板式换热器在氯碱生产中的特点及生产中应用

摘要：氯碱生产是一种高能耗的产业，由于换热器的能耗和投资占烧碱的成本较高，因此应用新型的换热器在氯碱企业的扩建中显得越来越重要。本文介绍了氯碱厂可应用板式换热器的各工序， 并就其在使用过程中应注意的问题及清洗和维修方法进行了介绍。
　　关键词：氯碱　　板式换热器　　应用
　　 中图分类号：ＴＱ０６　　　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　　文章编号：１６７３－０５３４（２００６）１２（ａ）－０２３１－０２
　　１　前言
　　氯碱生产是一种高能耗的产业。近年来， 由于市场的竞争日益激烈，我国各氯碱企业为了提高自身的竞争力，纷纷扩大烧碱装置规模。随着氯碱厂生产规模的日益扩大， 总能耗也越来越多。由于换热器的能耗和投资占烧碱的成本较高，因此应用新型的换热器在氯碱企业的扩建中显得越来越重要。
　　２　板式换热器的工作原理
　　２．１　特点
　　板式换热器是以波纹板为传热面的新型、高效换热器，具有以下特点：
　　（１）传热系数高。总传热系数最高可达７０００ Ｗ ／ｍ２·℃。
　　（２）体积小，占地面积小，重量轻，特别适用于空间有限的场合。
　　（３）组装灵活，拆装清洗方便。板式换热器可以随时用增减板片来变换换热面积， 以适应热负荷的变化。
　　２．２　工作原理及性能
　　在板式换热器中，板片是传热元件，悬挂在导杆上，板片上面还贴有密封垫片，板片按设计要求组装后压紧。介质通过换热板片上的通孔在板片表面进行流动，在板片波纹的作用下形成激烈的湍流，犹如用筷子搅动杯中的热水，加大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动，湍流形成的大量换热面与板片接触，通过板片来进行充分的热传递，达到最终的换热效果。冷热介质的
隔离主要通过密封垫的分割，或者通过大量的焊缝来保证，在换热板片不开裂穿孔的情况下，冷热介质不会发生混淆。普通的板式换热器主要用于无相变的换热场合，还有冷凝式板式换热器用于气体冷凝，以及耐压较高的焊接式板式换热器。
    ２．３　类型
    板式换热器按照组装方式可以分为可拆式、焊接式、钎焊式等形式；按照换热板片的波纹可以分为人字波、平直波、球形波等形式；按照密封垫可以分为粘结式和搭扣式。各种形式进行组合可以满足不同的工况需求， 在使用中更有针对性。
    由于氯碱生产中各工序不同，需根据各工序的具体情况选用不同型式和材质的换热器。
    ３　板式换热器在氯碱厂各工序中的使用
    板式换热器在许多工业中已经用得很普遍，在氯碱厂中， 除了蒸发器的加热室和浓碱冷却器因结晶盐的存在无法使用板式换热器外，其它可使用换热器的工序，板式换热器均能很好地起作用。
    ３．１　硅整流工序
    硅整流工序的两种换热器均属于液液换热。其中变压器的油冷却器可使用铝黄铜板片材质、耐油丁腈橡胶垫片的板式换热器；整流柜的纯水冷却器可使用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的板片材质、丁腈橡胶垫片的板式换热器。
    ３．２　盐水工序
    盐水预热器属于气液换热，同时由于盐水介质电化学腐蚀的存在， 板片材质必须使用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 以上奥氏体不锈钢或 Ｔｉ 材，垫片为丁腈橡胶的冷凝式板式换热器。
     ３．３　氯气处理工序
     在氯气处理工序中，钛管冷却器板片可使用 ＴＡ１ 钛材材质，由于湿氯气的化学腐蚀较重，所以选用耐氧化的三元乙丙橡胶垫片，同时有氯水的冷凝， 必须使用冷凝式板式换热器；同样氯水冷却器可使用板片材质为 ＴＡ２、垫片为三元乙丙橡胶的板式换热器；纳氏泵的循环酸、各塔循环酸换热器板片可使用耐浓硫酸和氯气腐蚀的哈式合金Ｃ －２７６ 材质以及氟橡胶垫片。
      ３．４　液氯工序
      在液氯工序中，无论使用氨制冷还是使用氟里昂制冷，制冷剂的液化均可使用板片材质为 １Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 的板式换热器，由于压缩后的气体压力较高，所以此板式换热器必须选用焊接式的，虽然板片无法拆检，但由于介质腐蚀性较弱，使用寿命仍可达 ８ 年以上。氯气液化器可使用板片材质为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的冷凝式板式换热器、其垫片同钛管冷却器一样选用三元乙丙橡胶。
     ３．５　电解工序
      由于电解液的腐蚀包括氯离子的孔蚀、碱脆和电化学腐蚀，因此电解液预热器必须使用 １Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 或 Ｍｏ２Ｔｉ 的奥氏体不锈钢板片材质、垫片选用耐强碱的丁基橡胶。
    ４　使用中应注意的问题
    （１）当换热介质中含有固体颗粒、纤维状物质时，例如一次水或循环水，应当在换热器前面安装过滤器。
    （２）板式换热器投入使用时，应缓慢打开高温介质入口阀门，使其充满高温侧板程，然后再打开低温介质的入口阀门。严禁压力、温度急剧变化。
    （３）通过分析介质成分或判断压力变化情况，发现有两种介质相串通的现象时，应立即停车，查出并更换损坏的板片。
    （４）严格控制使用温度与压力在允许值以下，否则会加速密封垫的老化，造成严重泄漏等情况。
    （５）检查发现换热板束泄漏时，应做好标记，以便设备拆开后，迅速查出损坏的板片和密封垫片，换上新的换热板片和密封垫片。
    （６）开始运行时，发现换热器冷热不均，应先检查换热器内是否有空气没放干净，然后检查换热板片是否加错，通道是否堵塞，并采取相应的有效措施进行处理。
    （７）板式换热器停车时，应缓慢关闭低温介质入口阀门，随即缓慢关闭高温介质入口阀门，然后关闭低温介质的出口阀门，再关闭高温介质的出口阀门。禁止压力、温度发生急剧变化。
    ５　板式换热器的清洗
    清洗的间隔期应视板式换热器的使用情况而定。当板式换热器通道的阻力增加， 换热效果下降时应进行清洗。
    （１）反冲洗法
    当板式换热器的流道阻力较轻或阻力降突然升高时，停车，从流道的反方向，用高于操作压力 １．５ 倍的工艺介质反向冲洗。板式换热器因其内部物料湍流强烈且板片表面很光滑，生成积垢较少，故亦称为“自洁式换热器”。如果在运行期间定期加大物料流量或使物料反向流动，可以将它内部的一些沉积物冲去，延长换热器的工作周期。在需要把换热器打开清洗前，先用大量泵水冲洗也可除去其内部的部分沉积物。
    （２）手工清洗法
    如果板式换热器的流道阻力用反冲洗法无法消除，且换热板片结垢层很薄时，根据强度的不同，可用软纤维的刷子洗刷，再用压力为 ０．２ＭＰａ 的水冲刷干净为止。
     （３）化学清洗法
     现代的化学工业大力发展各种容器设备的化学清洗，简化清洗工作，板式换热器也如此。可以采用在线清洗，容器设备不用拆卸打开，分别用化学药剂和水进行清洁，大大提高了清洗工作的效率。板式换热器的材料能抵受多种化学药剂的作用，而且它的内部容积较小，很便于用化学清洗。所用的化学药剂视积垢的种类和成份而定，一般采用 １０％ 的硝酸、２％ 的聚偏磷酸、５％的乙二胺四乙酸的混合溶液来清洗，也可用 １０％ 的硝酸加上蓝星清洗公司的专用缓蚀剂来清洗，化学清洗后再反复泵水洗净。在良好的情况下，板式换热器可以常年不拆开。但是当板式换热器拆检清洗后或板片、垫片损坏时，应进行维修。
    ６　结语
    板式换热器是一种结构紧凑、高效的新型换热设备。在氯碱生产中应用新型的板式换热器，占地面积比列管换热器减少 ８０％，投资降低 ５０％～７０％，传热效率提高了 ４００％～５００％。由于选用的材质较好，使用中只要按规程操作就可以保证氯碱装置安全长周期运行。同时板式换热器质量轻， 换热器外不需要保温。在使用中如果阻力增大或结垢， 清洗比较容易。板片损坏或密封垫片泄漏时，拆卸、检修也比较方便。因此在氯碱生产中应尽可能选用板式换热器。