換熱器污垢造成的浪費和損失非常巨大，備受各國科學界和工程技術界的關注，是涉及國民經(jīng)濟眾多產(chǎn)業(yè)和部門的一個急需解決的問題，也是傳熱學界未真正解決的主要問題之一。Nostrand曾針對美國和世界部分煉油廠，由于處理烴類物料而形成結垢（不包括水冷、空冷和鍋爐的結垢）所造成的經(jīng)濟損失作了調(diào)查，得出美國煉油廠因結垢造成的經(jīng)濟損失每年總計達13億6千萬美元，全世界總計達44億美元111.據(jù)我國有關方面報道，對于換熱設備，每立方米的水垢要多消耗能源7%~9%熱效率降低10%~20%.我國有各類工業(yè)鍋爐約42萬臺，每年因水垢浪費原煤約175萬噸。由于鍋爐水質(zhì)管理不當，結垢將導致局部膨脹變形和垢下腐蝕，直接影響化工生產(chǎn)的安全23. 1換熱器污垢檢測分析換熱設備污垢是指流體中的組分或雜質(zhì)在與之相接觸的換熱表面上逐漸積聚起來的一層固態(tài)物質(zhì)，它廣泛存在于化工、動力及制冷等工程技術領域的各種換熱設備中。

　　1.1污垢的分類從結垢機制的角度，液側污垢可分為如下6類：析晶污垢、微粒污垢、化學反應污垢、腐蝕污垢、生物污垢及凝固污垢。需要指出的是，通常的污垢形成過程可能是幾種污垢形成機理共同作用的結果。如析晶污垢和腐蝕污垢就常常混合而共存于同一換熱面，并且換熱壁面上往往同時生成幾種污垢且相互影響。因此，針對每一基本結垢類型，弄清其形成機理對防止結垢是十分重要的。

　　1.2垢樣成分及分析垢樣包括軟垢、硬垢、腐蝕產(chǎn)物及生物黏泥等。

　　硬垢一般在管道壁上附著比較堅固，很難用勺子刮下來。軟垢則比較稀松，沉積在管道上，與管道壁黏附不結實，易用水沖下來，用手捏著有細小顆粒的感覺，干時為粉末狀。若有黏泥，則顏色較黑，手捏時帶有一定黏性。腐蝕產(chǎn)物大多為電化學腐蝕產(chǎn)生或微生物腐蝕產(chǎn)生的腐蝕銹瘤。生物黏泥一般是由連成絲的裹有相當密實黏液層的桿菌組成，外觀為灰黑色，聞著有腥味，手捏著有滑感14.水電技術，2001，37（料及粉末冶金材料。

　　責任編輯王亞昆垢樣分析顧名思義就是采取被清洗設備的污垢樣品進行成分的定性和定量分析，通常以定性分析為多。垢樣分析是確定清洗液配方的重要前提，其分析結果能提供污垢的主要成分，是確定清洗劑選擇范圍的主要依據(jù)。定性分析的結果是垢樣的大致成分，而每種成分在垢樣中的含量是未知的，需要借助于定量分析來確定各種成分的含量。定量分析應在定性分析基礎上進行，它對選擇確定清洗某些重要大型設備的復雜污垢是有利的。定量分析可采用容量法、重量法或儀器分析等測定方法151.垢樣分析的第1步為取樣，基本要求是所取的垢樣應具有代表性。米取量一般為100~200g，在滿足試驗需要量的同時留有一定的保留量，以備復查考證。

　　定性分析通常采用化學試驗的方法對垢樣進行分析。

　　儀器與試劑：藥物天平，常用玻璃器皿；HCl5%醚。

　　試驗步驟：用天平稱取重約5g大小的垢樣5塊，分別置于編有序號的100mL燒杯中。先在1號燒杯中加入5%HCl 30mL，觀察垢樣，記錄其變化狀況；然后在2號燒杯中加入10%BaCl230mL觀察垢樣，記錄其變化狀況；再在3號燒杯中加入d5%NaF 30mL左右觀察垢樣，記錄其變化狀況；取4號燒杯將垢樣用研缽研碎后，移入燒杯中加入50mL乙醚溶劑觀察垢樣，記錄其變化狀況。

　　污垢成分簡易鑒定方法說明如下。

　　加入5%HCl后，垢塊溶解，同時生成大量氣泡，溶液剩余殘渣量極少。污垢成分為碳酸鹽垢。

　　在HCl中幾乎不溶解無氣泡產(chǎn)生，加入10%BaCb溶液后產(chǎn)生大量白色沉淀。污垢成分為硫酸鹽垢。

　　%NaF可緩慢溶制。污垢成分為硅酸鹽垢。

　　加入5%HCl后即可溶解其酸液呈黃綠色。污垢成分為氧化鐵垢。

　　將乙醚加入研碎垢樣中，乙醚液層呈淺黃顏色，不溶的垢呈灰白色。污垢成分為油垢。

　　污垢組成是十分復雜的，除單一型污垢外，混合型垢也是常見的。所以通常要經(jīng)過幾步的鑒別試驗才能確定垢樣的主要成分，但對某些簡單的單一型垢樣經(jīng)一步或二步試驗基本確定后，不一定要每步鑒別試驗都做。

　　2清洗劑的選擇通常，經(jīng)過垢樣分析或通過設備所經(jīng)物料的調(diào)查大致確定其垢樣組成，并結合設備材質(zhì)等進行清洗劑的選擇（清洗劑主要指的是酸性清洗劑，常用無機酸和有機酸）。根據(jù)垢樣組成，被清洗設備材料的性質(zhì)，先確定可選清洗劑的范圍，而后經(jīng)過科學的試驗方法來選定所用清洗劑的品種、濃度、使用溫度等。

　　選擇清洗劑時一般應掌握以下原則。

　　在保證一定時間溶垢的前提下，選用低濃度、常溫、安全、經(jīng)濟的清洗劑。

　　試驗用清洗劑要根據(jù)設備的材質(zhì)、垢樣的狀況與組成等情況來確定，在此要著重指出的是不銹鋼材質(zhì)的設備清洗是不允許選用鹽酸的，因鹽酸酸洗中殘余的氯離子會引起不銹鋼產(chǎn)生應力腐蝕和晶間腐蝕破裂。

　　―般情況下可選用2種清洗劑，每種清洗劑選用清洗中常用的高、低2種不同濃度，共4種配方用清洗試劑。

　　對一些復雜、特殊的垢樣選擇范圍要寬，可多選用一些試驗用清洗劑，對某些復雜的有機垢樣要選用特殊有的針對性清洗劑。

　　用藥物天平分別稱取相同質(zhì)量（5樣4塊置于標有編號的4只100mL燒杯中，分別加入不同的選擇用酸60 ~70mL，將試驗開始的時間按序號分別記錄在試驗報告單上，然后仔細觀察杯中垢樣形態(tài)的變化，將燒杯中垢樣基本溶解后的時間與其他試驗結果分別記錄在報告單上。

　　如經(jīng)相當一段時間后垢樣都不溶，這時可考慮采用加溫攪拌的方式，將燒杯分別放置在磁力加熱攪拌機上，放入磁性攪棒，打開攪拌，調(diào)節(jié)適當轉速（如攪拌有困難，可將垢樣敲碎）開啟加熱器調(diào)節(jié)，溫度由低到高，逐漸上升，但不得超過常用緩蝕劑最高使用溫度，否則將會對緩蝕劑的使用帶來問題，試驗步驟仍按上述進行并記錄試驗的溫度等。如加溫后垢樣還不溶，就要考慮采用特殊的針對性化學溶劑，這種情況大多是復雜的有機垢，要根據(jù)設備所走物料的分子結構來選擇清洗劑。

　　根據(jù)上述試驗的結果和清洗劑的選擇原則，并結合實際情況確定清洗劑。一般情況下以溶垢的時間為尺度，溶垢時間越短，表明清洗劑對垢樣溶解性能越好，因而要選擇溶垢時間最短的清洗劑。如溶垢時間相差不大，在考慮溶垢時間的同時，主要從清洗劑選擇原則及操作難易等方面衡量，綜合分析后，再確定適宜的清洗劑，另外對一些特殊清洗劑的確定還要考慮其他一些因素。

　　在確定清洗劑配方后，最后一項試驗工作就是緩蝕劑的選擇它是確定清洗液配方的重要一步，選擇得如何，對設備清洗至關重要，因為一種較理想的清洗液不僅能清除垢物，更關鍵地是在除垢的同時，還不能損傷和破壞被清洗設備，否則清洗本身就失去了意義。緩蝕劑通常根據(jù)清洗劑種類、使用溫度、濃度等確定緩蝕劑的選擇范圍，然后依據(jù)試驗的結果，結合各種因素和實際情況來確定緩蝕劑的種類、使用濃度等。

　　經(jīng)過上述的幾步，就可科學地確定清洗液的配方，即確定清洗劑的種類、濃度和緩蝕劑的種類、濃度等。

　　3換熱器在線清洗技術換熱器按清洗時是否停工、是否拆卸可分為在線與非在線清洗，一般情況下在線清洗為化學清洗，非在線清洗為高壓水沖洗。在線清洗無需停工，無需換熱器的拆裝運輸，清洗時間短、工程量較小、清洗效果明顯且對設備的腐蝕較小，清洗劑合格處理后排放不會影響環(huán)境。非在線清洗過程工程消耗大、洗凈能力低、勞動強度大、清洗周期長、對環(huán)境污染影響大，且換熱器的拆裝存在重大安全隱患167.在線清洗技術不但可解決設備的無損清洗問題，還可隨時切入換熱系統(tǒng)中對單臺或多臺設備進行在線清洗，其清洗費用低、時間短，整體設計和設備移動方便。推廣應用在線清洗技術不僅可提高冷換設備的換熱效果，延長冷換設備的檢修周期，而且可為石化企業(yè)節(jié)約大量的檢修成本以及由于檢修停產(chǎn)帶來的損失181.在線清洗主要適用于管殼式冷凝器、換熱器內(nèi)為微生物黏泥及一般軟垢的清洗，在線清洗裝置由清洗器、動力泵、配套管路、閥門及控制柜組成。在線清洗的原理是，在傳熱設備的每根管內(nèi)，配置適當材質(zhì)的清洗元件。生產(chǎn)運行時，在管內(nèi)的傳熱介質(zhì)的帶動下，在規(guī)定的時間周期內(nèi)令清洗元件在管內(nèi)往返滑動，由于清洗元件與管內(nèi)壁進行研削、摩擦與碰撞，使得傳熱管的內(nèi)壁保持潔凈，從而達到在線清洗防垢的目的191.在線清洗適用范圍廣，對流體介質(zhì)適應能力強，針對不同介質(zhì)可采用相應的材質(zhì)材料；對高黏性介質(zhì)同樣適合，且操作簡便，既能手工操作，也能自動控制。對傳熱管的磨損可人為控制，只要清洗元件的選材適當，工作時間及頻率設定適當，傳熱管的磨損幾乎為零。

　　該裝置安裝簡單，既可在新設備上安裝，又可在老設備上改裝，改裝時只需對老設備進行局部改動，一般技工都能操作。

　　在線清洗運行可靠，該裝置結構簡單，發(fā)生故障的概率小，即使發(fā)生故障也不會影響系統(tǒng)的正常工作。與傳統(tǒng)的機械、化學清洗不同，不會對設備產(chǎn)生損傷、腐蝕等不良作用，不但能延長設備使用壽命，節(jié)省大量清洗費用，而且能消除停工清洗造成給生產(chǎn)上的損失，保障生產(chǎn)工藝的順利進行。

　　4結語在換熱器污垢化學清洗過程中，首先要弄清垢的種類，分析垢的成分，針對污垢成分確定適合的清洗配方，最后確定清洗裝置及完整的清洗流程，得到完整可行的實施方案。換熱設備在線清洗（除垢）裝置對解決換熱器的污垢問題提供了一種有效切實可行的辦法和途徑，對提高傳熱設備的效率、改善傳熱設備的使用條件及其節(jié)能降耗具有重大的經(jīng)濟意義。