如何防止全焊接板式换热器结垢？

全焊接板式换热器在处理硬水、高粘度流体、含悬浮物或易结晶介质的工况时，板片表面易形成水垢、污垢或结晶垢层。防止全焊接板式换热器结垢需采取源头控制—设计优化—运行管理—定期维护的防控策略，结合物理、化学、机械等多种手段，实现结垢的长效防控。艾克森介绍一下具体措施：

一、源头控制：

结垢的根本原因是艾克森全焊接板式换热器的介质中含有大量的结垢因子，如钙镁离子、悬浮物、有机物、易结晶物质等。从源头降低这些结垢因子的含量，是防止结垢的最根本措施。

（1）水质软化处理：去除钙镁离子

对于以硬水为介质的换热系统，钙镁离子是形成碳酸钙、碳酸镁水垢的主要原因。需对进水进行水质软化处理，常用方法包括离子交换法、反渗透法、电磁水处理法等。

（2）悬浮物过滤处理：去除固体颗粒

介质中的悬浮物如泥沙、粉尘、有机物颗粒、矿浆颗粒是形成污垢的主要原因，需在换热器进水口前安装过滤器，去除悬浮物。常用的过滤器类型包括砂石过滤器、袋式过滤器、精密过滤器等，过滤精度需根据介质中的悬浮物粒径确定。

（3）易结晶介质的预处理：控制结晶条件

对于易结晶的介质，需通过预处理控制结晶条件，防止晶体在板片表面沉积。常用方法包括温度调节法、浓度稀释法、添加阻垢剂法等。

二、设计优化：

全焊接板式换热器的结构设计直接影响结垢的难易程度，通过优化板片结构、流道参数、流程组合等设计，可从根本上提升设备的防结垢性能。

（1）板片表面的光滑化处理

板片表面的粗糙度是影响污垢附着的重要因素，表面越光滑，污垢越难附着。可通过抛光处理降低板片表面的粗糙度，使表面粗糙度Ra≤0.8μm。抛光后的板片表面光滑，流体的剪切力可有效冲刷表面，减少污垢的沉积。此外，在板片表面涂覆防结垢涂层，如聚四氟乙烯（PTFE）、环氧树脂等，涂层表面光滑，具有优异的防粘性能，可大幅降低污垢的附着几率。例如，艾克森的防结垢型全焊接板式换热器，采用抛光板片+PTFE涂层的设计，相比普通板片，结垢速率降低60%以上。

（2）流道参数的优化设计

流道参数的优化需遵循高流速、大间隙、均匀分布的原则，通过增强流体的湍流强度和剪切力，防止污垢在板片表面附着。

控制流体流速：流体流速是影响结垢的关键因素，流速过低，流体中的悬浮物易沉积在板片表面；流速过高，会增加压力降和能耗。。

增大流道间隙和宽度：流道间隙过小，易导致悬浮物沉积和结晶堵塞；流道宽度过窄，流体分布不均，局部流速过低。对于含悬浮物或易结晶的介质，需采用较大的流道间隙（5-8mm）和宽度（10-15mm），降低悬浮物的沉积风险。同时，优化进出口导流区设计，采用弧形过渡或导流板结构，使流体均匀分布至各流道，避免局部流速过低形成“死区”。

采用逆流换热流程：逆流换热可使冷热流体的温度分布更均匀，避免局部温度过高导致介质结晶。

（3）增设在线清洗装置

在换热器内部增设在线清洗装置，如自动旋转清洗球、喷淋管等，可在设备运行过程中进行实时清洗，去除板片表面的污垢。清洗球采用耐磨橡胶材质，直径略大于流道间隙，在流体压力作用下在流道内自由滚动，通过撞击和冲刷去除板片表面的污垢。喷淋管则通过喷洒清洗液，对板片表面进行持续冲洗。

三、科学的运行管理

科学的运行管理是防止结垢的重要环节，通过优化操作参数，避免工况剧烈波动，可有效降低结垢速率。

（1）稳定控制温度和压力

温度和压力的剧烈波动会导致介质的溶解度发生变化，易引发晶体析出和结垢。例如，对于碳酸钙水垢，温度升高会降低碳酸钙的溶解度，导致晶体析出附着在板片表面。因此，在运行过程中，需稳定控制冷热流体的进出口温度，避免温度骤升骤降；同时，保持艾克森全焊接板式换热器设备运行压力稳定，防止压力波动导致介质汽化或结晶。

（2）定期排污和补水

对于闭式循环换热系统，长期运行会导致介质中的结垢因子浓度不断升高，需定期排污和补水，降低结垢因子的浓度。排污量需根据水质分析结果确定，一般建议排污率控制在5%-10%，同时补充经过软化处理的新鲜水，保持循环水的硬度和悬浮物含量在可控范围内。

（3）合理添加阻垢剂和缓蚀剂

在介质中添加适量的阻垢剂和缓蚀剂，是防止结垢和腐蚀的有效化学手段。阻垢剂的作用机理包括螯合作用、分散作用、晶格畸变作用，可抑制钙镁离子的结晶和附着。

（4）避免不同介质的混合

不同介质混合可能会发生化学反应，生成难溶性物质，附着在板片表面形成结垢。例如，含钙离子的水与含磷酸盐的介质混合，会生成磷酸钙沉淀；含氯离子的水与含银离子的介质混合，会生成氯化银沉淀。

四、定期维护

（1）定期离线清洗

离线清洗是将换热器拆卸后，采用化学清洗或机械清洗的方式去除板片表面的污垢。化学清洗是将板片浸泡在清洗液中，通过化学反应溶解污垢，常用的清洗液包括盐酸、柠檬酸、草酸等弱酸溶液，适用于水垢和氧化物污垢的清洗。

（2）定期在线化学清洗

对于无法拆卸的大型全焊接板式换热器，可采用在线化学清洗的方式，在设备运行过程中清除污垢。在线化学清洗的步骤包括：酸洗—漂洗—中和—钝化。首先，将清洗液通过循环泵注入换热器，循环清洗2-4小时，溶解水垢；然后，用清水漂洗换热器，去除残留的清洗液；接着，用碱性溶液中和残留的酸液；最后，用钝化剂处理板片表面，形成钝化膜，防止腐蚀。在线化学清洗需严格控制清洗液的浓度和循环时间，以免损伤设备，清洗后需检测换热效率和压力降，确保清洗效果。

（3）定期检查和维护

定期对换热器进行检查，包括板片表面的结垢情况、流道的堵塞情况、焊缝的腐蚀情况等。一般建议每3-6个月检查一次，对于结垢速率较快的工况，可缩短检查周期至1-2个月。检查时，可采用内窥镜观察流道内部情况，及时发现结垢和堵塞问题。同时，定期更换过滤器的滤芯，确保过滤效果；检查在线清洗装置的运行状态，确保清洗球或喷淋管正常工作。

防止全焊接板式换热器结垢是一个系统性的工程，需要结合源头控制、设计优化、运行管理和定期维护，采取综合防控措施。通过科学的防结垢策略，可以有效降低结垢速率，延长艾克森全焊接板式换热器的使用寿命，提升换热效率，降低运行成本。