī)鹽的微晶上,使微粒間斥力增加,阻礙它們的聚結(jié),使它們處于良好的分散狀態(tài),從而防止或減少垢物的形成。 常用的阻垢劑 1.聚磷酸鹽 常用聚磷酸有三聚磷酸鈉Na5P3O10和六偏磷酸鈉(NaPO3)6 ，在水中生成長(zhǎng)鏈陰離子容易吸附在微小的碳酸鈣晶粒上，同時(shí)這種陰離子易于和CO32-置換，