中央空調(diào)水系統(tǒng)清洗及預(yù)膜工藝淺析

向賢志

(秭歸職教中心,湖北秭歸443600)

中央空調(diào)系統(tǒng)中使用的絕大部分是循環(huán)水,所使用的循環(huán)水系統(tǒng)有開式和閉式兩種;由于系統(tǒng)形式的不同,其水質(zhì)管理和水質(zhì)處理的內(nèi)容也有些差別;冷卻水水質(zhì)處理必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-1995),國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《離心式冷水機(jī)組》(JB/T3355-1998);水系統(tǒng)的水質(zhì)管理對中央空調(diào)系統(tǒng)的安全也很重要,而且減少排污量最大限度地減少補(bǔ)充水量,節(jié)約水資源。

1 中央空調(diào)水系統(tǒng)概況

中央空調(diào)水系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng);根據(jù)不同情況可以設(shè)計(jì)不同的型式,有閉式,開式;同程式,異程式;單式泵,復(fù)式泵系統(tǒng)等;對于熱回收系統(tǒng),其進(jìn)出水溫度要求如下:

1)供水溫度:t1≤60℃;回水溫度:t2≥44℃,Δt=11℃。

2)設(shè)備材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼、鑄鐵和紫銅。

2 中央空調(diào)水系統(tǒng)清洗的必要性

2.1 清洗和預(yù)膜對水系統(tǒng)的影響

清洗和預(yù)膜被稱為循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的預(yù)處理,是循環(huán)水系統(tǒng)的開車投藥前的必要步驟,目的是使化學(xué)處理效果得以發(fā)揮,使緩蝕阻垢劑的作用正常。

冷卻水系統(tǒng)最容易腐敗變質(zhì),必須重點(diǎn)清洗。而冷凍水雖然是閉式系統(tǒng),不與外界空氣相接觸,但是時(shí)間一長,水中的 Ca2+、Mg2+和 HCO3-、CO32-容易形成水垢,從而嚴(yán)重影響水流的流量、流速、阻力以及管道的換熱性能。

為了確保管道水流量、流速、阻力正常,換熱效率良好,需要保護(hù)好管道和設(shè)備的清潔環(huán)境,并且防止或者抑制水質(zhì)變壞。對于運(yùn)行多年的系統(tǒng),大家均認(rèn)為需要清洗,這點(diǎn)達(dá)成了共識,但是對于新系統(tǒng),一般用戶認(rèn)為不需要,這點(diǎn)認(rèn)識是錯(cuò)誤的,新系統(tǒng)各部件、設(shè)備在運(yùn)輸、安裝過程中,會有一些沙粒、粘污、油類、污垢進(jìn)入系統(tǒng)中,而產(chǎn)生腐蝕作用。因此無論舊系統(tǒng),還是新系統(tǒng),都需要清洗。

清洗之前需要進(jìn)行很好的清洗處理。清洗之后,為防止管道設(shè)備二次受傷害,增加其自我保護(hù)能力,需要進(jìn)行預(yù)膜處理保護(hù),要想取得良好的倒膜效果,清洗必須要處理徹底。從技術(shù)效果上來講,清洗和預(yù)膜是密不可分的。為了能大幅度提高處理效果,顯著降低菌肥藻、結(jié)垢和腐蝕的產(chǎn)生,維持空調(diào)水系統(tǒng)的良好換熱效率,在清洗現(xiàn)場,必須要認(rèn)真選擇有針對性的、適宜的處理方案。特別是要結(jié)合地源熱泵工程的實(shí)際情況,做好技術(shù)方案。

2.2 不同管道的清洗與預(yù)膜的措施

為了抑制系統(tǒng)金屬表面的腐蝕速度,我們使用抑制劑在金屬表面上形成一層保護(hù)膜,為了使防護(hù)膜經(jīng)常得到不斷的修補(bǔ)和維持,需要在我們隨后的系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中繼續(xù)使用抑制劑。一般需要二到三天內(nèi)完成這種防護(hù)膜的形成,但是需要控制適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件。對于直接暴露的金屬表面,只要形成的保護(hù)膜質(zhì)量良好,就可以有效控制運(yùn)轉(zhuǎn)初期的急速腐蝕,也阻止了坑蝕的產(chǎn)生。而對于存有許多成膜障礙物的金屬表面,抑制劑控制效果會大大降低。只有通過清洗以后,設(shè)備及管道的表面完全潔凈露出金屬本色時(shí),隨后的預(yù)膜處理才能順利進(jìn)行。

在空調(diào)水系統(tǒng)中,只有滿足抑制應(yīng)用的工藝條件,再加上投加高效的抑制劑配方,才能有效地進(jìn)行清洗和預(yù)膜處理,達(dá)到理想的效果。近年來,冷卻水處理配方正朝著低劑量、多組份綜合功能的趨勢發(fā)展。因此,周密地考慮預(yù)處理方案和精心操作,對長期的正常運(yùn)轉(zhuǎn)處理,達(dá)到有效的初期運(yùn)轉(zhuǎn)階段,使冷卻水系統(tǒng)金屬表面形成完整適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)膜,極為重要。

預(yù)膜與效果相差很大,經(jīng)過試驗(yàn)及現(xiàn)場運(yùn)行情況的監(jiān)測,預(yù)膜和未預(yù)膜掛片的腐蝕速度相差很多。未預(yù)膜掛片的腐蝕速度至少是預(yù)膜掛片腐蝕速度的2倍,有的甚至高達(dá)20倍。這當(dāng)然與水質(zhì)和預(yù)膜條件有關(guān)。對腐蝕性水質(zhì),特加是嚴(yán)重腐蝕性水質(zhì),預(yù)膜工序是絕對不可忽略的。即使對結(jié)垢水質(zhì)也應(yīng)該預(yù)膜。因?yàn)橥哆\(yùn)初期,水溫低、濃縮倍數(shù)低、鈣鋅量低,自然PH值也低,碳酸鈣膜未形成,初腐蝕速度仍較高。一般正常運(yùn)行時(shí),未預(yù)膜掛片約為預(yù)膜掛片腐蝕速度的1.5～2.5倍,在冷態(tài)狀態(tài)下,相差更多。這足以說明預(yù)膜的步驟是必要的。

3 中央空調(diào)水系統(tǒng)清洗工藝

直接使用新鮮水冷卻水系統(tǒng),是針對于已經(jīng)現(xiàn)場安裝完畢的空調(diào)設(shè)備和制冷機(jī)組,在除去外部的浮銹和泥沙之前,需要進(jìn)行水壓試驗(yàn),然后投加適當(dāng)?shù)那逑磩?開動(dòng)循環(huán)水泵,進(jìn)行除污處理,國外常用的清洗方案這0.5%-5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚磷酸鹽,表面活性劑,PH值控制在6.0～7.0,水溫60-82℃,循環(huán)清洗1～16小時(shí),清洗效果非常好,我們與專業(yè)公司采用的即為同類中改進(jìn)的配方,這種配方已在幾個(gè)工廠應(yīng)用,對新設(shè)備的使用濃度一般為40-60mg/L,實(shí)踐證明,控制PH值6.0-7.0,20-25℃溫水時(shí),循環(huán)清洗24小時(shí),可以獲得良好的清洗效果。因?yàn)檫@類清洗劑配方的共同特點(diǎn)是含有一定數(shù)量的表面活性與金屬接觸的污染界面充分的濕潤、滲透、乳化,分散沉積物。所以,清洗冷卻水系統(tǒng)的脂肪、油污的效果特別好。在現(xiàn)場清洗操作中,要特別控制PH的變化,操作崗位必須備有一臺較為精密的PH測定儀,以及進(jìn)行包括水中總鐵、濁度迅速上升,總鐵含量逐漸升高時(shí),表明系統(tǒng)的清洗循環(huán)處理可以結(jié)束。此外,在現(xiàn)場實(shí)際清洗操作中,應(yīng)當(dāng)注意清洗循環(huán)水的流速盡可能大些,以便使有清洗劑與金屬表面充分接觸,疏通無阻,不留死角。經(jīng)清洗處理后的循環(huán)水,必須預(yù)膜之前全部排放掉,排放時(shí)注意不要經(jīng)過冷卻塔的填料,以免流過洗滌不來的油污、粘泥以及各種混雜的碎片重新污染塔體。排放完畢,再用新鮮水沖洗冷卻水系統(tǒng),經(jīng)過再三的置換排放,系統(tǒng)中殘藥劑的濃度降低到最低限度,并使進(jìn)注冷卻塔系統(tǒng)的新鮮水達(dá)到清澈透明為止。

采用的高效清洗除垢劑應(yīng)主要由有機(jī)酸、表面活性劑、緩蝕劑等組成,這樣對金屬的腐蝕性很小,不易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。不產(chǎn)生泡沫,為高效無磷配方排放,對環(huán)境無污染,安全可靠、清除率高。

4 中央空調(diào)水系統(tǒng)清洗過程中預(yù)膜工藝

經(jīng)過清洗處理的冷卻水系統(tǒng),應(yīng)當(dāng)盡快地進(jìn)行預(yù)膜處理。如果清洗處理后設(shè)備暴露在空氣中的時(shí)間較長,金屬表面會產(chǎn)生新的浮銹,對預(yù)膜是不利的。最理想的步驟是清洗-預(yù)膜-正常處理,依次地進(jìn)行。如果由于某種原因,可完成內(nèi)部的預(yù)膜水封閉冷卻水系統(tǒng),或采用其他的臨時(shí)性保護(hù)措施。

預(yù)膜處理可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況,目前國內(nèi)普通使用的以聚磷酸鹽-鋅鹽組成的單元預(yù)膜配方。我們在多年實(shí)踐和跟蹤臨測的基礎(chǔ)上,開發(fā)出HL-601高效清洗預(yù)膜劑。該劑由非離子表面活性劑磷酸鹽組成,該劑不僅可對金屬表面進(jìn)一步清洗,而且可在金屬表面形成一層牢固的防蝕保護(hù)膜,其膜厚可達(dá)5000-7000A。使用濃度為800-1000mg/L,這樣高磷酸鹽,若在高溫下使用,將會產(chǎn)生大量的沉淀,對垢控制帶來的許多麻煩。實(shí)踐證明,HL-601配方,在預(yù)膜處理時(shí),只要適當(dāng)控制預(yù)膜條件,嚴(yán)格遵循操作規(guī)程,對于一般低碳鋼材質(zhì)的冷卻設(shè)備可能獲得令人滿意的成膜效果(如圖1)。

圖1 管道清洗對比效果圖

5 清洗預(yù)膜步驟及清洗、預(yù)膜的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

5.1 系統(tǒng)剝離

(1)向系統(tǒng)中投加HL-508粘泥剝離劑500Kg,每4小時(shí)一次循環(huán)水濁度,繪制濁度變化曲線。

(2)系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)后進(jìn)行大量排污和補(bǔ)水,至循環(huán)水濁度小于10mg/L時(shí),系統(tǒng)可進(jìn)入清洗階段。

(3)系統(tǒng)剝離過程中循環(huán)水測定指標(biāo)和分析頻率如表1。

表1

5.2 系統(tǒng)清洗

表2

(1)向系統(tǒng)中投加HL-603清洗劑2500KG和HL-604清洗緩蝕劑50Kg。

(2)在集水池前適當(dāng)位置掛2片碳鋼試片、2片不銹度片。

(3)每2小時(shí)測一循環(huán)水PH值,維持PH=6.0～7.0。

(4)每4小時(shí)測一次總鐵含量和濁度。

(5)清洗結(jié)束,取出試片,測定腐蝕率,停止投加清洗緩蝕劑,系統(tǒng)開始大量排污和補(bǔ)水,當(dāng)循環(huán)水中PH上升至7.0以上時(shí),系統(tǒng)準(zhǔn)備預(yù)膜。

(6)系統(tǒng)清洗過程中循環(huán)分析項(xiàng)目、控制指標(biāo)和測試頻率如表2。

5.3 系統(tǒng)預(yù)膜

(1)清洗結(jié)束,并將系統(tǒng)水質(zhì)量換至清亮后,即開始預(yù)膜工作;

(2)將2000千克HL—601預(yù)膜劑配制好,投加到循環(huán)水池中;

(3)將循環(huán)水的PH調(diào)至6.0～6.5,并掛入監(jiān)測試片;

(4)系統(tǒng)運(yùn)行48小時(shí)后預(yù)膜結(jié)束,取出試片。

5.4 清洗、預(yù)膜的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

(1)清洗時(shí)掛入不同材質(zhì)的新舊掛片監(jiān)測效果,脫脂清洗按CECS103—99中3.0.1中第五項(xiàng)規(guī)定要求驗(yàn)收;除銹垢率按HG/T2387—92中的6.2條款驗(yàn)收。

(2)清洗效果標(biāo)準(zhǔn)(HG/T2387—92)腐蝕速率:碳 鋼 ≤6.0g/m2·h

銅及銅合金≤2.0 g/m2·h不銹鋼≤2.0 g/m2·h

除銹垢率(浮銹)率≥90%

預(yù)膜掛片監(jiān)測,預(yù)膜后A3掛片表面在陽光下有明顯的色暈,用硫酸銅法的耐膜試驗(yàn)時(shí)間≥15秒。

6 小結(jié)

本文通過對系統(tǒng)清洗及預(yù)膜的研究,提供了系統(tǒng)清洗方法步驟的依據(jù),從而能保障系統(tǒng)的高效性和安全性,進(jìn)而能達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的長效性。

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