始終保持冷卻塔高效運轉(zhuǎn)

文/ Volker W?hrmann

始終保持冷卻塔高效運轉(zhuǎn)

文/ Volker W?hrmann

冷卻塔就是這樣保持其“頭腦”冷卻的 ——在化工、能源等流程工業(yè)領(lǐng)域，許多企業(yè)的生產(chǎn)過程都依賴于冷卻水的可靠供應(yīng)。而對于濕熱的冷卻塔來說，微生物污染是一個亟待解決的難題。當(dāng)生物出現(xiàn)鈣沉淀影響冷卻能力時，就必須立即采取行動。

大型工業(yè)用氣體供應(yīng)商Linde公司在杜伊斯堡市有3臺大型的為化工和電子工業(yè)領(lǐng)域的客戶提供不同工業(yè)氣體的LZA氣體分離設(shè)備。例如在食品生產(chǎn)和包裝過程中利用液氮的食品生產(chǎn)廠和使用醫(yī)用純氧的醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及不同工業(yè)領(lǐng)域中的中型企業(yè)也都是這家工業(yè)用氣體專業(yè)生產(chǎn)廠的客戶。

這3臺設(shè)備最重要的組成部分就是供應(yīng)冷卻水的設(shè)備。冷卻水設(shè)備之所以重要是因為它們要在氣體分解之前對壓縮后的熱空氣進(jìn)行冷卻。這一冷卻過程是在空分裝置工藝空氣冷卻器中直接與空氣氣流相互接觸來實現(xiàn)的。另外，在蒸發(fā)冷卻器中的工藝?yán)鋮s水是利用氮氣冷卻的，在這一過程中會有部分冷卻水蒸發(fā)掉了。

每一臺氣體分離設(shè)備都配備有1臺空分裝置工藝空氣冷卻器和1臺蒸發(fā)冷卻器。它們的高度大約25 m，直徑大約5 m。這些冷卻塔中的填料是無序包裝的拉希格環(huán)。拉希格環(huán)是一種體積大、重量輕的塑料體，其任務(wù)是把熱交換時水與空氣或者水與氮氣相互接觸的有效面積增大若干倍。拉希格環(huán)不會堵塞的表面對足夠的冷卻效率有著非常重要的意義。

原來與現(xiàn)在的比較：該圖清楚地表明了工藝?yán)鋮s水設(shè)備上腔清理后的成果

杜絕微生物的存在

在提供食品級和醫(yī)用級質(zhì)量氣體這一條件下，非常完善的衛(wèi)生狀態(tài)是必須的。盡管工藝用氣在清潔和完全干燥后，再在后續(xù)的分子篩地過濾中已不再可能有微生物的生命存在了，但食品、藥品生產(chǎn)廠對消除一切可能的存在途徑仍然十分重視。他們要求冷卻水要處在絕無微生物的狀態(tài)。尤其是2015年開始生效的德國工程師協(xié)會技術(shù)規(guī)范VDI 2047-2“中間冷卻設(shè)備的衛(wèi)生操作”要求也是必須高度注意的。

Linde公司杜伊斯堡市生產(chǎn)基地中有兩臺中間冷卻塔（RKW 1和RKW 2）為氣體分離設(shè)備提供冷卻水。補(bǔ)充到中間冷卻塔中的補(bǔ)加水是由附近的冶煉廠提供的。為避免生物污染，利用過氧化氫（H2O2）進(jìn)行消毒。另外，在RKW 2號中間冷卻塔的入口處還安裝了一臺臭氧發(fā)生器。盡管如此，還是在冷卻腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微生物的滋生。目前考慮的解決方案是在冷卻水中加入一些二氧化氯進(jìn)行消毒，用紫外線照射殺死這些微生物。與此同時，在經(jīng)常出現(xiàn)不利條件（天氣、季節(jié)、溫度）下或在微生物反復(fù)萌發(fā)時使用生物殺滅劑來清除微生物。然而，中間冷卻塔和其它設(shè)備部件中的生物膜滋生，例如冷卻器中的生物膜滋生是不可能全部清除的。在LZA氣體分離設(shè)備中對清除微生物膜給予了特別的關(guān)注，它配有一臺能夠去除生物膜的消毒設(shè)備，并能夠在去掉生物膜之后再來一次沖擊式地消毒。

冷卻設(shè)備的溫度曲線是隨著季節(jié)或負(fù)載地變化而變化的，另外，另一臺LZA氣體分離設(shè)備是有相關(guān)的冷卻塔提供冷卻水的。它有固定的溫度差和壓力差極限值，也就是超過這一極限值時就要進(jìn)行氣體分離的方法在這里是行不通的?？辗盅b置工藝空氣冷卻器上下兩個冷卻腔的預(yù)防性目視檢查時就發(fā)現(xiàn)填料和管道中已經(jīng)出現(xiàn)很強(qiáng)的鈣化沉積物了。在這種情況下，蒸發(fā)冷卻器以最大的流通能力工作運行，使設(shè)備在一段時間內(nèi)打開冷卻水旁通閥進(jìn)行工作。從已經(jīng)工作了很長時間和與其它基地同類設(shè)備相互比較的經(jīng)驗中可以得知拉希格環(huán)已經(jīng)嚴(yán)重堵塞了。從中長期無故障和經(jīng)濟(jì)性運行的角度來看，有必要對冷卻器進(jìn)行清理了。

成功的停機(jī)檢修

大型的設(shè)備維修和除鈣措施只能在設(shè)備停產(chǎn)的時候才能實施。拉希格環(huán)的結(jié)鈣程度和微生物萌生和生物膜去除等問題得出的結(jié)論是在下一次停機(jī)檢修（2016年7月、8月中的兩周時間）之前做好LZA氣體分離設(shè)備冷卻器檢修的準(zhǔn)備。Linde公司將這一任務(wù)委托給有著豐富經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司Korinexan工業(yè)技術(shù)服務(wù)公司。

這一工業(yè)用氣生產(chǎn)設(shè)備于7月27日開始停止生產(chǎn)，將設(shè)備內(nèi)的全部液體介質(zhì)排空，然后暖機(jī)、化學(xué)IBC容器定位。從8月1日起開始真正的除垢和衛(wèi)生消毒工作。然后Korinexan公司開始了隔離帶和安全裝置地安裝以及安全裝置現(xiàn)場使用的技術(shù)培訓(xùn)。隔離帶內(nèi)的工作協(xié)調(diào)和任務(wù)指令下達(dá)等都是由技術(shù)服務(wù)商負(fù)責(zé)的，這也延伸到了維修期間關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)出限制。在整個停產(chǎn)維修期間，參與維修任務(wù)企業(yè)的工作是由合同發(fā)包方負(fù)責(zé)的，這也是成功地完成大型冷氣設(shè)備維修的必要條件之一。

由于維修工作量較大，因此兩臺冷卻設(shè)備要同時進(jìn)行除鈣和消毒。除鈣消毒的范圍包括了冷卻設(shè)備內(nèi)部所有的安裝部件、組件，從接合面上部的表面到拉希格環(huán)直至最下方的底殼。在安裝好所有的裝備，例如水箱、水泵和軟管之后，出于安全的考慮，首先進(jìn)行一次帶水的試運行。試運行成功之后再加入清洗劑，灌入冷卻設(shè)備中。除鈣工作的第一步從14:00開始到17:00結(jié)束。然后封閉了整個施工工地、鎖好了所有的人員進(jìn)出口，保證夜間的安全。

第二天和第三天繼續(xù)循環(huán)沖洗。在整個沖洗、清理過程中對沖洗液中除鈣劑的含量始終進(jìn)行著監(jiān)控。整個除鈣沖洗過程中有幾次清水沖洗，污水中和以及在污水池中除污。第三天最后一次沖洗后，利用消毒劑對設(shè)備上腔和末端出口進(jìn)行噴灑消毒。隨后將拆卸下來的部件、組件重新安裝到位。這樣就保證了技術(shù)服務(wù)工作能夠按時順利完成。

檢修后會發(fā)生什么

在完成了其他維修工作之后，如在更換了變速箱和閘板閥之后，接著就是冷卻設(shè)備的冷運行和重新啟動，整個停產(chǎn)時間準(zhǔn)時在年度第32周時結(jié)束。

兩座冷卻塔在8 h的循環(huán)清理中清除了結(jié)鈣，在后續(xù)的7 h循環(huán)中清理掉了生物膜，并完成了殺菌消毒。為了能夠量化這種除鈣措施的效果，一般來講可以通過對溫度和水流流量的檢測加以驗證。但在本例的情況下水流的溫度和設(shè)備的冷卻能力隨季節(jié)變化差別很大，換句話說，實際中沒用運行狀態(tài)的可比性。但通過上述措施之后，冷卻塔的水流流量明顯的增加了，原來必須開啟的蒸發(fā)冷卻塔旁通管路又可以重新關(guān)閉了，冷卻效率重新又回到“綠色范圍”內(nèi)了。對于工業(yè)氣體生產(chǎn)廠家來講，除鈣是一個可持續(xù)性的成果。

殺菌消毒的效果可以用嗜肺軍團(tuán)菌的檢查結(jié)果來驗證。在工藝?yán)鋮s塔停產(chǎn)之前其底部檢測到的嗜肺軍團(tuán)菌數(shù)量為3 500 KBE/100 ml。此次停產(chǎn)檢修的目標(biāo)是將嗜肺軍團(tuán)菌的數(shù)量減少到VDI 2047-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的100 KBE/100 mL之內(nèi)。這一目標(biāo)實現(xiàn)了殺菌消毒后檢測到的數(shù)據(jù)為90 KBE/100 mL。尤其是在冷卻塔難以消毒的大面積表面消毒中，這種消毒方法可以說是非常成功的。

但在隨后的幾周里，因夏季高溫，細(xì)菌的數(shù)量有所上升，我們必須找到出現(xiàn)這些問題的原因。估計可能的原因有：一方面是冷卻水的質(zhì)量很長時間以來一直沒有得到徹底的改善，另一方面是冷卻水系統(tǒng)中沒有徹底拆卸下來的管道死角。 為了長久的掌握這一系統(tǒng)的工況，建議按照VDI 2047-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衛(wèi)生技術(shù)領(lǐng)域中的薄弱環(huán)節(jié)評估分析，找出問題所在。估計需要采取一些長期措施，例如定量添加二氧化碳或者利用紫外線消毒等措施。 ●

計劃是成功的一半

Korinexan公司從一開始就參與了停機(jī)檢修計劃的制定。也多次進(jìn)行實地考察就制定了檢修預(yù)案。根據(jù)所獲得的資料制定了檢修項目實施計劃和詳細(xì)的工程報價。由于在檢修開始時LZA氣體分離設(shè)備首先要停機(jī)（關(guān)機(jī)），因此事先不知道在氣體分離設(shè)備停機(jī)后是否仍然有水、風(fēng)、電氣等資源可供利用或者要從外部做好準(zhǔn)備。另外，像水箱、水泵和工作容器安放在什么位置、如何處理以及勞動安全等也都對項目實施有著重要的影響。在停機(jī)檢修期間始終要用較大量的特殊化學(xué)品，而這些化學(xué)品又要求‘就地’安全存放、保管。

在Linde公司主持的一次會議上，所有參與停機(jī)檢修的企業(yè)一起確定了原來制定的停機(jī)檢修計劃。Korinexan公司為兩座冷卻塔制定的檢修計劃是整個停機(jī)檢修項目計劃中的核心，也是整個計劃時間段中的中期；在前后依次進(jìn)行的檢修工作中，為除鈣和消毒只留了3天的時間。這里，除鈣消毒為成功實施檢修計劃鋪平了道路。

三組數(shù)據(jù)

100KBE/100 mL

VDI 2047-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的冷卻水塔底部的軍團(tuán)菌菌株數(shù)極限值

大約50種

已知的軍團(tuán)菌血清型大約60余種

>95%

大于95%的軍團(tuán)菌不被人們認(rèn)知，盡管有必須報告的要求

本文作者系Korinexan公司的銷售經(jīng)理。