换热器环保无腐蚀清洗及水垢预防

一、换热器简介
换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，常见的有列管式换热器、板式换热器、套管式换热器、喷淋式换热器、混合式换热器（包括冷却塔、洗涤塔、喷射式热交换器等）、板壳式等形式的换热器。


换热器目前常用的换热介质为水或蒸汽，在热交换过程中，水或蒸汽中的盐类和污垢容易析出导致结垢，产生的这些污垢会使设备和管道线路失效，装置系统会发生生产下降，能耗、物耗增加等不良情况，污垢腐蚀特别严重时还会使流程中断，装置系统被迫停产，直接造成各种经济损失，甚至还有可能发生恶性生产事故。




二、换热设备清洗发展
受传统思维观念及清洗技术资源匮乏和缺失等因素的影响，大多数企业及个人对换热设备结垢的影响及清除工艺还停留在机械、高压水、化学酸洗等传统的“破坏性”工艺和观念方面；而且简单地认为设备清洗只有在严重影响生产的情况下才会考虑，其不知水垢的生成在不断影响着企业的能耗，吞噬着企业的利润。而且，单一为了降低清洗的费用，选择了对设备有损害和腐蚀的清洗方法，造成设备的报废和生产的停滞，付出了比清洗剂高几百倍甚至上千倍的代价。比如某水泥集团，采用草酸清洗换热设备，每次清洗时间都不敢超过2个小时，因清洗的不够彻底，所以清洗时间由以前的一年一次变为现在的一年三次，增加了两次的停机停产时间，间接地给企业造成了损失。


目前各国都在全力发展环保清洗技术，以求降低能耗，扼止对环境的过度破坏。在发达国家，各科研机构尤其注重环保技术的研发，以美嘉华国际为代表的一大批高科技企业近两年陆续推出相关新技术，引起国际注目，中国国内目前也在逐步向环保清洗剂新技术靠拢。
在企业对清洗要求越来越高的今天，福世泰克清洗剂应运而生，福世泰克倡导环保、无腐蚀清洗，在为企业安全清洗的同时，提高换热效率，节省资源能耗，得到了众多企业的广泛应用。与此同时，美嘉华国际公司引进了具有阻垢、防垢效果的奥瑞沃自清洗过滤器和德科乐电子除垢仪，彻底解决企业的换热器结垢问题，在业界得到认可。




三、福世泰克清洗技术

福世泰克（1st-TECH）高效环保清洗剂是美国MICAVA国际公司（American MICAVA international corporation）研发的全合成、全兼容安全、高效、环保的清洗剂，其特有的创新技术是在配方中添加湿润剂、穿透剂、分散剂、剥离剂，可以把沉积物很好的溶解，就象糖溶于咖啡一样。福世泰克是全球首款以清除所有水垢，石灰，泥浆，锈渍和水处理设备系统中形成的其他污垢沉积物而专门设计全合成的高科技液体除垢剂。原液及稀释液可以直接使用在所有常规材质的设备上，包括铝制和部分有镀层的设备。由于主要成分采用先进的生物制剂，所以可生物降解，且无毒害，无腐蚀，以及不易燃，可以直接排放。      

                           

与其它化学清洗产品相比，福世泰克有以下优势：
1）安全环保：福世泰克是一种无毒、无害、无腐蚀并可以生物降解的，可以和人体的身体和皮肤直接接触而无任何影响。
2）快速有效：福世泰克配方中特殊的湿润剂和穿透剂，可以把沉积物有效分解，并直接清洗到设备的原有金属面；同时，产品中的烙合复合物可以在金属表层形成预膜层，既可以保护金属材质免遭介质腐蚀，又可以延缓水垢的二次生成。通常，设备在2-4小时即可清洗完成，大系统也往往不超过12个小时。
3）费用低廉：对于通常的垢质，4公斤福世泰克原液可溶解1公斤的纯碳酸盐水垢，如果把福世泰克产品清洗后给企业带来的保证生产的时间、节省的能耗和对设备的无腐蚀方面计算，福世泰克产品的费用是非常低廉甚至是可以忽略不计的。
4）操作简单：福世泰克产品可以通过在线循环、浸泡、喷淋等方式实现对水垢的清洗，由于其对人体和设备没有腐蚀性，所以可以满足所有企业的自主清洗。
5）生物降解：福世泰克被检测和证实是可生物降解的，因此排放不是问题，可以直接排放。
6）用途广泛：福世泰克在全球各行业应用广泛，包括海洋工业及运输、工业制造企业、商用中央空调及汽车水箱、民用热水器及饮水机等。同时，可以直接清洗以下材质的设备：碳钢、不锈钢、紫铜、黄铜、铝及铝合金、玻璃、纤维、橡胶、钛、铅等，甚至是多种材质在同一系统中共存时，福世泰克也可以做到。



四、福世泰克的环保性能
实验室检测该产品可生物降解。以下是检测数据：




该数据还显示该产品能达到除去城镇二级污水处理厂之外的其他排污单位二级（1997年12月31日之前建设的单位）或三级标准（1998年1月1日后建设的单位）。
以上数据表明，福世泰克可生物降解，可直接排放。
如果该产品不直接和食品接触，对其没有限制。本品经山东省淄博市药品检验所检测，福世泰克清洗剂的LD50为2.89g/kg，当按0.29g/kg灌胃给药时未见小鼠死亡。可以证明本品是安全的。



五、福世泰克的腐蚀率



由上表可以看出，此五种金属材质在所有试验中的腐蚀速率都远远低于中国化工部工业设备化学清洗质量标准。
中国化工部工业设备化学清洗质量标准为：
铁及铁合金腐蚀率6g/（m2h）
铜及铜合金腐蚀率2 g/（m2h）
不锈钢腐蚀率2 g/（m2h）
铝及铝合金腐蚀率2g/（m2h）
经测试，福世泰克清洗剂原液在35℃条件下标准试片腐蚀率：
A3碳钢0.381 g/（m2h），20#碳钢0.468 g/（m2h）
紫铜0.167 g/（m2h）
304不锈钢0.27 g/（m2h），316不锈钢0.298 g/（m2h）
铝及铝合金1 g/（m2h）

六、福世泰克与国产清洗剂对比
福世泰克实验室选取了国内具有代表性的清洗剂进行实验，以下为实验室数据：


1、福世泰克与国产清洗剂A的对比试验
（1）福世泰克清洗剂与国产A清洗剂在35℃条件下腐蚀速率对比。

清洗剂名称	国产A清洗剂	福世泰克清洗剂
试验温度	35℃	35℃
试验标准及方法	《中华人民共和国电力工业部标准》《酸洗缓蚀剂应用性能评价指标及浸泡腐蚀试验方法》	《中华人民共和国电力工业部标准》《酸洗缓蚀剂应用性能评价指标及浸泡腐蚀试验方法》
对A3碳钢腐蚀速率 （g/m2h）	1.14	0.381
对304不锈钢腐蚀速率 （g/m2h）	0.34	0.27
对紫铜腐蚀速率 （g/m2h）	0.34	0.167

（2） 福世泰克清洗剂与国产A清洗剂在相同条件下溶垢率及溶垢速率对比

试验1：测试两种清洗剂对自来水水垢溶垢率对比： 在常温下，用天平称取相同量的自来水水垢，放入相同量的清洗剂，一小时后，将未溶解的水垢过滤称量，计算出溶垢率

	试验前水垢重	试验后水垢重	溶垢率
国产A清洗剂	2.1克	0.6克	71.4%
福世泰克清洗剂	2.1克	0.30克	85.7%

试验2：测试两种清洗剂对相同垢质的溶垢速率对比：某纸业真空泵水垢（此垢样坚硬、致密，成分以碳酸钙为主，纤维、纸浆为辅）在常温下，用天平称取相同量的水垢，放入相同量的清洗剂，测定不同时段相同时间内的溶垢率。

清洗剂名称	试验前	30分钟		60分钟
		剩余量	溶垢率	剩余量	溶垢率
国产A清洗剂	水垢重6.5克 厚度为4.6毫米	3.39克	47.8%	1.88	71.1%
福世泰克清洗剂	水垢重6.5克 厚度为4.6毫米	0.95克	85.4%	0.15	97.7%

试验结论：通过以上试验结果可以看出，福世泰克清洗剂比国产A清洗剂对垢质的溶垢率更高，溶垢速率更快，对金属的腐蚀率更低，总体性能更优异。

2、 福世泰克与国产清洗剂B的对比试验（1）清洗液的配制及使用
a. 国产B清洗剂为粉状固体，使用前必须将整个包装产品全部一次性溶解，然后根据所需除垢剂的总量进行稀释使用，配制过程较复杂，使用不方便。
d. 福世泰克清洗剂为液体，使用时可以根据设备垢量所需清洗剂总量直接称取即可，使用简单方便。


（2）国产B清洗剂与福世泰克清洗剂在35℃条件下腐蚀速率对比。

清洗剂名称	国产B清洗剂饱和溶液	福世泰克清洗剂原液
试验温度	35℃	35℃
试验标准及方法	《中华人民共和国电力工业部标准》《酸洗缓蚀剂应用性能评价指标及浸泡腐蚀试验方法》	《中华人民共和国电力工业部标准》《酸洗缓蚀剂应用性能评价指标及浸泡腐蚀试验方法》
对A3碳钢腐蚀速率 （g/m2h）	0.496	0.381
对20#碳钢腐蚀速率 （g/m2h）	0.716	0.468
对304不锈钢腐蚀速率 （g/m2h）	0	0.27
对紫铜腐蚀速率 （g/m2h）	0.016	0.167

总结：国产B清洗剂饱和溶液对碳钢的腐蚀率高于福世泰克清洗剂，经该清洗剂浸泡的碳钢试片表面变黑严重，但其对304不锈钢及紫铜的腐蚀率相比福世泰克清洗剂较低。



（3） 国产B清洗剂饱和溶液与福世泰克清洗剂在相同条件下溶垢率及溶垢速率对比

试验1：测试两种清洗剂对分析纯碳酸钙垢溶垢率对比： 在常温下，用天平称取相同重量的分析纯碳酸钙垢，向其中分别滴加以上两种清洗剂，直到其反应完毕，测试其PH值，计算出溶垢率。

试验说明：向分析纯碳酸钙垢中分别滴加两种清洗剂时，福世泰克清洗剂与之反应程度更剧烈，反应速度更快，反应完毕后，福世泰克清洗剂形成的为澄清液体，而国产B清洗剂18.2%饱和溶液为白色乳浊液，沉淀很多。

试验2：测试两种清洗剂对贝壳的溶垢速率对比：在常温下，用天平称取相同重量的2片贝壳（其主要成分为碳酸钙垢），放入相同量的清洗剂，测试两种清洗剂的溶垢率及溶垢速度。




试验总结：国产B清洗剂无法实现对碳酸盐垢类的静态清洗，清洗速度非常慢，其饱和溶液溶垢率低；福世泰克清洗剂对碳酸盐垢清洗速度很快，溶垢率高，优势明显。



（4）试验结论：综合以上几个试验结果可以看出：福世泰克清洗剂具有使用简单方便，溶垢速率快，溶垢率高，腐蚀率低等诸多优点；国产B清洗剂基本无法实现对碳酸盐垢类的静态清洗，除垢速率非常慢，使用程序复杂，对坚硬垢质无法清洗，而我们的福世泰克清洗剂可以轻松快速清除；国产B清洗剂除垢能力明显不足，无法满足大部分市场的清洗需求。

七、换热器水垢预防
为了切实帮助企业解决在水系统运行过程中出现的结垢问题，美嘉华从国外引进了具有世界先进水平的奥瑞沃自清洗过滤器和德科乐电子除垢仪，对企业的水垢起到了预防作用。


1、奥瑞沃自清洗过滤器
应用目的及价值：从源头上实施控制，可最大限度的保证系统的良好运行，减少损失。
水系统中的灰尘有三个来源，第一个就是补给水中包含的如沙石、藻类、淤泥、树叶及微生物。另一个来源包括所产生的副产品，如垢及氧化铁。第三个来源是在开敞表面聚积的空气中的微粒。因此如何通过有效的手段从源头加以控制，以保证系统的良好运行并减少后续的损失其意义尤为重要。
奥瑞沃过滤器在世界范围内的冷却应用已超过 20 年。许多行业都在使用 奥瑞沃过滤器用于冷却系统水处理，石化、饮食、钢铁、采矿、汽车、造纸、发电站及乙醇 生产业只是其中的几种行业。奥瑞沃可提供完整系列的自动自清洁过滤系统，尺寸从3/4 英寸到 24 英寸，过滤度从 3000 微米低至 10 微米。奥瑞沃过滤器用于保护冷却塔、冷却 器、膜系统、换热器、喷雾系统、熔炉、内燃机、套箱/模具套及其他更多。




案例介绍：
钢铁、冶金行业熔炼车间的连铸机喷嘴及轧钢机的轧辊冷却喷嘴堵塞是最常遇见的问题。由于微细喷雾要求，这些地方的喷嘴堵塞最普遍。经过讨论。最初的想法是为主工艺供水母管加装大型系统过滤包。对所有水进行过滤以达到微细喷雾应用的微米级要求的成本是非常高昂的。经过认真的考虑和对整个系统的综评后决定使用替代方案，即在特定位置安装根据应用要求设计的过滤器，此方法比较经济有效。但是，有一个担心，那就是关于系统的一体性和不同过滤位置部件的交替性。
考虑到这一点，奥瑞沃提供了一完整系统：过滤器、集合管及所有必需阀门、硬件及垫圈都预先组装和预制好，只需要连接入口、出口、回流（反冲洗）及电源。集合管的准备与覆盖都非常仔细。每一系统都包括奥瑞沃，1320 加仑/分钟，OR-08-PS 组合件和奥瑞沃，660 加仑/分钟，OR-06-PE 组合件，这样在不同系统间几乎可完全交换，从而减少备件存货。

2、德科乐电子除垢仪


(1)应用目的及价值：
由于水系统中大量的钙镁离子难以在前期得到有效处理，因此后续水系统在温度的作用下析出CO2生成微溶于水的CaCO3和MgCO3。由于CaCO3和MgCO3的溶解度随温度的上升而下降，从水中结晶析出，并不断地沉积于换热器等设备系统表面，对能耗及连续产生重大影响。电子除垢仪的应用可以有效控制90%以上垢质的生成，因此也就意味着减少90%以上的能耗损失，同时最大限度的保证了连续生产。


(2)工作原理
电子除垢仪的基本原理是改变导致管垢形成的物理分子结构，运用磁力复合波纹来改变周围环境的条件以粉碎电离子间的键，以及令他们合成稳定的非管垢物质。
德科乐的作用原理不同于以往任何物理化学除垢方法，其核心是一个调制信号发生器。采用独特的集成电路和信号处理技术，产生一种复杂频率的调制信号，通过信号电缆将该调制信号加在管道上，在管道内部产生一个分子力动态干扰场（ ADDMF信号场），作用于管道中的流体和溶于其中的溶盐分子，产生一种核化效应。

(3)原理分析
1）阻垢及除垢原理
它的原理是利用综合电波改变水里的钙、镁等离子的物理结构，变成不溶于水的新结晶体，它们会悬浮于水里，不会粘附于管壁上，防止水垢形成。由于钙镁等离子从水中析出，水便回复于高溶解状态，（水本身为高溶解度液体，但会因吸收其它物质而致饱和），当回复为高溶解状态的水流经有水垢的管道，便能把水垢溶解并吸收，并于排水时排走，因此，该产品除具有防止水垢形成外，还能有效清除老垢。处理器内的微控制器会自动监视水流速率、水质和浓度等变化，因应情况释放正确的讯号电波。自动干扰分子能量技术，专门控制CaCO3 微晶基质的物理结构，造成 CaCO3 结晶体的霰石形式趋势。如图。




未经处理的水中晶体的形状和尺寸都比较大，经过处理的水中，晶体的形状和尺寸都相应减小，从而改变晶体之间的粘附特性。








原理解析：（如图）






2）杀菌灭藻
由于高频电磁波在水体中产生紊流，破坏了细胞膜的离子通道，改变了细胞适应的内控电流和生存所需的环境条件。使其丧失生存能力而死亡。同时激励后的水分子能将水中溶解氧包围封锁，切断了微生物进行生命活动所需氧的来源，从而达到了较好的杀菌灭藻效果，同时也防止了生物污泥的产生。






3）阻锈防腐
当水体接受高频电磁能量的作用后，单个水分子包容了溶解在水中的氧分子，使溶解氧成为了惰性氧，切断了金属锈蚀所需氧的来源。同时，高频电磁波激起的悬垂复合调制频率的电磁场所产生的“集肤效应”在管壁上聚集了过剩的负电荷，而水内部聚集了过剩的正电荷，水中过剩的正电荷强烈排斥带正电的同性Fe+,阻止Fe+从金属管壁分离进入水中，（系统中产生的黄色锈水就是Fe+在水中呈现的颜色）。同时壁管上过剩的负电子也不断吸引带正电的Fe+，阻碍Fe+溶入水中，从而能使原有管壁上的Fe203(红锈）还原成具有极强耐腐蚀力的黑锈外膜Fe304。





(4)技术优势
产生管垢的 CaCO3 会被粉碎及中和，形成一层稳定的非垢物质，清洗有效率达 90%以上。 处
理器可以根据水中环境的改变而做出适合的调节，因而没有操作限制。


防止管垢形成。在不同的操作环境下，防止二氧化钙，二氧化镁及硅石管垢。
防锈。复合管垢和铁锈皆会被除去，预防细菌。
节省成本。减少电力开支，节省燃料。因能完全防止及去除管垢，所以能增加燃料效率高达 40%； 对环境没有任何污染，对水质不产生任何影响。
容易安装，无需特别维护。无需切割管道，环保不使用化学物质。



(5)技术规格

l  电力。部件可以与任何电力需要兼容

l  材料。电子部件是密封的，外壳由高级热塑料制成，还可以根据需要定做特殊外壳

l  控制和指示器。所有鼻尖装有发光二极管，显示正确运行，提供使用电力及联系信号

l  稳定性设计。使用高质量的电子部件，包括一个固定设计的芯片（集成电路）来控制信号产生过程

l  安全设计。该产品符合电子安全标准，是密封设计，可以在潮湿环境中安全运行，输出对任何敏感设备都是安全的，与管道和电器之间没有直接连接

l  除垢仪适合工业、农业及家庭应用，可以处理直径1.27厘米到203.2厘米的管道，不论其流速是多少

l  钢管、铜管或是PVC管都可以使用。

注意：德科乐是被制造厂商核准的电子除垢设备（descaler）类型. 其它的商标和仿制是未被授权的, 不被德科乐制造厂支持, 我们不推荐他们。当感到怀疑时, 请看看他们的专利权。

八、结语


通过上述技术和产品，美嘉华为换热设备水循环系统提供了一整套的问题治理解决专案。
作为设备预防阶段，自清洗过滤器可以防止杂质和颗粒在换热器内的聚集，对于肉眼看的见的物质具有良好的清除效果，可以将藻类、沙石、淤泥、锈片、管垢及原水中含有的其他杂物过滤掉，从而有效阻止了水垢晶核的产生，保护了下游设备如热交换器、喷嘴、仪器、泵密封、空气压缩机、I.E.及R.O.设备装置等的安全连续运行；
作为设备优化阶段，电子除垢仪可以防止碳酸盐水垢的形成，并可以有效的杀菌灭藻、阻锈防腐，还具有很好的除垢效果，保证了设备以最低的功耗连续运行；
针对设备应对阶段的应用，对于结垢较严重的垢质，美嘉华建议先用福世泰克清洗剂清洗后，再使用自清洗过滤器、电子除垢仪有效治理。对于已经使用一段时间的换热器，已经结垢，建议企业首先利用福世泰克环保清洗剂清洗，可以清洗到新设备的换热效率，然后再使用自清洗过滤器、电子除垢仪进行有效防垢；对于新上换热设备，建议企业在线安装自清洗过滤器和电子除垢仪，从而形成一个良性循环，始终使换热设备保持良好的换热效果，保证最低的功耗和设备正常运行。


现阶段大多数企业使用的水处理方法为化学水处理，企业通过加入大量的化学药品来对水质进行处理，不但增加了运行成本，而且对环境造成了污染。美嘉华水系统解决专案解决了上述问题，通过机械、电子、化学的方法有效防止水垢的形成及清理，从而避免了大量化学药剂对环境的污染和节约了企业的水处理成本，从根本上改善了企业目前换热系统换热效果差、设备运行成本高等问题，使的企业整体换热设备始终处于高效状态，不但为企业节省大量不必要的能源浪费，而且为保护环境做出了非常积极的贡献。


美嘉华国际公司通过引进国际先进技术，为企业提供设备问题解决方法和专案，美嘉华国际在积极遵循其全球经营战略思想，即利益不是我们发展的唯一驱动力的同时，奉行“不仅为用户提供先进的物质基础，更是帮助用户提供问题的解决方案和价值创造”之理念才是我们长期的使命和任务。我们坚持视用户需求为己任，每当这些需求出现时，我们总是在第一时间将我们所掌握的全球最好的技术、产品和服务提供给我们的用户，无论过去现在还是将来我们都将一直努力实践我们的经营理念并与用户共同成长、进步和发展。