板式换热器在19世纪开始提出，到20世纪20年代初开始用于牛奶工业中杀菌。由于板式换热器在制造上和使用上都有一些独到之处，所以在工业上一经使用成功之后就发展很快。早期的板式换热器大都用于食品工业，现在板式换热器的使用已遍及食品、酿造、化工、机械、冶金、发电、交通运输等各个行业。  

板式换热器简介

　　板式换热器是用薄金属板(厚度一般为0．5-1．5mm左右)压制成具有一定形状波纹的换热板片，然后叠装而成的一种换热器。工作流体在两块板片所形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过各自流道，中间隔一层板片，通过此板片进行换热。
  板式换热器主要由板片、垫圈、机架、压紧机构等组成。

1)板片是板式换热器的主要部分，即换热面。板片是用薄金属板冲压而成的一个整张，大致由下列几部分组成。

(1)板片本体部分，它是主要的换热面部分。
  　　(2)液体进出孔(角孔)，它是流体的进出通道，同时也起到联箱的作用。
  　　(3)进出口导流部分，它介于角孔与板片本体之间，主要使流体能在板间流动均匀，同时，它也有换热的作用。

　　(4)密封槽，位于板片的周围，是安放密封垫圈之用，使工作流体不向外泄露和内部相互泄露。
  　　(5)定位孔及挂钩，使板片组装时***相互位置及固定之用。

　　板式换热器根据板片不同的花纹形状板式换热器可归纳为4类：回流型、波流型、网状型、扰流型。
  　　目前板片使用的主要材料是奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金等。
  　　2)密封垫圈是板式换热器中一个重要的辅助零件，主要***流体在板间流动时的密封性；垫圈的断面尺寸常影响板间隙的工作尺寸值，从而影响其放热强度和阻力特性。

　　垫圈材料是一个极为关键的因素，目前已成为影响板式换热器使用范围的一个重要因素，选择垫圈的材料要考虑其耐温、耐压和化学稳定性，以及弹性等性质。目前常用的材料有橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯、复合垫片等。
  　　3)机架的作用在于装载板片，也同时作为压紧设备之用。

板式换热器特点

　　2．1 板式换热器的优点

1)传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液—液换热及黏度较大的流体间换热。

2)适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却。

3)结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250 m2，每平方米传热面仅需金属15kg左右。

4)传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85％-90％以上。
  　　5)易于拆洗、修理。

6)污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积；所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小。
  　　7)板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉。
  　　2．2 板式换热器的缺点
  　　1)密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。

2)使用压力受一定限制，一般不超过1MPa。

3)使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。

4)流道小，不适宜于气—气换热或蒸汽冷凝。
  　　5)易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。

6)流阻较管壳式为大。
  　　针对板式换热器的特点，结合其他清洗方法的经验，对于板式换热器的清洗方法使用化学清洗有较好的效果。化学清洗一般有以下步骤。

板式换热器清洗

　　3．1 清洗前的准备

　　清洗前的准备主要有以下工作。

1)查看了解设备的启用时间、使用记录、维修记录以及设备图纸等资料。
  　　2)了解清楚设备所使用的材质。

3)对设备进行垢样的采集及分析化验o
  　　4)了解设备内积垢的分布。

5)做溶垢实验并通过实验确定清洗药剂配方和工艺。
  　　3．2 清洗工艺的确定
  　　对于未拆开的板式换热器可以采用静态清洗或动态的清洗工艺。

1)静态浸泡清洗工艺见图1。

2)动态循环清洗工艺步骤如下。

　　(1)水冲洗及系统试压。水冲洗及试压的目的是去除系统中的积灰、泥沙、脱落的金属氧化物及其它疏松污垢，并在模拟清洗状态下对临时接管处泄漏情况进行检查。
  　　图1 静态浸泡清洗工艺方框图4

(2)碱洗。利用碱洗除去有机化合物及油污以及把垢进行软化使之容易除去。时间10～24h，温度要求85℃，流速0．3 m／s以下。

　　(3)碱洗后水冲洗。目的是除去残留的碱性清洗液，并使部分杂质脱离表面而被带走。

(4)酸洗。利用酸洗液与垢等杂质发生反应，生成可溶性物质。

(5)酸洗后水冲洗。是为了除去残留的酸液和脱落的固体颗粒，以便后续工序的进行。

(6)漂洗采用漂洗液与残留在系统内的铁离子结合，且除去水冲洗过程中所产生的二次浮锈，以降低[Fe2+／Fe3+]含量，为钝化作准备。
  　　(7)中和钝化。是采用钝化剂在金属表面形成钝化膜，从而防止设备金属返锈。

3)对于拆开的板式换热器可以采用如下“循环+浸泡”的清洗工艺。
  　(1)人工处理。目的是尽量通过人工减少垢的数量，不仅可以为下一工序减轻处理的压力，而且可以减少化学药剂的用量，从而减轻对废液的处理。本工序主要可采用尼龙刷、毛刷、铜刷、小型清洗机等。

(2)循环+浸泡清洗。使用清洗药剂进行溶解和剥离污垢，并通过强制循环来保持一定的流速以达到较好的清洗效果.

(3)人工处理。清洗结束后，对沉积物进行人工处理。

板式换热器应用

　　某铝厂生产氧化铝的可拆式板式换热器由于结垢严重，已经严重影响到了生产的正常使用，需要进行清洗，其材质为奥氏体不锈钢。
  　　原始垢样为灰白色，垢层分为表层和底层。表层垢主要为碳酸盐垢，可以较容易地进行处理；底层垢质地坚硬且有大量酸不溶物，使用一般的酸洗液与垢反应***缓慢，经分析，层垢以非常致密的氧化铝为主，此外还含有其他的一些氧化物和少量的磁性氧化铁和炭质，层垢虽较薄但非常坚硬致密。因此处理底层垢成为清洗的关键。

　　对底层垢使用单一的清洗配方难以达到较好的清洗效果。溶垢试验表明，使用稀H2S04、冷HNO3、HF及强碱均不能溶解污垢，长时间处理也不能使污垢松散，仅有细微的气泡***缓慢地产生。
  　　在加热条件下用较浓的HNO3能将垢样松散和溶解。

虽然温度越高、浓度越大、时间越长效果可好一些，但考虑到硝酸的腐蚀性，对清洗时的温度、浓度、时间进行了一定的限制，以减轻由于药剂的使用而造成的废液处理及排放。
  　　1)清洗方法

　　按照拆开的板式换热器的清洗工艺进行清洗。

(1)先采用人工刷洗，高压水(控制压力在10MPa以下，防止设备变形)清除板片上疏松垢层。
  　　(2)在清洗槽内配置好清洗药剂，因为清洗液浓度较高，加热温度不宜过高。将板片放人清洗槽内进行循环+浸泡清洗，清洗时应动静结合，以静为主。清洗时间控制在12h左右。由于板式换热器的特殊性，清洗时需严格控制酸洗液的流速，防止流速过快影响缓蚀剂缓蚀效，率，造成设备腐蚀。

(3)化学清洗结束后，取出板片，用小型清洗机冲洗，换热器板片光亮如新。

(4)清洗废液的处理。清洗废液处理后的排放标准应达到GB8978—1996《污水综合排放标准》中三级排放标准。由于适用的硝酸浓度较高，因此在废液中的酸性较强，不能直接排放，可通过加入碱来中和进行处理。此外还需在废液中加入石灰粉(CaO)处理其他有害离子。0 P)

　　2)清洗结果
  　　(1)腐蚀情况。根据对清洗时的腐蚀速率监测，清洗腐蚀速率为0．97g／m2．h。
  　　(2)除垢率。除垢率达到为100％，换热器板片清洗后光亮如新。通过多次对铝厂的可拆式板式换热器的清洗，并结合清洗效果发现，对可拆式板式换热器采用拆开清洗效果较好，并可以直接观察到清洗效果，还可以充分利用其他清洗方法作为补充，减少化学药剂的使用。但是板式换热器的拆开要耗费一定时间、人力和物力。
  　　对全焊式板式换热器、宽通道焊接式板式换热器等类型的板式换热器不可拆的板式换热器，当无法拆开时，由于板式换热器内流体流动速度很快，所以清洗时循环速度应当严格控制在0．5—0．6 m／s以下(板片内流速)。防止流速过快影响缓蚀剂缓蚀效率，造成设备腐蚀。清洗时还需添加稳定剂，使颗粒垢悬浮在清洗液中，通过清洗液循环带出换热器。对于不可拆开的板式换热器的清洗更适用于易溶垢，如碳酸盐水垢等；可拆开的板式换热器的清洗多适用于难溶垢，如物料垢等