污染严重的垂直热交换器可以很容易地被改装成为一个自清洁式的热交换器。在美国就已经有一套大型的化工设备因淬火水质污染严重而使用了这样一个大型的自清洁热交换器。本文就这种交换器的安装情况，作出相关的经验介绍。

自清洁式热交换器越来越多地被用在能生成污染液的各个工业领域。这种热交换器使用细粒状的钢丝和玻璃颗粒物。颗粒物被放置在垂直的管束热交换器的管子里进行循环作业，对管壁起到了清洗的作用。在1980～1992 年间，仅Klarex 公司就在9 个国家安装了60 台自清洁式热交换器，总的热交换面积达3500 m2。在对局部热交换器做了改进之后，去年总的热交换面积便是达到了8000m2。

对热交换器进行改造无需购买新的产品

用自清洁式热交换技术可以把现有传统的能产生污染的垂直式热交换器改造成自清洁式热交换器。在对污染严重的重沸器、蒸发器和晶化器的改造方面，这项技术也引起人们的极大兴趣。下图是一个经过改造的重沸器的典型例子。

污染性液体通过垂直重沸器的管子进入系统，液体的出入口通道被作了特殊的设计。与此同时，颗粒物也通过入口通道进入系统。内部的分配系统把液体和清洁用悬浮颗粒物均匀地分配到管束的管子上。颗粒物由上升的液流经过管子往上送，以此对管壁进行清洁。这样，沉淀物在形成阶段就能被清除掉。清洁颗粒物由碎钢丝、玻璃或陶瓷材料构成，其粒度在1～4 mm之间。在系统的上部，颗粒物在被加大了的出口通道里与液体相分离，再通过外围的下降管被重新引回到入口通道里，进行循环。

进入重沸器的工业液体可分为主液和控制液。只要改动控制液的流量，即可对管子里的颗粒物数量进行控制，以此来控制清洁力的强弱程度。通过变动控制液，还可以选择自清洁作业的连续性或间歇性状态。

图2 热传导系数和压差与时间的函数关系。与传统的热交换器相反，自清洁式热交换器具有稳定的K值和Δp值。

很多用户对设备改装的主要要求是：

●保留原工艺流程和现有设备的安装状态（即管子里的液流和蒸汽以及蒸汽塔里的卸压蒸汽等状态）。

●蒸汽塔的连接状态保持原样。

●所有已安装的泵体还应该被继续使用。

●一旦改装后的设备不能有效地清除污染物，清洁颗粒物（甚至在作业过程当中）也应该能很容易地从热交换器里被排出。在这种情况下，重沸器还应该能以改装之前的工作状态进行工作。

●对设备的改装只能在允许的空间里进行。

上面例子里所述的重沸器在改装之后能完全达到这些要求。与原有的重沸器所不同的是，改装后的重沸器的入口通道更长，更多了一个出口通道和一个带连接线的外围下降管。

图3 传统的重沸器被改造成自清洁式重沸器。

污染严重的淬火冷却器

美国有一家化工企业自己开发了冷却工艺，采用一个敞开式冷却塔对大流量的淬火水进行冷却。这种淬火水含有挥发性的有机物，有机物能够挥发而进入大气。由于环保法规的规定，需要在淬火水和冷却塔冷却水之间安装热交换器，使淬火水进入良性循环。

在对方案作了多方面的修改和补充之后，企业决定试用一台小型自清洁式热交换器，以便拿它与传统的管束式热交换器进行对比。试用的结果如下图所示，所得出的比较结果见下表。

用碎钢丝改善热传导

在试验结束之后，该企业为两条生产线订购了四台自清洁式热交换器。每台热交换器的外壳直径为1200 mm，热交换器的总高度为20m，总热交换面积为1150 m2。每台热交换器均使用9000kg 的碎钢丝作为清洁颗粒物，颗粒物的直径为1.6mm。在使用过程中，热交换器的热传导系数（k 值）基本上在2000 和2100 W/ m2K 之间波动。

到2000 年12 月，4 台热交换器已连续工作了24个多月，而没有出现污染现象。第一条生产线上热交换器的工作K 值达到1750 W/ m2K，第二条生产线上热交换器的工作K值为1950 W/ m2K。在两年多的时间里，K值有小幅的下降, 原因是外壳一侧的冷却水有污染，而第一条生产线的污染程度要比第二条生产线的污染程度高一些。

在整个作业时间里也出现了磨损现象。在作业12个多月之后，必须要对管道里把液流和颗粒物从外围下降管的下部引到交换器入口的部分元件进行修理。热交换管本身并没有明显的磨损痕迹。在12个月后，清洁颗粒物的重量减少了约2%。将来对热交换系统的进一步开发和改进将会逐步降低磨损的程度。在作业时间里，也发生过多次停电现象，这时液体和颗粒物不再经过热交换器而直接进入循环。恢复供电后，所有的热交换器又能立即恢复正常工作，重新达到原来的热传导数值。

结论

自清洁式热交换技术可以被用来对各类的沉淀物进行清理，不管沉淀物是硬还是软，是生物物质还是化学物质，是纤维物还是蛋白质。最重要的一点是它在沉淀物的最初形成阶段就能把沉淀物直接清除掉。