文 献 综 述

1．前言

自20世纪以来板式换热器被越来越广泛的应用于工业运行，但是大部分都是带垢运行，导致换热器的得传热系数降低，冷却效果下降，设备的使用寿命大大的简短。工业设备的结垢还会降低其生产效率，增加其能源消耗，使其运行费用上升，造成巨大的经济损失；严重的甚至会带来严重的安全隐患，会对人员安全造成重大影响。因此对于板式换热器的清洗越来越被人们重视，对板式换热器的酸洗除垢工艺进行进一步的研究实验，综合各因素希望能找到更好的清洗体系。

2．板式换热器^[1]简介

板式换热器是采用薄金属板(厚度一般为0.5～1. 5mm左右)压制成具有一定形状波纹的板片,然后叠装而成的一种换热器。工作流体在两块板片之间所形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过各自的流道,中间隔一层板片,通过此板片进行换热处理。板式换热器主要是由板片、垫圈、机架、压紧机构等组成^{[ 2, 3]}。

3．板式换热器的结垢分析

3.1 板式换热器结垢^[4]堵塞的主要原因及其危害

板式换热器在使用的过程中, 会由于水处理设备的运行不当, 水质控制不达标, 将不合格软化水注入供热系统中, 因此使水中的钙、镁、碳酸盐等遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁等沉淀物粘结在换热器的受热面上, 形成坚硬的水垢。由于水垢导热性能差，会造成换热器换热效率降低以及热能严重浪费, 从而影响供热效果, 给供热单位造成严重的负面影响。

3.2 板式换热器结垢的原因分析^[5]

在水中的主要成分有Ca( HCO₃)₂、CaSO₄、CaSiO₃ 等。钙盐是造成换热器结垢的主要组分。镁离子溶解在水中后, 在受热分解后会生成Mg(OH)₂ 沉淀, 构成泥渣和水垢。铁垢、污泥和微生物粘泥。

4．不同酸洗体系中缓蚀剂的简介

4.1 清洗剂及缓蚀剂的选择

缓蚀剂^[6]，即减缓金属腐蚀的添加剂，它是具有抑制金属生锈或腐蚀的无机物和有机物化学药品的总称。, 根据不同的结垢情况可选用不同的酸洗, 它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有: 草酸、甲酸等。无机酸主要有: 盐酸、硝酸等。

4.2 盐酸酸洗^[7]中的缓蚀剂

板式换热器的大部分也主要是钢铁，而盐酸对铁的氧化溶解能力较强，盐酸对生成的盐类溶解性好，清洗表面状况好，无残留物，同时盐酸的危险性小、操作简单、安全。因此，使用盐酸酸洗的趋势越来越大。但是，在化学清洗中。若处理不当易造成酸介质损伤金属基体，或造成腐蚀，消耗过多的酸液^[8]。对于上述问题，添加缓蚀剂是一种良好的解决办法。

盐酸清洗中的缓蚀剂有甲醛、没食子酸^[9]、乌洛托品^[10] 等。其中以乌洛托品( 六次甲基四胺)，最为常用。由于它无毒、无异味的特点, 可适合用于食品工业的蒸汽锅炉、生活热水锅炉、宾馆、饭店的锅炉热交换器和蒸浴炉的酸洗中作为缓蚀剂。其缓蚀机理在理论认为上属于吸附膜型的缓蚀剂作用机理，但是，乌洛托品对温度和浓度的要求较高，超过一定温度，不仅其缓蚀效果变差，而且会对金属产生一定的腐蚀作用。

由于盐酸易挥发产生酸雾污染环境，因此清洗过程中常添加抑雾剂。盐酸酸洗的缓蚀抑雾剂^[11]有胺类及其复配缓蚀抑雾剂、咪唑啉类及其复配缓蚀抑雾剂^[12] 、硫脲及其衍生物缓蚀抑雾剂。

此外，盐酸清洗中的缓蚀剂还有从天然动植物中提取的绿色的缓蚀剂^[13] 、吡唑啉酮类缓蚀剂^[14] 、保留了盐水缓蚀剂作用特性^[16] 的新型完井液HCA-3H缓蚀剂^[15] 等。

4.3 硝酸酸洗^[17]的缓蚀剂

硝酸酸洗缓蚀剂较为高效的主要是Lan-5缓蚀剂，Lan-5缓蚀剂是由乌洛托品、苯胺和硫氰酸钠三种组分按一定比例配成的。是目前用硝酸酸洗水垢的一种理想的缓蚀剂。用于17%以下的常温（40度以下）硝酸中，减缓硝酸对金属基体的腐蚀，在各种化学酸洗过程中都有良好的缓蚀效果。在正常使用下使金属的腐蚀率大大降低，并有优良的抑制钢铁在酸洗过程中吸氢的能力，避免钢铁发生”氢脆”，同时抑制酸洗过程中Fe³ 对金属的腐蚀，使金属不产生孔蚀。适用于不锈钢、碳钢、铜、铝、钛等金属材质及其不同材质的组合件的酸洗。

Lan-5的特点：性能稳定、操作简单、用量小、效率高、费用低、无毒无臭、对环境无污染；对金属基体的腐蚀小、缓蚀率高，过程中没有酸雾，使用安全。

4.4. 多用酸洗缓蚀剂Lan-826

Lan-826酸洗缓蚀剂为浅黄或浅红色液体，性能稳定、操作简单、用量小、效率高、费用低、无毒无臭、对环境无污染；对金属基体的腐蚀小、缓蚀率高，过程中没有酸雾，使用安全，特别是能避免误用缓蚀剂造成的危险。

Lan-826缓蚀剂首创了多用型酸洗缓蚀剂品种，它能在各种化学清洗用酸#8212;#8212;包括氧化性酸和非氧化性酸、多种无机酸和多种有机酸中都具有高效缓蚀作用，并具有优良的抑制渗氢和抑制三价铁加速腐蚀的能力。酸洗金属是不产生孔蚀。作为硝酸、盐酸、氨基磺酸、羟基乙酸、草酸、EDTA、硝酸-氢氟酸等多种酸的酸洗缓蚀剂，它都具有较好的效果。

Lan-826的优点：a.便于工厂选择合适的清洗剂；b.适用于硝酸-氢氟酸的清洗；c.适用于多材质设备的清洗；d.缓蚀性能好酸洗操作安全。

5．清洗工艺的介绍

根据板式换热器的情况的不同选择不同的清洗工艺，当板式换热器结垢情况严重、换热效率较为低下,甚至堵塞时,必须采用拆卸清洗;当板式换热器结垢较轻或老化较为严重时,可采取不拆卸清洗。

板式换热器^[18]化学清洗时可采取循环清洗和浸泡清洗相结合的清洗工艺^[19]。循环清洗是采用循环泵、清洗槽、塑料管、清洗对象等组成的封闭循环系统,将循环系统中加入适量的清洗剂,再用循环泵循环清洗;浸泡清洗则是循环系统中清洗剂均匀达到一定浓度后,关闭循环泵后进行浸泡。

6．板式换热器的酸洗工艺的研究意义及发展趋势

由于板式换热器的高效节能、结构紧凑、易拆卸清洗、使用寿命长、适应性强等特点，已被广泛的应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门，因此板式换热器的酸洗工艺也正成为一个越来越大的课题，使用何种酸进行酸洗^[20]，采用何种清洗工艺，在综合效果、成本和环保等因素后可以进行进一步的研究，争取有进一步的发展。而不同酸洗体系中缓蚀剂^[21]的选择也是其中最为重要的一部分，缓蚀剂主要对效果和环保方面进行考虑，其发展趋势在于开发更为高效、无毒、无污染的天然绿色缓蚀剂。

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