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换热器运行故障分析与解决方案

换热器运行故障分析


分析了热力站水一水板式换热器的运行故障,主要表现为:
情况1,热流体出口温度达到冷流体出口温度的1.1倍以上;
情况2,冷热流体出口温度接近且均偏低。情况1由于换热器内结垢导致热阻增大,可进行除垢、清洗排除故障。
情况2由于换热器堵塞或一次侧进水管存在气堵,应加强施工管理,防止杂物进入管道;在一次侧进水管最高点安装放气阀,运行中经常放气。

关键词: 水一水板式换热器,逆流传热,结垢,堵塞


目前,供热系统大多采用问壁式换热器,板式换热器即属于这种类型。板式换热器运行一段时间后,传热效率会有所下降。本文对水一水板式换热器(以下简称换热器)的运行故障及原因进行分析。

1 换热器的运行故障

在换热器中,冷、热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量主要以对流方式传给壁面,经过壁面导热再传给冷流体。为了强化传热效果,冷热流体常采用逆流传热方式。换热器通常在稳态下工作,其传热方程见文献1~3,换热器内冷热流体温度沿程变化见图1。

正常情况下,冷流体出口温度接近或超过热流体出口温度,但在实际运行中,往往由于换热器故障出现冷热流体温度不正常现象。换热器故障主要表现为:情况1,热流体出口温度达到冷流体出口温度的1.1倍以上,不符合逆流传热规律;情况2,冷热流体出口温度接近且均偏低。

2 原因分析及排除方法

① 情况1

当热流体出口温度达到冷流体出口温度的1.1倍以上时,说明换热器已经结垢,污垢层构成了附加导热热阻,影响传热效果。

某区政府热力站的供热面积为4×10 m ,供热能力为2.8 MW,换热器已使用10 a。2005年冬季,发现该换热器出现了情况1中的问题,运行参数为:一次侧进口温度为70℃ ,出口温度为65 oC;二次侧进口温度为42℃ ,出口温度为45℃。此时,换热器一次侧阀门全开,已无法正常调节。随着室外温度降低,该热力站已不能满足供热需求。另一座同样规模热力站的换热器运行参数为:一次侧进口温度为70℃ ,出口温度为44 oC;二次侧进口温度为41℃ ,出口温度为48℃。此时,换热器一次侧阀门未全部打开,还有调节余地。将换热器拆开,发现板片表面结垢,而且表面有泥层(管道施工时带人),结垢层厚度约1 mm。除垢、清洗后,传热效果明显改善,具体运行参数为:一次侧进口温度为70℃ ,出口温度为45 oC;二次侧进口温度为41℃ ,出口温度为49℃。此时,一次侧阀
门处于半开状态,恢复正常调节。

② 情况2

出现情况2时,可以判定热流体流量偏小,不能充分加热冷流体,冷流体温度不能继续提高。导致这种情况的原因为换热器堵塞和换热器一次侧进水管存在气堵。

某地税局热力站换热器正常运行的运行参数为:一次侧进口温度为70℃、出口温度为45℃ ,二次侧进口温度为41℃ ,出口温度为49℃。出现异常时的运行参数为:一次侧进口为70℃,出口温度为32℃,二次侧进口温度为28℃ ,出口温度为33℃。将换热器拆开,发现换热器一次侧通道大部分被杂物堵住,流通面积已经很小。将换热器进行反冲洗,并清洗除污器后,运行参数恢复正常,这属于换热器堵塞的情况。广川热力站换热器出现的故障现象与上述某地税局热力站相同,但清洗换热器和除污器后,收效并不明显。观察现场管道布置发现:一次水进站后,管道上升,然后再下降进人换热器,管道在站内出现了1r型弯,而此处只有一块压力表,无放气阀门。将压力表卸下,打开表弯上的旋塞阀放气,发现管道内存在大量空气。放气约15 min后,一次水逐渐进人换热器,一次侧出水温度逐渐提高,二次侧温度随之提高,供热恢复正常,这属于一次侧进水管存在气堵的情况。

根据以上情况,我们采取了如下措施:加强施工管理,防止施工中杂物进人管道;在一次侧进水管最高点安装放气阀;在运行操作中,经常放气。

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