06.05.2013

Химическая промывка пластинчатых теплообменников

Н. В. Сологубова, инженер химик

 С 1992 года работает в сфере коммунального хозяйства Москвы, специализируется на монтаже и обслуживании тепловых пунктов жилищного фонда, объектов просвещения и здравоохранения, административных зданий. В 1997 году началась замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые в системах горячего водоснабжения и отопления.

Через два года мы столкнулись с рядом проблем. Из-за высокой коррозионной активности материала трубопроводов большое количество продуктов коррозии переходит в воду, в том числе огромное количество соединений железа. При прохождении воды через пластинчатый (водо)подогреватель в температурном режиме 5–65°С на поверхности пластин осаждаются содержащиеся в воде минеральные соли и значительная часть различных форм железа. Стало стремительно расти сопротивление бойлеров, падать температура горячей воды на выходе из бойлера, уменьшился теплосъем и выросла обратная температура теплоносителя.

Раскрытие бойлеров и осмотр поверхности пластин показал высокую степень их загрязненности – слой ржаво-солевых отложений достигал 1–3 мм, бороздки на пластинах забиты полностью. Образовавшиеся отложения, несмотря на кажущуюся рыхлость, имеют очень высокую адгезию, т. е. сцепление с поверхностью пластин, которая может быть обусловлена наличием пленки хлорида меди, имеющей пористую структуру и усиливающей адгезию. Толщина пленки около 30 микрон, и она необычайно прочная.

Практика показала, что механическая очистка пластин вручную малоэффективна и очень трудоемка. Необходимо привлекать к такой работе только квалифицированных рабочих. Например, очистка теплообменников М10 вручную занимает 1 смену при составе бригады 4 человека. При этом велика вероятность повреждения прокладок между пластинами. Убирается только осадок отложений с пластин, пленка с тонким поверхностным слоем загрязнений остается нетронутой. Пластины снова загрязняются в течение 6 месяцев. Поиск способов очистки пластин показал, что наиболее эффективной является химическая очистка. Возникла необходимость создания химического раствора для промывки пластин водоподогревателей.

За основу такого раствора решено было взять неорганическую кислоту. В лабораторных условиях на грязных пластинах отрабатывались растворы соляной, серной и ортофосфорной кислот. На материалах из углеродистой стали соляную кислоту применять нельзя. Серная кислота оказала влияние на материал уплотнителя и сама по себе при температуре 35–40°С является коррозионно-активной к материалу пластин. Ортофосфорная кислота способна пассивировать (т. е. создавать защитную активную пленку) поверхность пластин и не влияет на уплотнитель, но даже ее 30% раствор удалял загрязнения лишь частично и не обеспечивал требуемую степень очистки пластин. Кроме того, раствор быстро отрабатывался (истощался), что требовало добавки новых порций свежего состава. Поиск оптимального очищающего средства привел к получению раствора сложного состава, включающего в себя органические кислоты, основой состава стала ортофосфорная кислота.

Раствор обладает рядом принципиальных преимуществ по сравнению с другими и удовлетворяет предъявляемым требованиям:

- обеспечивает быстрое и полное удаление ржаво-солевых отложений, включая удаление пленки на 70–80%;

- обеспечивает очистку при низкой температуре рабочего раствора (20–35°С) и низкой его концентрации (3–5%);

- не изменяет свойств уплотняющего материала;

- частично пассивирует поверхность пластин, замедляя повторное образование пленки.

Основной отличительной особенностью данного состава от других является механизм удаления накипи, который и обеспечивает вышеперечисленные достоинства и преимущества. Состав обеспечивает первоочередное отслаивание загрязнения с его уже последующим растворением.

Была опробована технология промывки водоподогревателей, включающая в себя две ступени.

1-я ступень:

Создается замкнутый контур, где рабочий раствор прокачивают насосом через теплообменник.

2-я ступень:

Для нейтрализации кислой составляющей очищающего средства за 10–15 минут до окончания промывки добавляют нейтрализатор (питьевую или кальцинированную соду), доводя рН раствора до 8,5–9.

После окончания промывки рабочий раствор разбавляют водопроводной водой до допустимых к сливу норм, подготавливая к сбросу в канализацию. Твердые осадки удаляются как бытовые отходы.

В мае–июне 2000 года технология промывки была опробована на практике. В качестве экспериментальных выбирались теплообменники разных типов – от небольших (тип М3) до самых крупных (тип М15). Общие результаты представлены в таблице.

Как отопительные, так и горячеводные бойлеры после промывки были испытаны давлением на 10 атмосфер. Никаких отклонений в их работе не выявлено. Следует также отметить, что при промывке паяного теплообменника составом концентрацией 5% вымывание меди не наблюдалось.

Средство очень удобно на практике, его можно разводить холодной водой, рабочая концентрация не превышает 5%; в ходе промывки раствор разогревается за счет химических процессов не выше 40°С; время промывки составляет 30 минут для отопительных бойлеров и 60 минут для горячеводных.

Созданное средство для промывки пластинчатых теплообменников, как разборных, так и паяных, позволяет сделать процесс промывки максимально удобным, быстрым и эффективным.

Инженеры теплотехники продолжают вести разработку и исследование средств по очистке не только разборных и паяных пластинчатых теплообменников, но и кожухотрубных. На сегодняшний день не существует более эффективного метода очистки теплообменников, чем химическая очистка. Опыт промывки более ста теплообменников подтверждает перспективность этого метода.