Советы и рекомендации по борьбе с конкретными типами загрязнений в теплообменниках

При работе со сложными средами, такими как сточные воды или агрессивные химические вещества, теплообменники особенно подвержены загрязнению и засорению. Ранее была рассмотрена суть проблемы и различные виды загрязнения, которые могут возникать. Однако не менее полезно взглянуть на примеры конкретных ситуаций с загрязнением, с которыми доводилось сталкиваться нашим инженерным группам.

Загрязнение обычно можно отнести к одной из четырёх категорий: химическое загрязнение (включая образование накипи), биологическое загрязнение, отложение осадка и загрязнение вследствие коррозии. Во всех случаях профилактика лучше лечения. Но поскольку каждый из этих типов загрязнения вызван различной комбинацией химических и физических реакций, методы профилактики будут принимать различные формы.

Далее будут описаны некоторые из наиболее распространённых типов загрязнения, с которыми нам доводилось сталкиваться, а также лучшие методы их предотвращения. Но это далеко не полный список.Химическое загрязнение: накипь (включая известковый налёт)

Известковый налёт является наиболее известным химическим загрязняющим веществом. Многих из нас встречались с ним в бытовых чайниках и трубопроводах. В промышленном оборудовании налёт причиняет особенно много проблем при высоком содержании минеральных веществ в охлаждающей воде.

Признаком этого типа загрязнения является классический «известковый налёт», накапливающийся внутри теплообменника (и, как правило, внутри всей водопроводной линии, включая трубы и насосы), хотя местные факторы и различия в содержании минералов могут привести к изменению его внешнего вида. В качестве профилактики следует использовать химические добавки в воду (например, соль или кислота для «жёсткой» воды). Для очистки или удаления налёта требуются специальные химические вещества.

Химическое загрязнение: струвит

Струвит (фосфат магния и аммония) – это фосфатный минерал, который часто выпадает в осадок в моче. Именно этот материал приводит к образованию камней в почках, особенно у людей и животных, питающихся растительной пищей (с высоким содержанием магния) или заражённых микроорганизмами, продуктом жизнедеятельности которых является аммоний.

Струвит может составлять большую проблему при очистке канализационных и сточных вод. Особенно это касается систем, которые включают установки анаэробного сбраживания, так как в ходе этого процесса выделяются аммоний и фосфат. Струвит образует твёрдую корку на многих поверхностях, в том числе внутри труб теплообменников.

Все соображения, которые относятся к химическому загрязнению и образованию отложений, также применимы и к предотвращению образования струвита в теплообменниках. Поддержание температуры воды ниже 65 °С поможет предотвратить его образование. Также необходимо ограничить количество фосфора, добавляемого в биореактор. Часто загрязнение этого типа можно удалить физически, и поскольку струвит является ценным минералом, многие очистные заводы исследуют возможность получения коммерческой выгоды от струвита.

Химическое загрязнение: вивианит

Вивианит (двухвалентный фосфат) становится проблемой в тех случаях, когда в суспензию добавляют хлорид железа (также известный как травильный раствор). Это делается для контроля выбросов сероводорода (H2S). Там, где температура воды слишком высокая, на поверхности теплообменника происходит осаждение твёрдого, сине-зелёного материала (вивианита).

Как и в случае струвита, следует уменьшить температуру воды ниже 65 °С. Это поможет предотвратить образование вивианита. Также необходим тщательный контроль химических веществ, добавляемых в суспензию, хотя состав добавок обычно определяется другими факторами. Очистка вивианита очень трудна, часто требует использования растворов соляной кислоты, несовместимых с материалами, из которых изготовлен теплообменник и другие элементы системы.

Биологическое загрязнение: водоросли

Зарастание водорослями особенно часто встречается, когда для охлаждения используется неочищенная вода из рек или каналов. В таких случаях экологические нормы запрещают использование химических добавок, а также ограничивают повышение температуры. Поэтому в столь идеальной среде водоросли растут очень быстро.

Использование высоких скоростей или скребковых теплообменников поможет предотвратить загрязнение. Также возможно использовать специальные конструкционные материалы, такие как медь или латунь. Кроме того, необходимо соблюдать режим техобслуживания и регулярно выполнять очистку оборудования.

Биологическое загрязнение: полосатые мидии

Полосатые мидии – это инвазивный биологический вид, распространённый по всему миру. В настоящее время они встречаются в пресных водоёмах на юго-востоке Англии, а также в канализационных и очистных сооружениях. Они попадают в трубопровод в виде личинок, а затем растут и создают колонии. В запущенных случаях из некоторых водоочистных сооружений приходилось извлекать сотни тонн мидий.

Они относительно редко попадают в теплообменники. Избежать данного загрязнения можно путём поддержания скорости жидкости через теплообменник выше 2 м/с, чтобы личинки не смогли осесть на стенках, а также регулярной промывки.

Биологическое загрязнение: окончательно отфильтрованные жидкие отходы

На некоторых объектах по очистке сточных вод окончательно отфильтрованный водный поток (FFE), полученный после прохождения через фильтр-пресс, используется в качестве свободной охлаждающей среды. Однако из-за высокого уровня содержания биологического материала в FFE существует высокий потенциал образования загрязнений. Засорение может произойти очень быстро в зависимости от конкретных свойств FFE и конструкции теплообменника.

Ультрафиолетовая обработка FFE может помочь уменьшить уровень содержания биологического материала и, следовательно, вероятность загрязнения. Очистка оборудования обычно базируется на системах безразборной чистки СИП-мойки. Поэтому важно выбрать теплообменники и другое оборудование, которое допускает использование едких чистящих средств.

Загрязнение осаждением: осадок

Это наиболее распространённый тип загрязнения в теплообменниках. Он вызван тем, что частицы обрабатываемой жидкости оседают на их поверхности.

Как правило, образованию осадка препятствует грамотная конструкция теплообменника, а также выбор подходящего типа теплообменника для конкретных условий работы. Например, если жидкость имеет достаточную скорость и давление, то использование теплообменников со спиральной накаткой труб поможет предотвратить осаждение. Также можно использовать скребковые теплообменники, которые будут непрерывно удалять осадок, обеспечивая эффективную работу.

Загрязнение осаждением: нагар

Нагар образуется при слишком высокой температуре воды. В результате её воздействия отложения (особенно органические вещества) запекаются на стенках труб. Часто он образуется в результате неисправности. Например, если нагрев продолжается в то время, когда поток продукта отсутствует, что приводит к перегреву продукта.

Вероятность образования нагара может быть уменьшена с помощью выбора правильной конструкции всей системы и использования блокировки органов управления насосами (водяным и для продуктовым), чтобы при остановке одного из них отключался и другой. Контроль температуры воды (в идеале следует поддерживать её ниже 80 градусов по Цельсию) также поможет предотвратить нагар. Если же избежать загрязнения этого типа не удалось, его обычно можно удалить путём физической или химической очистки.

Загрязнение вследствие коррозии

Обычно происходит в определённых обстоятельствах, когда обрабатываемая жидкость или конструкция самого теплообменника способствуют коррозии. Например, алюминий и медь являются высокореактивными металлами и часто страдают от гальванической коррозии или образования оксидов на поверхности трубы, если они используются для изготовления труб теплообменников.

Решить большинство подобных проблем позволит использование материала, стойкого к такой коррозии, но имеющего хорошие свойства теплопроводности, такого как нержавеющая сталь. Грамотное конструирование системы, например, для регулярного удаления продуктов коррозии, и её регулярная очистка также помогут предотвратить образование засорения вследствие коррозии.

Выше были рассмотрены лишь некоторые из наиболее распространённых типов загрязнения, которые встречаются в теплообменниках в реальных ситуациях. Однако существуют и другие, особенно часто возникающие при работе со средами с высоким физическим или химическим потенциалом загрязнения, или при использовании высоких температур, которые могут способствовать определённым типам химических реакций или физических процессов.

Проектировщики и конструкторы теплообменников комбинируют анализ свойств среды и расчёт коэффициента загрязнения (математическое значение, которое представляет собой тепловое сопротивление осадка), чтобы гарантировать способность теплообменника, рекомендованного для конкретных условий эксплуатации, насколько это возможно противостоять загрязнению в течение длительного периода времени. Но если загрязнение всё-таки произошло, его можно быстро и эффективно устранить правильным методом очистки.

© 2021 HRS Heat Exchangers. All Rights Reserved

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

Параметры cookies-файлов на этом сайте установлены, как "разрешить cookies ", чтобы обеспечить Вам лучший просмотр сайта. Если вы будете продолжать использовать этот веб-сайт без изменения настроек cookies-файлов или нажмете кнопку "Принять", то вы соглашаетесь с этим.

Close