本文主要从清洗工艺上对金属换热器和四氟换热器做以比较。
换热器结垢对换热效率直接的影响如下：
结垢使换热器热交换效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生产成本上升。
热交换设备中结生的污垢,随着化学成分的不同,其导热系数也有较大的差异。污垢的导热系数一般在为0.4-0.6kcal/(m·h·℃)之间即0.464-0.696W /(m·K),仅为钢铁导热系数的1/40-1/80。是铜导热系数的1/300。也就是说,1mm厚水垢的传热能力和40-80mm厚钢板、300mm厚铜板差不多。因此维护换热器清洗非常重要。
换热器清洗方法
根据清洗方法的不同,主要清洗方法为物理清洗和化学清洗。无论金属换热器还是四氟换热器都可以进行污垢清洗，区别只是在于清洗方式、换热器清洗剂等的选择。
利用力学、声学、光学，电学、热学的原理,依靠外来能量的作用，如机械摩擦，超声波、负压、高压冲击,紫外线，蒸汽等去除物体表面污垢的方法叫物理清洗。
依靠化学反应的作用,利用化学药品或其它溶剂清除物体表面污垢的方法叫化学清洗。如用各种无机或有机酸去除物体表面的锈迹、水垢,用氧化剂去除物体表面的色斑,用杀菌剂、消毒剂杀灭微生物并去除霉斑等。
物理清洗和化学清洗都存在着各自的优缺点,又具有很好的互补性。在实际应用过程中,通常都是把两者结合起来使用,以获得更好的清洗效果。
下面大家先以金属换热器为例了解换热器清洗的具体工艺步骤：
一、清洗前准备工作
1)了解换热器的结构规格。材质、容积、性能、介质、工艺条件、使用情况和清洗范围等,查看设备有无变形、堵塞、泄漏等异常情况。
2)掌握设备的结垢腐蚀程度。采集垢样并进行垢样化学成份的全分析和溶垢试验。
3)查看公用工程条件状况,具体：水、电、蒸汽、氮气等规格及数量能否满足清洗需要,接点位置及距离泵站距离。
4)废液的处理要求及排放地点。
5)清洗现场有无交叉作业,地面状况、照明情况,清洗泵站和清洗原料的具体位置摆放。
6)根据具体清洗现场状况确定清洗过程中是否需要特殊工具仪器。
7)根据分析和实验结果。选择合适的化学清洗工艺条件。
8)进行清洗系统的设计。根据具体情况,把被清洗部分与其它部位隔开；寻找合适的清洗荆进出口和排污口设计临时的连接管线和监测管线。
9)根据所确定的清洗工艺和系统设计,进行备料。包括清洗设备和材料、化学药品、分析监测仪器和操作工具及安全防护用品等。
二、清洗准备
因为换热器大多是以水或蒸汽作为载热体的换热系统,故在清洗时分为水(蒸汽)侧及介质侧,普遍常见的是管式换热器,主要清洗其管程或壳程。以下以某厂换热器清洗为例说明清洗过程。
1、换热器垢样成分
对换热器垢样样品进行实验,得知其垢样成分为：CaCO3及MgCO3：46%；硅酸盐：5%；Fe3O4:18%；Fe2O3：15%；生物黏泥：10%；其它：6%。
2、管式换热器清洗药剂选择
根据化验结果进行换热器壳程清洗,药剂选择根据实际设备及结合文中药剂选用原则选择药剂,设备为碳钢,使用4年以来未曾清洗过,且换热器相连外部碳钢材料表明腐蚀严重,故从安全考虑,主酸洗剂选择氨基磺酸,其他助剂详见以下清洗过程中清洗工艺。具体换热器清洗药剂选择请点击了解。
三、清洗过程
1、清洗系统的建立
本系统采用充满循环方式清洗,加料清洗时,清洗液从泵站出来进入换热器壳程后出来返回至泵站,水冲洗时切换进出口反冲洗,详见图1所示。
2、清洗前的准备工作
（1）公用工程条件
水：消防水或自来水5m³/h；电： 380V 10kW；220V 100W；蒸汽：0.5MPa。
（2）清洗前准备及确认工作
清洗范围：换热器壳程(水-蒸汽侧)；设备材质：换热器壳程碳钢,管程不锈钢；工艺条件：壳程走冷却水及加热蒸汽,设备壳程水总容积1m³；设备结垢：以无机盐垢、生物泥、铁锈为主；设备问题：设备使用4年无堵塞泄漏现象，无重大障碍检修记录；清洗现场：现场药剂及操作设备存放布置方便,无交叉作业,可方便清洗；安全要求：严格遵守厂方安全管理制度，严格清洗操作规范；废水处理：甲方具备污水处理系统，故协商由甲方处理清洗废液。
（3）化学清洗步骤及监控检测分析
根据检测结果及结合现场实际结垢程度,尽可能保证安全且能够达到清洗干净的目的,采用以氨基磺酸为主,另适当添加表面活性剂、黏泥剥离剂、发泡剂等药剂,配置清洗液。
清洗操作程序为：水冲洗—酸洗—水冲洗—漂洗—钝化—水冲洗—检查清洗结果。
（1）水冲洗
目的：酸洗前的水冲洗是为了掀去系统中的泥沙和疏松的水垢等杂物。并且进行试压检漏。操作：先以高位注满,同时调节系统压力,达到水压试漏的目的后,从低位排放。冲洗速度不低于1.5m/s。直到冲出水清澈基本无杂质,并且全系统无泄漏，冲洗结束。
检测：目测清洁度即可或检测(出水浊度差小于5mg/L时结束)。
（2）酸洗
操作：配好清洗液并蒸汽混合加热至55℃,酸洗液以一定流速循环流动,流速一般控制在0.05-0.5m/s,最高不超过1m/s,酸洗温度不大于60℃。每间隔30min,分析测定酸质量分数和Fe离子浓度,并挂腐蚀试片测量金属的腐蚀速度。酸洗系统见图1。当酸质量分数在1.5%以上。两次酸质量分数分析结果的差值小于0.2%或pH基本无变化。铁离子浓度最终稳定基本无变化,且无二氧化碳气泡产生时,酸洗即可结束。
清洗工艺：复配酸液3%-4%；缓蚀剂0.2%-0.3%；黏泥剥离剂4%-6%；温度50-55℃。
分析项目：腐蚀挂片:清洗前后检测；
酸质量分数测定：1-2次/h(接近终点时至少1h检测2次)；
数据记录如表1所示(取每小时数据供参考)。
（3）水冲洗
目的：酸洗后的水冲洗是用清水迅速将废液顶出。
操作：切换进出管口(高进低出),顶压速度≥1.5m/s,高位注入。低位排放,要求冲洗至透明,无悬浮杂质,pH4-5,ρ(Fe2++Fe3+)<30mg/L,由于酸洗过程中已将水垢、锈层除去。金属界面又处于十分活泼的状态,因此,冲洗时间越短越好。
检测：目测清洁度(清澈透明即可)，检测pH>4,ρ(Fe2++Fe3+)<30mg/L,即可结束。
（4）漂洗
目的：清洗后金属界面处于十分活泼的状态,很容易生锈,漂洗就是去除系统内新生浮绣,为下一步钝化打好基础。
操作：高进低出,漂洗液反洗,当酸浓度基本不变,冲洗结束。
清洗工艺：漂洗液(柠檬酸)质量分数：0.3%；pH：3-4；温度：80-85℃；时间：4h；缓蚀剂质量分数：0.2%。
分析项目：检测酸浓度不变漂洗结束。
（5）钝化
钝化是对处于活性状态的金璃表面进行保护，使其生成一层钝化膜,避免重新氧化产生二次浮锈。用亚硝酸钠或磷酸兰钠均可作为钝化剂,最好的钝化剂是亚硝酸钠,但是亚硝酸钠的大量排放会造成环境污染。考虑这一因素,采用效果稍差的磷酸三钠作钝化剂是较为合适的。
目的：防止酸洗后处于活性状态的金璃表面再次产生腐蚀。
操作：漂洗液温度调整到钝化温度后,直接加入钝化液钝化,达到钝化时间后结束。
清洗工艺：钝化液质量分数：2%-3%；温度：80-85℃；pH：9-11；时间：8h；流速：0.1-0.3m/s或钝化液均匀后浸泡。
（6）水冲洗
钝化结束后,排出钝化液,用清水冲洗至系统中pH8-9。
清洗结束时,除垢面积应达到原垢覆盖面积80%以上,表面清洁,并形成良好的钝化膜,无小孔腐蚀。其腐蚀速度的平均值均在6g/(㎡·h)以下,满足HG/T2387—2007工业设备化学清洗质量标准要求。
4、清洗验收及设备复位
（1）联系厂方验收人员,现场验收清洗工作；
（2）连接法兰,设备恢复到正常运行状态。
5、废液处理及排放(双方协商确定处理方)由甲方进行处理,严格实行国标化学清洗废液处理GB8978—1996《污水综合排放标准》。
6、清洗质量标准
参考行业标准HB/T2387—2007工业设备化学清洗质量标准,要求：
1) 除垢率及洗净率：除垢率及洗净率>90%[2]；
2) 腐蚀率：碳钢腐蚀率<6g/(㎡·h)[2]；不锈钢腐蚀率<2g/(m2·h)；
3) 钝化率：98%。
7、清洗评价
清洗完毕,清洗腐蚀监测以及清洗前后正常运行冷却效果对比，给客户出更详细的效果图。
四、注意事项
1)进行酸洗前,要认真检查换热器是否有泄漏,如有则事先修补,以免清洗时损漏药品,若发现管子堵死,一定要疏通后方可加药。否则被堵死的管予洗不净,重冼又增加成本,费时费力。
2)换热器顶部应设排气管,以使将清洗过程中产生的气体排掉。防止产生气阻现象。
3)将酸洗液注入换热器时如发现换热器内反应强烈,有大量泡沫冲出,应停止加入酸液；必要时可向换热器内通入冷水,缓和作用速度,以阻止酸液外流。
4)酸洗时,若酸洗液中Fe3+离子含量达到500mg/L。实际操作中含量达到300mg/L时就应加入适量的亚硫酸钠、氯化亚锡或次亚磷酸等强还原剂。尽可能确保安全,添加量可按化学反应式计算或按预先进行的小型试验确定。
5)清洗泵入口或清洗液回流口装设滤网,滤网孔径应小于5mm。
6)清洗系统内含有铜、不锈钢部件的阀门、计量仪表管等。在酸洗前拆除、封堵或更换。
7)为了确保清洗效果，在设计清洗系统时,最好能考虑进行反循环清洗。
8)清洗系统中应有温度、压力测量仪表及化学分析采样点、府蚀监测点等。
五、总结
本文主要结合金属换热器工业清洗的基本程序,着重以金属换热器清洗为例。通过以上内容大家可以看出：
一般金属换热器采用物理清洗几乎没有效果，不易清洗,且拆洗过程费时费力,本文针对金属换热器着重研究了化学清洗的工艺,此工艺简单,处理效果相对较好,但费用相对物理清洗更高。因此金属换热器的结垢缺点导致后期维护费用较高。
为什么本文没有提到四氟换热器的化学清洗工艺呢？
因为相比金属换热器，由于四氟换热器选用的四氟材质主要为进口美国杜邦(TEFLON)——全球目前可大幅推广实际应用广泛的防腐蚀换热器材质。四氟材质自身的管壁表面光滑、适度挠性、优异的不粘性、使用时微有震动、优异的抗氧化性能，故几乎不结垢。即使产生较少污垢，清洗只需采用较简单的物理方法即可，不仅操作简便、更节省后期设备维护费用。是目前多数中大型化工等企业的不二之选。