プレート式熱交換器を長期間使用するとスケールの問題が発生することがありますが、この現象の背後にある理由を理解していますか? 以下に、私によるスケーリングの危険性、6 種類のスケーリング プロセスの形成、およびスケーリングに対処するための予防策について簡単に説明します。
プレート熱交換器のスケーリングによる 6 つの危険性
プレート熱交換器は産業および民生分野で広く使用されており、その動作原理はプレート間の温度差を通じて熱を交換することです。 しかし、使用の過程で、水質の問題や流体媒体中の固体粒子により、プレート間に堆積物、つまりスケールが形成されます。 時間内に清掃しないと、スケーリングは次の危険を引き起こす可能性があります。
1. 熱伝達効率の低下:
スケーリングにより断熱層が形成され、熱伝達が妨げられ、その結果、熱伝達効率が低下し、機器の通常の動作に影響を及ぼします。
2. 圧力損失の増加:
スケーリングにより流体チャネルが狭くなり、流れ抵抗が増加し、その結果ポンプのエネルギー消費が増加し、システムの圧力降下が増加します。
3. 機器の寿命を縮める：
長期にわたるスケーリングは、機器の老朽化やプレートの腐食を促進し、機器の耐用年数を短縮します。
4. 運用コストの増加:
熱伝達効率が低下し、エネルギー消費が増加するため、企業は元の熱伝達効果を維持するためにより多くのエネルギーと資金を投資する必要があります。
5. システムの安全性の低下:
汚れが付着すると、機器が局所的に過熱し、安全上の事故を引き起こす可能性があります。
6. メンテナンスコストの増加:
深刻なスケーリングでは、クリーニングのためにより頻繁なダウンタイムが必要となり、メンテナンスコストとダウンタイムが増加する可能性があります。
プレート熱交換器の主な 6 種類の汚れプロセス
プレート式熱交換器は、動作中に数種類のスケールを形成する場合がありますが、これらは主にさまざまなコンポーネントや機構によって形成されます。 スケーリング プロセスの主なタイプは次の 6 つです。
1. 結晶化による汚れ:
主に硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、およびその他の溶解塩が流動プロセス中に高温表面の温度の低下により溶液の過飽和を引き起こし、熱交換器の管壁に沈殿して緻密な固体付着物を形成します。 この汚れの形成には、通常、バルク流体から近くの表面へのイオンの輸送と、機器表面への汚れの付着という 2 つの主要なステップが含まれます。 沈殿汚れに影響を与える主な要因は、溶液の過飽和度です。
2. 生物付着:
未処理の海水、川水、湖水中の細菌、菌類、藻類などの微生物は、適切な条件下で配管壁面に付着・堆積するとファウリングを形成します。 この柔らかいスラッジの膜状の層は熱伝達を妨げ、微粒子状物質や無機塩が堆積する条件を作り出します。 微生物の種類が多く、粘り強く、繁殖速度が速く、広範囲に分布するため、熱交換器における生物学的スケールの特性とスケール除去技術は、より大きな困難をもたらしています。
3. 腐食スケーリング:
使用の過程で、熱交換器の表面は化学腐食し、堆積物が生成して汚れが形成されます。 腐食汚れは液体の流れによって非常に簡単に洗い流され、肉厚が薄くなり漏れが発生し、大きな被害をもたらします。 腐食には主に化学腐食と電気化学腐食が含まれます
4. 粒子汚れ:
不溶性不純物粒子、不均一核生成粒子、均一核生成粒子および熱交換器壁剥離粒子、重力および衝突作用により熱交換器表面に付着し、固体堆積物の層を形成します。 粒子汚れの付着は少なく、壁の層流領域に集中しており、表面粗さの中に蓄積しやすい。 粒子ファウリングの堆積は、結晶化スケーリングの核生成点の数を増加させ、熱交換器表面の析出結晶化ファウリングを促進しますが、生物学的凝集、成長と再生、生物学的ファウリングの形成、粒子ファウリングを共存させてさまざまなファウリングを促進します。固くて取り外しが難しい。
5. 化学反応による汚れ:
熱交換器の内部反応における流体の化学組成、堆積物の形成。
6. 凝固汚れ:
熱交換器の内部では、温度変化により特定の流体成分が固化し、汚れが形成されます。
プレート熱交換器のスケーリング防止と処理の6つの対策
プレート熱交換器の動作における 6 つの主要なタイプの汚れプロセスに基づいて、予防とメンテナンスのために次の対策を講じることができます。
1. 定期的な清掃:
定期的な洗浄プログラムを確立し、化学的または機械的洗浄方法を使用してプレート上の汚れや堆積物を除去します。
2. 水質管理:
循環水の軟化、脱塩、滅菌などの適切な処理を行い、水中の溶解固形物や微生物の含有量を減らします。
3. スケール防止剤の使用:
循環水に適切な量のスケール防止剤を添加すると、析出した結晶性汚れの形成が防止され、スケールの可能性が減少します。
4. 流量と温度の制御:
流体の流量と温度を合理的に制御し、熱交換器の表面に堆積する流体中の粒子状物質を回避し、同時にファウリングやファウリングの固化における温度変化によって引き起こされる化学反応を軽減します。
5. 定期的な点検とメンテナンス:
圧力、温度、流量、その他のパラメータを含む熱交換器の動作状態、熱伝達効率の変化を定期的に確認し、問題をタイムリーに検出して対処します。
6. 濾過と前処理:
熱交換器に入る前に流体を濾過して前処理して、流体中の粒子や不純物を除去し、粒子汚れの形成を減らします。
7. 最適化されたデザイン:
流路の清浄度の向上、デッドスペースの削減、洗浄が容易なプレート構造の使用、スケールのリスクを軽減する耐食性材料の選択など、熱交換器の設計を最適化します。
これらの対策により、動作中のプレート熱交換器のスケール問題を効果的に防止および軽減し、熱交換器の効率と動作の安全性を確保できます。
