溫度是換熱機組運行中主要的操控工藝指標(biāo),通過在線儀器檢測及檢查設(shè)備中各流體的進出口溫度的變化,可以分析、判斷介質(zhì)流量的大小及換熱情況的好壞和是否存在內(nèi)漏等。要防止溫度的急劇變化,因溫度劇變會造成設(shè)備內(nèi)件,特別是管束與管板的膨脹和收縮不一致,導(dǎo)致產(chǎn)生溫差應(yīng)力,從而引起管束與管板脫離或局部變形及裂縫,還會加快腐蝕及產(chǎn)生熱疲勞裂紋。
用水作為冷卻介質(zhì)的,水的出口溫度最好控制在38℃以下,不宜超過45℃。因為水溫超過38℃,微生物的繁殖會明顯加速,腐蝕成分的分解加快,引起管子腐蝕穿孔。同時已溶于水的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂會受熱分解形成沉淀,使結(jié)垢越來越嚴(yán)重,影響設(shè)備的換熱能力。通過對溫度的檢測和記錄,可以計算傳熱系數(shù)。傳熱效率好壞主要表現(xiàn)在傳熱系數(shù)上,傳熱系數(shù)降低,則標(biāo)志著效率降低。定期測量換熱機組兩種介質(zhì)的進出口溫度、流量,計算出各時期的傳熱系數(shù),并用坐標(biāo)紙作出變化趨勢圖。它會是一條基本連續(xù)逐漸向下、切點斜率較小的平滑曲線。當(dāng)傳熱系數(shù)低到不能滿足工藝要求時,則應(yīng)通過機械清洗或化學(xué)清洗來提高其傳熱系數(shù),滿足和維持工藝運行的需要。
換熱機組結(jié)垢后增加了傳熱阻力降低了傳熱速率,若用提高溫差來增加傳熱推動力,必然又增加了能量消耗。此外還縮小了流通截面積,使壓降增加,泵功耗增大。因結(jié)垢嚴(yán)重而停運,可能會造成產(chǎn)品質(zhì)量下降或停運期間的生產(chǎn)損失。因此防垢、除垢是非常必要的。
對于常用的換熱機組而言,根據(jù)結(jié)垢機理,一般將污垢分為以下幾類:
(1)析晶污垢:指在過飽和流動的液體中溶解的無機鹽結(jié)晶而沉積于表面所形成的污垢,就稱為析晶污垢。水垢是工業(yè)設(shè)備中常見的積垢,在水冷卻系統(tǒng)中,由于水中過飽和的鈣,鎂鹽類由于溫度,pH等變化而從水中結(jié)晶沉積在表面,即形成了水垢。
(2)微粒型污垢:流體系統(tǒng)中懸浮的固體顆粒如砂粒,灰塵,炭黑,在換熱面上的積聚而形成的污垢。
(3)化學(xué)反應(yīng)污垢:加熱表面與流體之間,由于自氧化和聚合反應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)而造成的沉積物形成。
(4)腐蝕型污垢:由于流體具有腐蝕性或含有腐蝕性的雜質(zhì)而腐蝕換熱面,產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于換熱面上而形成污垢。
(5)生物型污垢:是由微生物群體及其排泄物與化學(xué)污染物,泥漿等組分粘附在換熱管,管道等壁面上形成的膠粘狀沉積物,稱生物型污垢。
(6)凝固污垢:在過冷的換熱面上,清潔液體或多組分溶液的高溶解組分凝固沉積而形成的污垢。