一、列管式换热器的结垢特点
列管式（壳管式）换热器是工业领域应用最广泛的换热设备，由壳体、管束、管板和封头组成。一种介质在管内流动，另一种在壳程流动，通过管壁完成热量交换。由于冷却水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃⁻等离子，在换热过程中水温升高，Ca(HCO₃)₂分解为CaCO₃沉积在管壁，形成水垢。
列管式换热器的结垢特点为：①管程结垢为主，冷却水走管程时垢层沿管壁均匀生长，逐渐缩小通径；②垢层致密，高温区水垢经长期热烘烤后硬度高、附着力强；③局部堵塞，换热管直径较小（通常φ19~φ25mm），严重时整管堵塞。结垢后换热效率下降20%~40%，能耗大幅上升。
二、化学清洗剂选型
列管式换热器材质通常为碳钢或不锈钢，清洗剂选型需兼顾除垢效率与基材保护。
Sulfamic Acid (5%~8%)：首选主清洗剂。对CaCO₃水垢溶解迅速，反应产物Ca(NH₂SO₃)₂为可溶性盐不产生二次沉淀；对碳钢和不锈钢的腐蚀速率显著低于HCl；不含氯离子，不会引发不锈钢应力腐蚀开裂。配合0.1%~0.3% BTA缓蚀剂使用，碳钢腐蚀速率可控制在2g/m²·h以下。
Citric Acid (2%~3%)：辅助清洗剂，通过螯合作用溶解铁氧化物（锈垢），同时降低清洗液表面张力，增强渗透性。
严禁使用：HCl（氯离子引发不锈钢点蚀和应力腐蚀）、HF（剧毒且对基材强腐蚀）。
三、循环清洗工艺流程
步骤一——水冲洗与试压：用清水冲洗管程和壳程，去除浮尘和松散沉积物。检查系统密封性，确认清洗泵、阀门和管路连接正常。
步骤二——配制清洗液：在清洗水箱中按比例加入Sulfamic Acid (6%)、Citric Acid (2%)、BTA (0.2%)和适量Surfactant。搅拌均匀后测定初始pH值，控制在2.0~3.0之间。
步骤三——循环清洗：启动清洗泵，清洗液在管程中循环流动，流速控制在0.5~1.0m/s——保证足够的雷诺数以强化传质，但避免流速过高引发冲刷腐蚀。清洗温度40~55℃，循环时间4~8小时（视垢层厚度而定）。每30分钟取样检测：①pH值变化（pH上升说明酸在消耗）；②Ca²⁺浓度变化（浓度趋稳说明除垢接近终点）；③Fe²⁺/Fe³⁺浓度（监测基材腐蚀情况）。
步骤四——终点判断与排液：连续两次检测（间隔30分钟）酸浓度和Ca²⁺浓度不再显著变化，且pH值稳定时，清洗完成。将酸性废液排入中和池，用Lime或Na₂CO₃中和至pH 6~9后处理。
步骤五——漂洗与钝化：清水循环漂洗30分钟至排出水pH≥6；再用0.5% Citric Acid + 0.3% Sodium Molybdate溶液循环钝化45分钟，在管壁形成保护性钝化膜；最后清水冲洗至排出水电导率恢复正常。
四、典型工程案例
2025年3月，江苏某化工集团一台列管式换热器（换热面积350m²，304不锈钢管束φ19×2mm，共680根管）因冷却水侧严重结垢，换热效率下降约35%，出口温度无法满足工艺要求。现场开盖检查，管板表面垢层厚度2~4mm，抽样管内有约30%的管子通径缩小1/3以上。
丹阳蓝星清洗制定"Sulfamic Acid循环清洗+BTA缓蚀保护+钝化处理"方案：清洗液Sulfamic Acid 6%+Citric Acid 2%+BTA 0.2%，温度48~52℃，循环流速0.7m/s。循环清洗5小时后Ca²⁺浓度趋稳，结束清洗。中和漂洗后钝化处理。
清洗后检查：管束内壁洁净，露出不锈钢金属本色；垢层清除率＞98%；碳钢管板和壳体无过腐蚀痕迹。设备复机运行后换热效率恢复至设计值的96%，年节约蒸汽费用约18万元。
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