板式换热器泄漏原因

板式换热器泄漏原因

冉建斗,孔德森

天津华赛尔传热设备有限公司 天津市武清区  301700

摘要：我国板式换热器的应用远不及国外，这与人们对板式换热器的了解程度、使用习惯以及国内产品的水平有关。70年代，我国的板式换热器主要应用在食品、轻工、机械等部门，80年代初扩大到民用建筑的集中供暖方热，目前已是我国民用板式换热器的主要应用方面。80年代中期，开始应用到化工工艺流程中较苛刻的场合，如石油化工生产中，已取得较好的效果，预计今后板式换热器在石油加工工业流程中的应用将会越来越大，因此制造板片的材料应多样化，以适应耐各种介质腐蚀的要求，板式换热器也将大型化。

关键词：板式换热器；泄漏；原因

前言

板式换热器是一种结构紧凑、性能高效的换热器。与同样换热能力的管壳式换热器相比，板式换热器的占地面积只相当于管壳换热器的1/4左右。板式换热器传热效率高，能使两种热交换流体子较低的流速下增加扰动，强化传热，传热系数k值比管壳式换热器提高了3~5倍。板式换热器组装灵活，只要增减板片数量或改变板式组装流程既可满足板式换热器在生产上改变工艺条件和产量的要求，同时热损失小，不需要保温层，质量轻，检维修方便，广泛应用于石油化工装置中。

1板式换热器概述

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）具有：a、传热系数高，比管壳式换热器的传热系数提高3-5倍(1)；b、对数平均温差大，末端温差小；c、占地面积小；d、容易改变换热面积，靠增加、删除板片改变面积；e、重量轻；f、价格低；g、制作方便；h、容易清洗；i、热损失小；j、容量较小，是管壳式换热器的10%~20%；k、单位长度的压力损失大；l、不易结垢，工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄漏，板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄漏。

2泄漏原因及防护对策

板式换热器泄漏分为内漏和外漏，外漏一般介质向环境中泄漏，板片的垫子出现老化变形，外漏一般是冷热介质互混，压力高的一侧介质串向压力低的侧，多数是板片出现腐蚀泄漏，板式换热器的板片一般为0.6mm厚，板式换热器入口处的垫片是2道，可有效防止垫片问题导致内漏。（1）设备堵塞板式换热器的流道间距为2.5-6mm，颗粒大的物质，直径大于1.5-3mm的颗粒很难通过。颗粒大对板片的冲刷摩擦也大，容易造成堵塞。在板式换热器的入口增加过滤网，定期清理滤网。（2）结垢水温高了造成结垢，造成局部压力过高，控制循环水的质量，同时注意温度的变化。（3）密封失效垫子在制作安装过程中，没有压好，板片变形；密封条使用时间久了，老化失效，定期更换密封条，三元乙丙的密封条在水系统中使用5年就会老化。实践证明，耐油丁晴橡胶的不耐油，但是在板片里面压紧还是可以使用3年，不会因垫片问题出现泄漏，如果垫片老化，首先外漏，容易被发现。（4）腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀是主要的腐蚀问题，根据介质选合适的材料和密封垫片。（5）操作问题操作的时候，先开低压侧，再开高压侧；先开低温侧，再开高温侧，避免压力和温度过高造成板片变形。（6）安装配管是禁止将电线搭接在设备上，防止电流使板片内触点被击穿。

3板式换热器常见故障原因分析及处理方法

3.1外漏产生原因

(1)夹紧尺寸不到位，各处尺寸不均匀(各处尺寸偏差不应大于3mm)或夹紧螺栓松动；(2)部分密封垫脱离密封槽，密封垫主密封面有脏物，密封垫损坏或垫片老化；(3)板片发生变形，组装错位引起跑垫；(4)在板片密封槽部位或二道密封区域有裂纹。热力站均采用饱和蒸汽作为一次侧热源供暖，由于蒸汽温度较高，在设备运行初期系统不稳定的情况下，橡胶密封垫在高温下失效，引起蒸汽外漏。

3.2处理方法

(1)在无压状态，按制造厂提供的夹紧尺寸重新夹紧设备，尺寸应均匀一致，压紧尺寸的偏差应不大于±0.2N(mm)(N为板片总数)，两压紧板间的平行度应保持在2mm以内；(2)在外漏部位上做好标记，然后换热器解体逐一排查解决，重新装配或更换垫片和板片；(3)将开换热器解体，对板片变形部位进行修理或者更换板片。在没有板片备件时可将变形部位板片暂时拆除后重新组装使用；(4)重新组装拆开的板片时，应清洁板面，防止污物粘附着于垫片密封面。

3.3串液产生原因

(1)由于板材选择不当导致板片腐蚀产生裂纹或穿孔；(2)操作条件不符合设计要求；(3)板片冷冲压成型后的残余应力和装配中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀；(4)板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中有害物质浓缩腐蚀板片，形成串液。现场分析发现，系统运行温度、流量和浓度等工艺参数均超出设计条件，使用温度远超出材料的适用范围。采用饱和蒸汽作为一次侧热源的板式换热器在运行过程中容易发生板片腐蚀，导致产品串液。这是由于蒸汽温度较高，设备运行中很容易造成橡胶密封垫在高温下失效，引起蒸汽外漏并在二道密封区域急速冷凝。随着外漏的不断进行，冷凝残液越聚越多，局部形成质量浓度较高区域，达到破坏板片表面钝化层的腐蚀条件。同时，由于此区域板片冷冲压形成的内部应力较大，在表面钝化层被破坏的情况下，内部应力作用导致应力腐蚀的发生。

3.4处理方法

(1)更换有裂纹或穿孔板片，在现场用透光法查找板片裂纹；(2)调整运行参数，使其达到设计条件；(3)换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求，并不是越小越好；(4)板片材料合理匹配。

3.5压降过大产生原因

(1)运行系统管路未进行正常吹洗，特别是新安装系统管路中许多脏物(如焊渣等)进入板式换热器的内部，由于板式换热器流道截面积较窄，换热器内的沉淀物和悬浮物聚集在角孔处和导流区内，导致该处的流道面积大为减小，造成压力主要损失在此部位；(2)板式换热器首次选型时面积偏小，造成板间流速过高而压降偏大；(3)板式换热器运行一段时间后，因板片表面结垢引起压降过大，在换热器设计选型时，传热导数偏高，接近5500w/(rn·K)，而实际应在3500w/(rn·K)。同时，设计单位在水泵选型时流量余量又偏大，造成换热器二次侧介质板间流速超过1m/s，实际运行压降在0.2~0.3MPa，使得二次网水力平衡严重失调。

3.6处理方法

(1)清除换热器流道中的脏物或板片结垢。清洗板片表面水垢(主要指CaCO3)时，选用含氨基磺酸溶液或含乌洛托平、硫氰酸钾的硝酸溶液作为清洗液，清洗温度40~60℃。不拆卸设备化学浸泡清洗时，要打开换热器冷介质进出口或安装设备时在介质进出口接管上安装DN25清洗口，将配好的清洗液注入设备中，浸泡后用清水清洗干净残留酸液，使pH≥7。拆开清洗时，将板片在清洗液中浸泡30min，然后用软刷轻刷结垢，最后用清水清洗干净。清洗过程中应避免损伤板片与橡胶垫。若采用不拆卸机械反冲洗方法，应事先在介质进出口管路上接一管口，将设备与机械清洗车连接，把清洗液按介质流动的反方向注入设备，循环清洗时间10~15min，介质流速控制在0.05~0.15m/s。最后再用清水循环几遍，使清水中Cl质量浓度控制在25mg/L以下；(2)二次循环水最好采用经过软化处理后的软水，一般要求水中悬浮物质量浓度不大于5mg/L、杂质直径不大于3mm、pH≥7。当水温不大于95℃时，Ca2+、Mg2+浓度应不大于2mmol/L；当水温大于95℃时，Ca2+、Mg2+浓度应不大于0.3mmol/L、溶解氧质量浓度应不大于0.1mg/L；(3)对于集中供热系统，可以采用一次向二次补水的方法。

结束语

奥氏体不锈钢因其优良的耐腐蚀性能和高温抗氧化性能，广泛应用于化工、石油、能源、动力等工业生产中，但在含Cl的腐蚀性介质中奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀脆性开裂。随着不锈钢产量的增加和使用范围的扩大，不锈钢应力腐蚀开裂的报道屡见不鲜。

参考文献：

[1][美]奈斯特派雷滋.电化学与腐蚀科学[M].化学工业出版社,2013.

[2]王刚.板式换热器泄漏原因分析及防护措施[J].内蒙古石油化工,2008,95(1).

[3]陈康敏,黄根良.不锈钢板式换热器穿孔泄漏原因分析[J].腐蚀与防护,2001,22(5).