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中央空调循环水系统清洗中存在的问题及解决措施 (2014)

添加日期:2015/4/28 14:58:41   作 者:秦敖  来源:   浏览次数:

中央空调循环水系统清洗中存在的问题及解决措施

秦敖

环境工程课题组

摘要:

中央空调循环水处理系统处理不当,势必会引起管道堵塞、腐蚀泄漏、换热效率降低等问题。本文分析了存在的问题的原因,以及清洗不及时产生的危害与不良影响,并给与了相应的解决措施。

关键词:中央空调;循环水处理系统;技术管理

前言

中央空调水系统均是以自来水作为工作介质的,在外界条件(如温度、流速、浓度)改变时,水质多表现为不稳定的状态,会发生结垢、腐蚀、生物黏泥等现象,如果不能进行适当的水处理,势必会引起管道堵塞、腐蚀泄漏、换热效率降低等一系列问题,影响整个中央空调系统的正常运行。

1 中央空调循环水系统存在的问题分析

中央空调循环水系统由于水质不稳定而容易引起系统结垢、腐蚀、生物黏泥以及菌藻滋生等不良后果。

1.1 腐蚀

金属腐蚀时,在腐蚀部位的阳极析出亚铁离子(Fe2+)。这种亚铁离子与水中的氢氧根(OH-)离子相结合,生成氢氧化亚铁Fe(OH)2。氢氧化亚铁能粘聚水中的各种有机或无机污染物,形成污垢;此外,氢氧化亚铁Fe(OH)2进一步氧化还能生成氢氧化铁Fe(OH)3沉淀。同时,它也引起或促进其他金属离子的加速沉淀。

1.2 结垢及沉积

中央空调水系统中所溶解的重碳酸盐浓度随着蒸发浓缩而增加,当浓度达到饱和状态,或者在经过换热器传热表面使水温升高时,水中盐分溶解平衡遭到破坏,会发生下列反应,即水垢的生成:

                   Ca(HCO3)2        CaCO3  +CO2  +H20

生成的水垢沉积在换热器的传热表面,形成一层硬垢,导致换热器的导热性能变差,严重影响换热的效率。其次,主要碳钢材质管道,其腐蚀产物要是氢氧化物和铁的氧化物的水合物,当通过热交换器时容易在受热面胶体相互凝集、沉淀。沉淀的FeO由于它的不连续和不致密性而对金属无保护作用,而且由于它的磁性和粘着力强,且比重大,难以消除,导致形成污垢。另外,循环水中也有天然有机物、泥砂、微生物群落等悬浮物,它们常在流速慢或温度高的地方慢慢沉积而形成污垢,容易沉积在设备、管道的表面。此类污垢一般较为疏松,易用水冲洗去除。

1.3 微生物影响

微生物可分为细菌、真菌及藻类,微生物新陈代谢过程中分泌出的黏液物与冷却水中的各种污染物粘聚,常形成难以处理的污垢。铁细菌能吸收水中溶解性铁化合物,使铁的化合物(如Fe(OH)2)包围在细菌细胞的外面,形成不溶性的黏泥状氧化铁沉积物。藻类微生物主要生长在冷却塔内,当被水冲刷后随水流带入热交换器时,遇到细菌分泌的黏液或冷却水中形成的胶体化合物以及冷却水中的各种污染物,就会粘聚结合,形成污垢或黏泥。此外,还有因投加杀菌灭藻剂后产生的菌藻类残骸,也是形成污垢的主要污染源。

1.4 热交换器的结构

热交换器的结构和水流通道的状况会影响到水流状态和热交换器内的温度分布。一般来说,板式和螺旋式热交换器都会使水流处于湍流状态,使其具有剥离污垢的作用,而不会促进结垢过程。冷却水走热交换器的管内或者管外也大不相同。管外流时,由于设备内存在死角,水流速度在这些死角区就要降低或趋近于零,因而易造成局部温度过高或出现过热现象,含于水中的盐类物质就会结晶析出沉淀。流速降低还会导致污垢物质的沉积。在有折流板或挡板的热交换器内,冷却水则呈变速流动状态,在流速高的部位能产生冲刷作用,使粘着在金属表面上的垢层污物被剥离,从而阻止垢层增长,在流速低的地方则促进硬垢的形成和污垢的沉积。

1.5 换热设备的金属材料和表面光洁度

换热设备金属材料的导热系数愈大,壁温就愈高,容易使其附近的水中盐类物质析出成垢,附着于壁上。换热设备与水接触的表面愈粗糙,水流愈缓慢,壁面就愈容易沉积垢层。

2 清洗不及时产生的危害与不良影响

不论是由难溶盐所产生的水垢,还是由以泥沙、微生物和胶体性有机物等形成的污垢或黏泥,它们附着在热交换器的管壁上都像一个绝缘体,给中央空调的安全运行带来了严重的危害。

2.1 设备管道水垢附着

水垢的导热系数极低,降低传热效率或传热不匀,影响中央空调的制冷效果,使冷凝器压力升高,增大压缩机正背面压力差,导致电机负荷增加,造成高压运行,增加电能消耗,严重时可直接造成主机高压事故停机。

2.2 系统通水量降低

沉积物(如水垢、微生物黏泥)覆盖在中央空调水系统设备管道或换热器流道表面,严重时将堵塞管道,缩小了管道过水断面,即降低了通水能力,使热交换器的换热效率降低。

2.3 腐蚀设备和管道

系统管道及设备内壁常因腐蚀造成锈渣脱落。脱落的锈渣会堵塞盘管,使空调换热效果下降,严重时造成穿孔、泄漏等重大停机事故;腐蚀的存在还使设备的使用寿命大为缩短。

2.4 运行成本增加

增大了水流阻力,使电耗增加,运行费用加大。

2.5 增大检修强度

增加检修工作量,缩短了正常运行周期;增加水处理的药剂用量或降低药剂的使用效果。

3 解决措施

为了防止水垢的形成,抑制微生物的生长繁殖,控制设备及管道的腐蚀,提高热交换效率,节约能源,延长设备的使用寿命,就必须对中央空调循环水处理系统进行清洗、除垢及日常的水质稳定处理,以降低设备和管道的腐蚀,控制结垢生成,抑制微生物繁衍,保证系统正常安全运行。

3.1 冷却水的水质管理

搞好冷却水的水质管理,不仅对中央空调系统的安全、经济运行有重要意义,而且对减少排污量,最大限度地减少补充水量、节约水资源和水费也具有重要意义。为此,要从以下4方面做好冷却水水质管理的工作:

(1)为了防止系统结垢、腐蚀和菌藻繁殖,当采用化学方法进行水处理时,要定期投加化学药剂;

(2)为了掌握水质情况和水处理效果,要定期进行水质检验;

(3)为了防止系统沉积过多的污物,要定期清洗;

(4)为了补充蒸发、飘散和泄漏的循环水,要及时补充新水。

要做好上述4方面的工作,要了解循环水系统结/阻垢、缓蚀、杀生的基本原理以及采用化学方法进行水处理时需使用的化学药剂的性能和使用方法,再根据水质情况,经济合理地采用不同手段进行水处理。

3.2 冷却水的化学处理

开放式循环水系统的水处理是根据水质标准,通过投加化学药剂或用其他方法来防止结垢、控制金属腐蚀、抑制微生物的繁殖的。目前使用最广泛的是用化学方法进行水处理(简称化学水处理)。所使用的化学药剂根据其主要功能,分为阻垢剂、缓蚀剂和杀生剂三种。

3.2.1 阻垢剂

对于污垢和黏泥,可以采取定时冲洗并部分排水,同时补充新鲜水的排污法来解决;对于水垢,则可采用加酸法(又叫酸化法)、加CO2法(又叫碳化法)和投加阻垢剂法(又叫药剂法)来阻止其生成。目前国内外应用最广泛、效果最好的是投加阻垢剂法。

3.2.2 缓蚀剂

要控制循环冷却水对金属的腐蚀,应从两方面着手来做工作。除了一方面要消除或减少影响腐蚀的外部因素外,另一方面,也是最重要的一方面,就是要加强水处理。循环冷却水对金属的腐蚀,如前所述,主要是电化学腐蚀。为了防止电化学腐蚀,一般采用的方法是向循环水中投加某些化学药剂,阻止电化学腐蚀过程中的阴、阳极反应,降低腐蚀电位,或者促使阴极或阳极的极化作用,以抑制电化学腐蚀反应的进行。缓蚀剂一般是指能抑制(减缓或降低)金属处在具有腐蚀性环境中产生腐蚀作用的药剂。不论采用何种化学药剂,都难使金属达到完全没有腐蚀的程度。所以,把这种化学药剂称为“腐蚀抑制剂”或“缓蚀剂”。

3.2.3 杀生剂

投加到水中,以杀死微生物或抑制微生物生长和繁殖的化学药剂一般称为杀生剂,又称为杀菌灭藻剂、杀菌藻剂、杀菌剂等。有些可能对大多数种类的微生物有杀生作用,而有些只对少数几种有杀生作用。前者一般称为“广普性”杀生剂,后者则称为“专用性”杀生剂。

3.3 冷却水的物理处理

采用化学药剂进行水处理虽然有操作简单、不需要专用设施、效果显著等优点,但也有不足之处:

(1)需要定期进行水质检验,以决定投加的药剂种类和药量,用药不当达不到水质要求,甚至会损坏设备和管道,因此技术性要求高;

(2)大多数化学药剂都或多或少有一些毒性,随水排放时会造成环境污染。

采用物理方法来达到降低水的硬度的目的即为物理水处理。采用物理水处理方式,除了购买处理设备的一次投资外,其运行费用极低,并基本不需维护保养,也没有二次污染问题。其最大的缺点是,防垢能力有一定时限。超过了这个时限,不继续对水进行处理,就仍然会产生结垢现象。此外,在使用此类装置时,还必须遵循一定的使用方法。在不符合有关规定的条件下使用,也会使其防垢作用受影响,甚至无防垢作用。

参考文献

[1]邹新生.制冷与空调系统安装与维修.北京:高等教育出版社,2008

[2]周本省.工业水处理技术.北京:化学工业出版社,2002 


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