板式換熱器失效的主要因素及防范對策

摘要板式換熱器是一種新型高效換熱器。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧等特點。但它的使用也因其的密封墊圈、堵塞結垢和使用介質的腐蝕帶來失效。本文對板式冷凝器的失效進行了原因分析和防范措施的分析。 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。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。板式換熱器作為一種緊湊高效的換熱設備，已在我國的許多工業領域廣泛應用，并取得了巨大的經濟效益。但板式換熱器失效也給我們使用者造成一定的經濟損失，其原因主要是密封失效、結垢堵塞和腐蝕，使得換熱器不能起到使用效果。

1 密封失效的原因分析及相關的防范措施 

　　產生密封失效的原因主要有壓力、溫度、時間和操作工況。 

　　1.1壓力 

　　板式換熱器型式有可拆式、密封式等，如板式可拆式換熱器在額定工作壓力下使用，出現泄漏，除設備在制造質量外，主要是與系統中有非正常沖擊載荷有關，這是操作者不易發現的現象。沖擊造成瞬間壓力增大，壓力有可能高于正常的壓力1～3倍，使安裝在板式換熱器中的密封墊圈移位，導致密封失效。而又由于設備的傳熱元件是由薄板一次成型制造，厚度在0.5～0.8mm，密封的剛性、承受力相對較差，況且有的換熱板周邊較長，耐沖擊力相對不好，相對于其它的換熱器如管式的要差得多。 

　　對此，應采取相應的防范措施：視操作壓力情況，提高設備設計壓力為使用壓力的1.5～2倍；使用中應盡量避免系統中出現沖擊現象；特殊情況下采取增加板片厚度的措施。 

　　1.2溫度 

　　溫度的急劇變化也造成密封失效。當溫度變化過快，密封墊的膨脹系數與彈性變形和密封的預緊力不相匹配，使密封的預緊力下降，造成設備承受能力低于額定工作壓力。 

　　對此應采取如下措施解決：在操作設備時升壓升溫應盡量緩慢；在夾緊螺栓上設計壓縮預緊彈簧，來補償預緊力的變化。 

　　1.3時間 

　　板式換熱器的使用時間問題，隨著使用時間的增長，密封墊圈的材料也隨之會老化。造成密封使用效果，影響板式換熱器的密封效果。 

　　對此，應根據物料的特性，選擇合適的材料的密封墊圈，并且根據使用情況的不同情況，使用不同的密封墊圈。 

　　1.4操作工況 

　　工藝介質情況的不同，也會造成密封失效。如同溫度的過飽和的蒸汽短時間就會造成密封片失效。而同溫度的飽和蒸汽可在墊片表面形成一層水膜，對墊片能起到保護作用。 

針對操作情況，選擇合適的工藝介質，也是保證防止板式換熱器失效的一種途經。 

2 堵塞與結垢失效原因分析及對應的防范措施 　　

2.1 堵塞 

　　板式換熱器的流通間隙較小，約2.5～6mm，直徑大于1.5～3mm的顆粒雜物容易阻塞通道，使設備的壓力降急劇變化，流通量減少，換熱效果降低，容易使設備失效。防范措施可在介質進口處設置過濾器或沖洗裝置，定期進行清洗或處理。 

　　2.2 結垢 

　　板式換熱器使用后，因傳熱或冷卻的介質的原因，產生結垢，結垢可導致板式換熱器的傳熱系數降低，嚴重時還會堵塞板片通道。板片式換熱器設計有大量的支承觸點，旨在對介質的流動起承壓支承作用，其副作用是使流體形成了局部有滯流而形成污垢，隨著時間及在適宜的溫度下，冷卻水的鈣鎂離子析出，不斷增大，形成蜂窩狀的結垢。 

堵塞和結垢在成因上雖然不同，但影響是相同的。防止的對策是：板式換熱器不宜用在較臟或易結垢的物料中；不使用未經軟化的水作為冷卻介質，而且溫度應有相關要求，避開鈣鎂離子析出的敏感溫度區。而且新的系統投運時，應將換熱器與系統分開，進行一段時間的循環，再將換熱器投入系統使用。

3 腐蝕失效原因分析及防范措施 　　

板式換熱器的腐蝕失效類型有點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕開裂、均勻腐蝕和其它腐蝕失效，腐蝕是復雜的化學現象，例如在板片表面生銹或積垢的點蝕；在密封墊片槽底或板片封閉產生的縫隙腐蝕；接觸介質的金屬表面全部或大部分被腐蝕的均勻腐蝕等。 

對此應采取下述有效的防范措施：正確的選用板片材料；定期清理污垢，以破壞腐蝕生成的條件和發展；選用非含氯元素的粘結劑。 

4 設計制造和安裝方面的原因分析及措施 

　　由于板式換熱器高效節能的特點，在許多領域廣泛地使用，處理的介質多種多樣，在使用生產過程中，更加是條件不同、多種多樣。對墊片的選擇是關鍵，如果選擇不合適，材質滿足不了工藝介質的物性，彈性不好，在使用中出現脫墊、伸長、變形、老化、斷裂等。 

　　板片在制造過程中，沖壓中產生的殘余應力，用在有腐蝕的環境中，就會產生應力腐蝕，直接對板片造成破壞。 

　　板片的表面不平整，設備在安裝使用、檢修中，不容易安裝對中，使得壓緊力不均勻，影響密封，造成泄漏。 

　　對此，在安裝中應盡量安裝對中，使壓緊力均勻，這樣才能在使用中保持壓緊，不泄漏。