換熱器，是将熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業生産中占有重要地位，而且應用廣泛。

一、換熱器的分類

适用于不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器的具體分類如下：

1.按傳熱原理分類

間壁式換熱器

間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間裡流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前應用最為廣泛的換熱器。

蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度後，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式等。

流體連接間接式換熱器

流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

直接接觸式換熱器

又被稱為混合式換熱器，這種換熱器是兩種流體直接接觸，彼此混合進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。

複式換熱器

兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設備。同汽水面式間接換熱相比，具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩定性及較低的機組噪音。

2.按用途分類

加熱器

加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發生相的變化。

預熱器

預熱器預先加熱流體，為工序操作提供标準的工藝參數。

過熱器

過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀态。

蒸發器

蒸發器用于加熱流體，達到沸點以上溫度，使其流體蒸發，一般有相的變化。

3.按結構分類

可分為：浮頭式換熱器、固定管闆式換熱器、U形管闆換熱器、闆式換熱器等。

二、換熱器結垢的清理方法

1、常見換熱器的形式、工作原理及換熱介質

在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、再沸器、深冷器、過熱器等。

2、換熱介質的化學成分對結垢形成的影響

換熱介質是指和工藝物料發生熱量交換的輔助介質，常用的有水、油、空氣等。水是最常見的換熱介質，其雜質成分對換熱器結垢的形成有很大的影響。具體來說有：以離子或分子狀态溶解于水中的雜質：鈣鹽類、鎂鹽類、鈉鹽類。以膠體狀态存在的雜質：鐵化合物、微生物、冷卻循環水中的污泥，來源于空氣中的塵土及補充水中的懸浮物，逐漸沉積在流速較低的換熱器中。粘垢：主要是微生物的分泌物與水中泥沙、腐蝕産物、菌藻殘骸粘結而成，常常附着在換熱器壁面上。

3、換熱器垢的理化性質

在受熱面與傳熱表面上沉積的附着物層常稱作水垢。在換熱器中，尤其是壓縮冷盤等循環冷卻式換熱器中，含有碳酸氫鹽分解産物和微生物污泥。碳酸鹽水垢是循環冷卻水系統和熱交換器傳熱表面的主要垢種。碳酸鹽水垢的基本性狀：碳酸鹽水垢外觀為白色或灰白色。如果設備有腐蝕時，會染上腐蝕産物的顔色。碳酸鹽水垢質硬而脆，附着堅牢，難以剝離刮除。對于循環冷卻水，應定期檢測水質，使水質符合GB50050《循環冷卻水的水質标準》，當水質不能達到标準時，應按國家标準GBJ50《工業循環冷卻水處理設計規範》中的方法對水質進行處理。這樣能有效防止水垢對設備換熱效果的影響

4、換熱過程中介質的流速對結垢形成的影響

适當提高流體的流速，使流體中的沉積物不易沉積、結垢，但換熱器的壓降增大；不斷地改變流體的流動方向，使流體不停地沖擊換熱管的壁面，讓流體中的各種雜質不易在壁面停留；選擇耐腐蝕的光滑材料，也可以減緩污垢的形成。實踐中，我們常通過壓力差的檢查，判斷換熱器是否結垢。公司在每次設備檢修停車前也都這樣。

5、換熱過程中介質的溫度對結垢形成的影響

換熱器進出口溫度的變化直接反映出換熱器換熱能力的變化。定期測量換熱器進出口流量、溫度、當傳熱能力低到不能滿足工藝要求時，則應通過機械清洗或化學清洗提高換熱能力，滿足和維持工藝運行的需要。用水作冷卻介質時，水的出口溫度最好控制在50℃，因為超過50℃會使管子腐蝕，換熱器結垢嚴重，影響換熱能力，故出口水溫不要超過65℃。

6、換熱器結構形式對結垢形成的影響

實踐中發現，管道的結構形狀對結垢有很大影響。例如波紋管管道，它不僅可以迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束，使流體的湍流程度持續得到強化，還能提高傳熱效率，同時具有很好的防結垢能力，其抗垢機理是：流道内流體的高速湍流，使流體中的微粒難以沉積結垢，即使有少量垢生成，由于介質在管内外湍流流動，對管壁沖刷強烈，防結垢能力強。另外，波紋管上存在着因管程與殼程溫差應力而産生的應變，使具有彈性特征的波紋管的曲率發生微觀變化，從而使波紋管換熱器具有防垢和除垢的能力。

7、局部環境條件對結垢形成的影響

操作溫度高于或低于環境溫度時，有的換熱器需保溫或保冷，保溫或保冷層的完好狀态直接影響換熱器傳熱性能。如保溫或保冷層一旦破壞，局部環境條件發生變化，也會加速結垢的聚集，形成結垢層。

8、換熱器停運期間的對結垢形成的影響

換熱設備在每年大修停用期間，如果内部的積水或集液未及時排出或排除不徹底，在相對靜置的條件下，更容易形成結垢，因而，在設備停用特别是在較長時間内停用時，應注意換熱器的排水及維護保養。

9、減少、消除結垢形成的方法措施

（1）從設計角度減少、消除形成結垢的條件換熱器的設計是通過計算确定經濟合理的傳熱面積及換熱器的有關結構尺寸，以實現所需的傳熱目的。在結構設計時，不妨考慮采用特殊結構，例如，設計能産生湍流的結構，重要的換熱設備也可考慮設置電子除垢器、反沖洗系統等，如果使用水作為換熱介質，在考慮腐蝕的情況下，使用防結垢添加劑等材料，除此之外，遵循簡單的設計原則也可減少甚至消除形成結垢的外部條件，例如：不潔淨和易結垢的流體宜走管程，因為管程清洗比較方便。

（2）流量小或粘度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋闆的殼程中流動，由于流速和流向的不斷改變，即可達到湍流，阻止結垢形成。

（3）腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時被腐蝕，且管程便于檢修與更換。

（4）被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對外的散熱作用，同時管程結垢後便于更換。

（5）飽和蒸汽宜走殼程，因蒸汽較潔淨，不易結垢，不需清洗。流體流速的選擇：流體流速的選擇涉及到傳熱系數、流動阻力及換熱器結構等方面。增大流速，可加大對流傳熱系數，減少污垢的形成，使總傳熱系數增大；但同時使流動阻力加大，動力消耗增多；選擇高流速，使管子的數目減小，對一定換熱面積，不得不采用較長的管子或增加程數，管子太長不利于清洗，單程變為多程使平均傳熱溫差下降。因此，一般需通過多方面權衡選擇适宜的流速。溫差不大、殼程介質結垢不嚴重、殼程能采用化學清洗時，選用固定管闆式換熱器。

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