硫酸盐板式换热器如何选型

硫酸盐介质（如硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾等）在板式换热器选型时，核心问题是“浓度-温度-氯根”三重腐蚀耦合。只要抓住“材料-流道-压降-清洗”四条主线，就能在投资和寿命之间找到优解。步骤如下：

1.先问“硫酸盐有多凶”——把介质拆成4个指标

①硫酸根浓度：＜5%、5-15%、＞15%三档，腐蚀量级跳升；

②氯离子含量：Cl⁻＞200mg/L时，必须按“含氯硫酸盐”处理，点蚀风险指数级上升；

③温度：60℃是316L的临界点，85℃是904L的临界点，＞100℃只有钛或哈氏合金稳态；

④pH：pH＜6或＞11时，硫酸盐+酸碱应力腐蚀叠加，需升一级选材。

2.材料速查表——“硫酸盐+温度”直接拍板

＜60℃，SO₄²⁻＜5%，Cl⁻＜150mg/L→316L+EPDM垫片，性价比高；

60-85℃，SO₄²⁻5-15%，Cl⁻＜500mg/L→904L（或254SMO）+EPDM，PREN≥42；

85-120℃，或Cl⁻＞500mg/L→钛Gr.1（非合金钛）+FKM垫片，板厚0.5mm；

≥120℃，或SO₄²⁻＞20%、含F⁻或pH＜3→哈氏C-276全焊接板片，无垫片设计。

3.板型与流道——“高湍流+低滞留”是硫酸盐防垢的灵魂

选人字波纹深度≤2.5mm的“浅密波纹”，Re＞3000即可进入湍流区，减少壁面结晶；

单流程压降≤70kPa时优先单流程，避免多流程死角沉积；若必须多流程，采用对称分流，ΔP修正系数ф取1.8-2.0；

流速窗口：板间0.4-0.8m/s，低于0.3m/s易结垢，高于1.0m/s钛板冲蚀。

4.传热面积与安全系数——“硫酸盐垢”预留15%

先按清水工况算出面积A₀，硫酸盐溶液导热系数下降8-12%，再把设计K值取0.8×清水值；

最终面积A=1.15×A₀，给后期硫酸盐微晶垢留裕量；

对数平均温差≤15℃，超过时采用两段串联，防止单段温差过大导致局部过饱和析晶。

5.可拆vs全焊接——“能拆”不一定好

可拆式：适合间歇运行、需机械清洗的工况（如硫酸盐+粉尘双污染），但钛材+EPDM垫片年更换费≈设备价8-10%；

全焊接：适合连续运行、高温高压（≥1.6MPa、≥120℃），无垫片泄漏风险，但只能用化学清洗，需配CIP旁路。

6.清洗与监测——“硫酸盐垢”提前预警

在线监测：在进出口装0-200μS/cm电导差表，Δκ上升10%即触发清洗；

清洗药剂：40℃、5%柠檬酸+0.5%缓蚀剂循环2h，对316L/钛腐蚀率＜0.02mm/a；禁用HCl，硫酸根+Cl⁻叠加会击穿钛钝化膜；

预留清洗接口：DN40旁通球阀+反冲洗法兰，10min可切换，减少停车时间。

7.选型速算示例

工况：5%Na₂SO₄+300mg/LCl⁻，70℃→45℃，流量30m³/h，冷侧循环水35℃→50℃

材料：904L板片+EPDM垫片

板型：浅密人字波纹，单流程

设计K值：3800W/m²·K（已×0.8修正）

ΔT_m=17℃，Q=523kW→A=8.1m²→实取10m²（1.15裕量）

压降：硫酸侧58kPa，水侧42kPa，均＜70kPa，满足。

硫酸盐板式换热器选型，先按“温度-浓度-氯根”锁定材料等级，再选高湍流浅波纹板型，留15%面积裕量，后根据是否可停车清洗决定“可拆”还是“全焊接”，就能把腐蚀、结垢、压降三大风险一次性压到低。