在化工生產過程中,介質的熱量交換均離不開換熱器。而大多數換熱器均以水為換熱介質,由于水的特性,在換熱過程中始終存在著結垢堵塞問題,大大降低了傳熱速率,迫使換熱器因傳熱不夠而停車清洗。而換熱器的清洗,一方面影響正常生產,另一方面增加了產品的造價。以哈爾濱氣化廠24工號Ｗ03為例,換熱器管程中介質為粗煤氣,殼程中是地下抽取的新鮮水,這臺換熱器每年因清垢停車次數占全年停車次數的15%。另外,清洗換熱器時,用高壓(70ＭＰａ)清洗機清洗,不僅增加成本費用,而且由于換熱器受到高壓水沖擊,易受損變形,縮短使用壽命。
     1 結垢機理
     管線中結垢除因腐蝕等因素外,主要因為注入水中的Ｃａ2+、ＨＣＯ-3濃度較高,因此,由ＨＣＯ-3電離的ＣＯ2-3濃度較高,Ｃａ2+的摩爾濃度與ＣＯ2-3的摩爾濃度的乘積已超過ＣａＣＯ3溶度積。在其它條件不變的情況下,亦會有ＣａＣＯ3晶體生成,下面來分析影響結垢的因素。
     (1)注入水的流動狀態 結垢受水流速度、水流狀態的影響,一般說來,在不考慮其它因素的條件下,水流速度越小,結垢趨勢越大。
     (2)溫度 當注入水由井口流到地面時,溫度逐漸升高,大約從16℃升到20～30℃,我們知道,鈣在酸性、中性、弱堿性介質中的溶解度隨溫度升高而減小,即其溶度積隨溫度升高而減小,而ＨＣＯ-3的電離度卻隨溫度升高而增大,即ＣＯ2-3的濃度逐漸增大,雖然Ｃａ2+的濃度隨著垢的形成而減小,但結垢現象仍然是逐漸加重的。
     (3)水質 我廠所用水質較差,易形成Ｆｅ(ＯＨ)3、Ｆｅ2Ｏ3晶體,一旦有Ｆｅ(ＯＨ)3、Ｆｅ2Ｏ3生成,Ｃａ ＣＯ3晶體極易以其為晶種,吸附在其表面,快速聚集,使結垢程度加大,溫度愈高,垢形成的愈多。因此,換熱器水線出口較入口處結垢現象嚴重。
     (4)壓力對水中存在ＨＣＯ-3有下列電離平衡:2ＨＣＯ-3=ＣＯ2-3+ＣＯ2+Ｈ2Ｏ當壓力增大時,減少氣體生成,電離方程式向左移動,可減小結垢趨勢,但對ＣａＣＯ3溶解度的影響小于溫度對ＣａＣＯ3溶解度的影響。圖1是不同溫度條件下ＣａＣＯ3的溶解度與壓力的關系曲線。

     從圖1中可看出,在低溫時壓力對ＣａＣＯ3的溶解度影響非常大,溫度升高,壓力對ＣａＣＯ3的溶解度影響減小,而哈爾濱市汽化廠換熱介質溫度較高,因此,壓力對ＣａＣＯ3溶解度影響較小。
     2 結論
     綜上所述,結垢程度受水流狀態、溫度、壓力、水質等諸多因素影響,而此諸多因素是同時存在,密切聯系的,其中注入水的流動狀態、溫度是垢層形成的主要因素。