如何清洁和维护热交换器
如何清洁和维护热交换器
热交换器设计用于工艺处理和就地清洁（CIP）过程中从一种气体或液体到另一种气体或液体的热传递。由于结垢或老化而导致的热交换器性能下降会导致额外的运行和能源成本。因此，清洁和维护换热器对于保持系统高效运行很重要。定期维护可确保设备处于工作状态，并有助于防止紧急维修。与换热器要求计划外停机的生产损失的成本相比，清洗换热器的成本很小。
传热表面上的产品或化学沉积物会削弱交换器的传热能力，因此必须定期清除以保持高性能并防止生产中断。换热器结垢或在传热表面上不希望有的沉积物堆积，都可能导致多种成本：
- 停产造成的生产损失
- 清除重垢沉积物的维护费用
- 更换插入的设备
结垢的频率和程度取决于三个关键因素：
- 流体温度
- 流体性质
- 流体速度
1.流体温度
水中碳酸钙（CaCO3）等矿物质会产生水垢。随着温度升高，盐会沉积在热交换器表面。与食品加工过程中温度升高类似，也会发生生物生长。
2.流体的性质
例如，在牛奶加工过程中，结垢会通过减少沉积物增长产生的流量而导致整个交换器的压降升高。在乳制品行业中，牛奶和乳制品中的蛋白质，脂肪，糖和矿物质可能从溶液中逸出并沉积在热交换器表面和污垢通道上。
3.流体速度
在大多数情况下，在较高的流体速度下结垢减少，因为增加的流速会增加流体的切应力，从而导致更多的沉积物清除。对于颗粒结垢，增加流速可以完全消除结垢。
但是对于更强的沉积物，增加流速超过特定点可能不会显着减少结垢，对于非常强的沉积物，增加流速可能没有任何作用。
重要定义
在本文中，我们概述了卫生过程中最常见的结垢和老化类型的清洁程序：
- 污垢： 热交换器零件表面上积有一层结皮或加工过的流体，矿物或清洁剂的涂层。
- 结垢： 由碳酸钙，硫酸钙和硅酸盐引起的结垢。
- 沉积物： 来自腐蚀产物，金属氧化物，淤泥，氧化铝和双原子生物（微藻类）及其排泄物。
- 生物生长： 生物污染的来源包括细菌，线虫和原生动物。
如何知道何时清洁热交换器？
当换热器无法达到正确的加热或冷却产品温度时，您就可以知道何时该清洁换热器。板表面结垢会降低温度传递，从而导致温度不正确。
您可能还会看到压力下降高于指定的压力，因为结垢会导致流体速度增大及压降增大。
就地清洗（CIP）
就地清洗（CIP）设备可以清洗板式热交换器而无需拆卸。CIP为热交换器提供化学和机械清洁。如果系统配置禁止CIP，则操作员必须执行手动清洁。
热交换器的CIP清洗通常包括以下几个目标：
- 清洁石灰沉积
- 钝化表面以减少腐蚀的可能性
- 排干之前中和清洁化学品。
流量的重要性
适当的流速可确保清洁过程中流体的有效机械作用。一些制造商建议在整个热交换器板上的速度大约为0.3m/s，但是要求因制造商而异。
产品侧面清洁期间的流量应始终至少与产品的流量相同。在某些情况下，例如在牛奶灭菌和处理粘性液体或含有颗粒的液体时，可能需要增加流速。
清洗液的建议限量
- 最高70°C时按体积计5％的碱溶液
- 最高70°C时0.5％重量的酸溶液
制造商可以提供有关特定设备清洁和消毒的更多详细信息。
基本化学清洗工艺
CIP中的化学清洗具有以下优点：
- 更快的清洁过程
- 劳动强度小
- 清洁机械清洁无法完成的组件
操作员通常在CIP的化学清洗过程中遵循四个步骤：
- 碱性清洁：去除有机材料的堆积
- 冲洗：通常用高流量冲洗器完成，以除去碱性步骤中的松散碎屑和残留残留物
- 酸洗：有助于更深地溶解和软化结垢材料
- 最后冲洗
选择正确的清洁剂
选择正确的化学药品来清洁热交换器对于确保正确清洁并避免损坏热交换器组件很重要。例如，以下溶剂和其他清洁剂可能会损坏热交换器板和垫片：
- 酮，例如丙酮，甲基乙基酮，甲基异丁基酮
- 酯，例如乙酸乙酯，乙酸丁酯
- 卤代烃，例如氯丁橡胶，四氯化碳，氟利昂
- 苯，甲苯等芳烃
按用途使用的清洁剂
结垢,污垢
清洁结垢或污垢是从板表面去除碳酸钙，硫酸钙或硅酸盐的过程。清洁剂必须与金属板和垫圈的成分相容。
对于钛和不锈钢板，切勿使用盐酸。另外，在准备清洁溶液时，切勿使用氯含量超过300 ppm的水。氯通常用作冷却水系统中的生长抑制剂，会降低不锈钢的耐蚀性，其中包括哈氏合金，镍钴合金，铬镍铁合金和SMO。氯会削弱这些钢的保护层，使它们比应有的抗腐蚀能力更强。在无法避免对非钛设备进行氯化的情况下，您都必须咨询设备供应商。
去除沉淀物
沉积物最通常由金属氧化物，淤泥，氧化铝和双原子生物及其排泄物组成。沉积物积聚是因为热量在处理周期中从流体中释放出矿物质和其他颗粒，而这些颗粒则沉淀并沉积在传热表面上。
切勿在不锈钢或钛板上使用盐酸，因为盐酸会引起一般腐蚀，点蚀和应力腐蚀开裂。
消除生物生长
使用热交换器提高加工食品的温度时，可能会发生细菌，线虫和原生动物等生物生长。去除生长物时，对板和垫圈成分的关注与对结壳的关注相同。
清洁壳管式热交换器
壳管式热交换器的内部流体速度较低，因此比板式热交换器更容易结垢。为了保持高效运行，请保持热交换器的传热表面清洁。
清洁化学品取决于板框式热交换器的相同变量，并且清洁化合物必须与热交换器的冶金材料兼容。
在所有清洁过程中，操作员必须使用适当的防护设备，例如安全靴，安全手套和护目镜，以免造成伤害。
维护板框式热交换器
为了使热交换器保持良好状态，需要定期维护。除了定期清洁板之外，还必须根据需要更换垫圈以防止泄漏。
重新组装
对于夹式垫片，重新密封过程就像卸下当前垫片并夹上新垫片一样容易。
用于胶垫
拆下旧垫圈
- 清洁密封表面，直到没有异物，例如脂肪，油脂或其他污垢。
- 在连接之前，请检查新的垫圈并清除橡胶残留物。
- 夹上新垫圈或根据垫圈类型的要求涂胶
- 根据制造商的说明进行热处理以设置胶粘垫片。
- 如果新垫片从垫片凹槽中伸出或位于凹槽外部，则其位置错误。
为什么板式换热器泄漏？
维护后关闭热交换器时，板盒尺寸必须在制造商指定的公差内，以确保正常运行。拧得过紧会损坏板，而拧得过紧会导致板泄漏。
插图：根据需要拧紧螺栓以保持正确的尺寸A。均匀拧紧四个螺栓（1），（2），（3），（4），直到达到尺寸A。拧紧时测量尺寸A。
额外维护
压力测试必须由当地法律法规授权的人员执行。
静水压力泄漏测试确定了热交换器的内部和外部密封功能。专家一次测试一个介质侧，另一侧对环境压力开放。在多通道设置中，必须同时测试同一侧的所有部分。
定期维护可使热交换器保持良好的工作状态，并使开闭效率更高。
- 用石蜡油清洁搬运杆和导向杆。
- 保持拧紧螺栓清洁，以便于打开，关闭和调节A尺寸。
- 用EP（极压）润滑脂润滑紧固螺栓的螺纹。例如，使用Gleitmo 800或等效版本。
- 润滑压板和连接板上的悬架轮。
如果框架板，压力板和连接板的不锈钢表面经过玻璃喷砂处理，则应使用蘸有石蜡油的布清洁它们。
换热器监控
热交换监控有助于保持热交换系统有效运行
- 冷流体的入口和出口温度
- 热流体的入口和出口温度
- 冷流体和热流体的质量流率
- 热流体和冷流体在热交换器上的压力变化
