空氣處理機(jī)組冷卻散熱片不停車清洗法化學(xué)清洗案例9

伊藤日出生

（日本，999001）

1 共性事件

化學(xué)清洗顧問伊藤日出生接到一家食品工廠維修科負(fù)責(zé)人的電話。這家工廠的空調(diào)溫度在一點(diǎn)點(diǎn)升高，無法調(diào)整到管理溫度，希望伊藤日出生調(diào)查一下情況。

圖1 大型冷凍機(jī)

這家工廠的空調(diào)是空氣處理機(jī)組，安裝著大型冷卻散熱片的機(jī)組分布在工廠的各個(gè)地方。產(chǎn)生冷水的冷凍機(jī)位于一層的設(shè)備室內(nèi)，經(jīng)過鍋爐加熱的水蒸汽，供再熱器散熱片升溫之用。但是，工廠內(nèi)的溫度很高，沒有使用再熱器，只有冷卻散熱片發(fā)揮著重要作用。圖1是大型冷凍機(jī)的照片。

2 現(xiàn)場的調(diào)查

在電話聯(lián)系了工廠維修科的負(fù)責(zé)人后，伊藤馬上直奔事件現(xiàn)場。因?yàn)樗芮宄照{(diào)運(yùn)行不良的原因是循環(huán)冷水系統(tǒng)狀況欠佳，因此，他請維修科負(fù)責(zé)人事先目測確認(rèn)冷凍機(jī)出來的冷水溫度、安裝在工廠屋頂?shù)木彌_池的冷水溫度，以及流經(jīng)這些設(shè)施的冷水流量和流速，并確認(rèn)工廠各部分分配的冷水配管的溫度等。

到達(dá)現(xiàn)場后，伊藤穿上防塵服和防塵帽，套上防水套鞋實(shí)施調(diào)查，在聽取維修科負(fù)責(zé)人說明情況的同時(shí)，著手調(diào)查流經(jīng)各機(jī)器的冷水溫度、冷凍機(jī)本身的運(yùn)行狀況、冷水循環(huán)泵、緩沖池、空氣處理機(jī)組的冷卻散熱片的臟污程度，以及流經(jīng)這些設(shè)施的循環(huán)冷卻水入口溫度和出口溫度。沿著冷卻水的流動(dòng)系統(tǒng)，按照機(jī)器安置的順序依次調(diào)查下去。

3 現(xiàn)場調(diào)查嫌疑最大的設(shè)備

被冷凍機(jī)冷卻的水順利循環(huán)，冷水溫度和循環(huán)流量也很正常，配管中安裝的溫度計(jì)顯示的是平常工作時(shí)的溫度。很顯然，整個(gè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)都很正常。機(jī)器設(shè)備沒有異常，且運(yùn)轉(zhuǎn)都很正常。因此，伊藤日出生懷疑是熱交換不良引起的。

沒有調(diào)查的設(shè)備只剩下空氣處理機(jī)組的冷卻散熱片。因?yàn)榧磳⒁i定事故現(xiàn)場的元兇，伊藤心中既感到不安，又覺得有點(diǎn)興奮。

4 對懷疑的冷卻散熱片的調(diào)查

接下來調(diào)查的是散熱片表面的污垢，以及循環(huán)冷卻水的入口溫度與出口溫度。

巨大的空氣處理機(jī)組，它的冷卻散熱片高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通成人的身高，體積非常龐大。

打開空氣處理機(jī)組的門，伊藤等人進(jìn)入到機(jī)組內(nèi)部，這才發(fā)現(xiàn)散熱片上覆蓋著黑灰色的淤泥。因低溫而結(jié)露的水分正從空氣處理機(jī)組表面大量流下來，流到U型接水盤中后被排出。發(fā)生增殖的淤泥，覆蓋在鋁制冷卻散熱片的表面。因?yàn)橛倌噙€沒有增殖到堵塞鋁散熱片間隙的程度，因此，送風(fēng)量還不至于減少。但是，通過散熱片向外送風(fēng)的空氣與冷卻的鋁散熱片接觸不良，降低了冷卻效率。這種臟污狀態(tài)表明，該對鋁散熱片實(shí)施化學(xué)清洗了。這是對第一嫌疑對象——冷卻散熱片表面狀況實(shí)施的調(diào)查。

其次，實(shí)施的事故現(xiàn)場調(diào)查，是被認(rèn)定有嫌疑的、循環(huán)冷卻水通過的冷卻散熱片的銅管內(nèi)部。由于銅管被流經(jīng)的空氣帶走冷量，溫度上升。循環(huán)冷卻水流經(jīng)銅管時(shí)，水中生存的細(xì)菌就會(huì)附著在銅管內(nèi)表面，在此生存繁殖。隨著時(shí)間流逝，細(xì)菌繼續(xù)增殖下去，就會(huì)形成厚厚的生物膜，附著在管壁上。這就是導(dǎo)致冷卻散熱片熱交換不良的原因，也會(huì)妨礙將冷卻水的溫度傳導(dǎo)至銅管。圖2是冷卻散熱片的照片。

這次調(diào)查測定了冷卻散熱片的循環(huán)冷卻水入口溫度和出口溫度，根據(jù)二者的溫差判斷熱交換是否正常。通常情況下，在冷卻循環(huán)水冷卻大型散熱片時(shí)，必須在兩個(gè)地方設(shè)置溫度計(jì)。為了便于實(shí)施調(diào)查試驗(yàn)，準(zhǔn)備啟動(dòng)已經(jīng)停止運(yùn)行的送風(fēng)扇。伊藤與維修科負(fù)責(zé)人一同調(diào)查了送風(fēng)室與送風(fēng)機(jī)周圍，確認(rèn)安全后啟動(dòng)風(fēng)扇的指令開關(guān)。運(yùn)行一會(huì)后，分別測定冷卻水入口與出口兩處的溫度。與預(yù)想的一致，這兩處的溫度，僅有微小的溫差。銅管內(nèi)部潛伏的嫌疑對象也就清楚了。

由此斷定，銅管內(nèi)表面附著的淤泥，是引起銅管熱交換不良的原因。而冷卻散熱片外側(cè)、內(nèi)側(cè)均出現(xiàn)了熱交換不良現(xiàn)象，這正是妨礙工廠空調(diào)調(diào)整的主要原因。

圖2 冷卻散熱片

圖3 冷卻配管和溫度計(jì)

5 冷卻散熱片與銅管的清洗對策

對鋁冷卻散熱片采用堿性清洗劑清洗，很容易就能去除散熱片表面的淤泥。

對銅管實(shí)施化學(xué)清洗，在氣相側(cè)與液相側(cè)應(yīng)該采取完全不同的化學(xué)清洗方法。

清洗銅管內(nèi)部時(shí)，專門安裝了單獨(dú)的清洗回路。單獨(dú)清洗的好處是僅對冷卻散熱片進(jìn)行清洗，但由于設(shè)備相當(dāng)老舊，根據(jù)以往的清洗經(jīng)驗(yàn)，冷卻水配管上安裝的5英寸閥門不可能完全關(guān)閉。即使通過冷卻水配管的清洗溶液再少，也不能采用化學(xué)清洗方法。因此，斷定不能對其進(jìn)行單獨(dú)清洗，應(yīng)該對整個(gè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)清洗展開研究。圖3是冷卻配管和溫度計(jì)的照片。

6 冷卻水系統(tǒng)整體清洗的研究

整個(gè)冷卻水系統(tǒng)能夠觀察到的開放部分就是緩沖池。伊藤爬到屋頂調(diào)查循環(huán)冷卻水，發(fā)現(xiàn)冷卻水流動(dòng)正常，緩沖池內(nèi)壁被鐵銹和生長的淤泥所覆蓋。緩沖池外面包覆著用于阻擋外部熱量的保溫材料。從現(xiàn)場的實(shí)際情況推測，發(fā)揮熱交換作用的冷卻翅片管內(nèi)部大概形成了厚厚的淤泥，判斷可能是它妨礙了冷卻翅片管的熱交換效果。后來經(jīng)研究認(rèn)定，在所有設(shè)備運(yùn)行的情況下，冷卻水系統(tǒng)的整體清洗不會(huì)失敗。

7 可靠性高的冷卻水系統(tǒng)整體清洗檢查

從緩沖池投入淤泥清洗劑，可觀察到清洗過程，但是清洗劑的投入量和清洗后的清水沖洗更換有問題。

工廠負(fù)責(zé)人告訴伊藤，由于生產(chǎn)流水線不能停止工作，冷水循環(huán)系統(tǒng)也不能停止循環(huán)。但是，如果不對整個(gè)冷卻水系統(tǒng)實(shí)施化學(xué)清洗，工廠的空調(diào)溫度就不能調(diào)整，他拜托伊藤日出生想方設(shè)法找到其它更好的方法。自從事化學(xué)清洗業(yè)務(wù)時(shí)起，伊藤一直與日本三大財(cái)團(tuán)的化學(xué)公司分支機(jī)構(gòu)保持著業(yè)務(wù)聯(lián)系。迄今為止，伊藤解決過相當(dāng)過分的要求，而這次化學(xué)清洗對象不是對狹小范圍內(nèi)產(chǎn)生影響的設(shè)備，而是對整個(gè)工廠生產(chǎn)都有影響的事件，因此在解決此問題方面存在很大的麻煩。不過，伊藤認(rèn)為整個(gè)冷卻水系統(tǒng)的清洗不會(huì)失敗。

在不停止生產(chǎn)線，所有設(shè)備都照舊正常運(yùn)行的情況下實(shí)施化學(xué)清洗，伊藤精神極為緊張。因?yàn)檫@家工廠的設(shè)備也都相當(dāng)陳舊，擔(dān)心清洗過程中會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。由于僅采用淤泥清洗劑清洗，因此，需要考慮最低有效濃度的清洗劑量。這樣濃度的量既不會(huì)對設(shè)備配管造成損害，又能取得理想的淤泥去除效果。以過去的實(shí)際清洗經(jīng)驗(yàn)來看，淤泥處理的最低必要過氧化氫濃度換算成固體物質(zhì)，其濃度為2.5%。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)整個(gè)保水量為25 m3～30m3，保水量很大?？辈焱赀@些情況，伊藤日出生最終決定使用清洗劑的固體物質(zhì)濃度為3%。

8 清洗后的水洗、更換新水、排水情況調(diào)查

決定了清洗劑濃度，接下來就需要考慮清洗后的水洗問題。由于設(shè)備不能停止運(yùn)行，冷卻水循環(huán)照舊，就需要對整個(gè)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行水洗。調(diào)查緩沖池的補(bǔ)充水配管，發(fā)現(xiàn)它有一根手動(dòng)的供水配管，試著打開這個(gè)閥門，立刻流出了大量混雜著鐵銹和淤泥的水。因?yàn)樗芸炀妥兦宄?，所以關(guān)閉了閥門后，調(diào)查這次是否能夠向冷卻水系統(tǒng)緩慢輸送少量水。因?yàn)楦闱宄四軌蚓徛{(diào)整冷卻水量，看起來邊用水稀釋邊進(jìn)行水洗和更換新水也沒問題。如果緩沖池檢查口可以打開，清洗溶液被補(bǔ)充水稀釋，水量增加，多余的清洗溶液能從緩沖池檢查口溢流出來。之所以采用邊緩慢供水邊水洗的方法，理由是：在設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，邊用少量補(bǔ)充水稀釋清洗溶液濃度，邊為冷卻水系統(tǒng)更換新水，常溫的補(bǔ)充水進(jìn)入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，不會(huì)對冷水造成大的升溫，也不會(huì)給冷凍機(jī)的制冷能力增加太大的負(fù)荷。進(jìn)一步講，由于臟污的黑紅色清洗廢液邊稀釋，邊緩慢排水，排出的廢液看著并不明顯。因?yàn)榫彌_池位于屋頂，設(shè)備冷卻水與其它污水混合，一起被排放到雨水系統(tǒng)。因此，在設(shè)備不停止運(yùn)行的情況下，完全可能同時(shí)對整個(gè)冷卻水系統(tǒng)實(shí)施水洗、更換新水、排水。

9 實(shí)施化學(xué)清洗

冷卻散熱片清洗，是在生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查和清掃停工時(shí)，伊藤讓工廠在日程表中安排半天時(shí)間對鋁散熱片實(shí)施清洗的。清洗人員使用中型高壓清洗機(jī)展開脫脂清洗和高壓水洗，作為事故主要原因之一（冷卻散熱片）完全被清除干凈了。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的清洗，由于是邊運(yùn)行邊清洗，可以像往常一樣清洗。不過，考慮到可能發(fā)生的意外情況并兼顧工廠的生產(chǎn)過程，就能在不停車的情況下清洗整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

清洗施工可以采用平常的清洗方法，循環(huán)冷卻水的水洗和更換新水則有別于平常的化學(xué)清洗。在充分思考的基礎(chǔ)上，伊藤?zèng)Q定實(shí)施循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的清洗。按照事前的調(diào)查，循環(huán)冷卻水保水量為30m3，過氧化氫固體物換算濃度為3%時(shí)，清洗進(jìn)展順利。圖4是冷卻散熱片的照片，圖5是散熱管的清洗。

10 清洗后的水洗、更換新水及排水

如前所述，打開補(bǔ)充水的手動(dòng)閥門，邊稀釋循環(huán)冷卻水邊水洗、更換新水。排水是被稀釋的水通過緩沖池的檢查口溢出，流到屋頂?shù)挠晁潘?，排水的懸濁物（SS：Suspended Solids）也被稀釋到不用擔(dān)心的程度。對清洗過程觀察了5h后，確認(rèn)水洗和更換新水都進(jìn)行得非常順利，因此，伊藤日出生決定繼續(xù)更換新水24h。對于伊藤非常擔(dān)心的漏水現(xiàn)象，經(jīng)伊藤公司的清洗操作員和工廠負(fù)責(zé)人一同目視巡視，確認(rèn)沒有發(fā)現(xiàn)配管漏水。今天的清洗至此結(jié)束，祈禱明天的清洗也有好的結(jié)果。

第二天，伊藤首先觀察了前天清洗過的緩沖池，他驚訝地發(fā)現(xiàn)緩沖池清洗得異常干凈。停止補(bǔ)充水后，將緩沖池中水的pH值調(diào)成弱堿性。

圖4 冷熱散熱片

圖5 散熱管的清洗

11 通過冷卻散熱片的冷卻水溫度測定

伊藤對冷卻散熱管入口及出口的冷卻水溫度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)二者的溫差僅有幾度，熱交換如預(yù)期的那樣正常。造成本次事故的另一個(gè)原因也被清洗干凈。

大功告成，伊藤心中瞬間充滿了滿足感。之所以取得圓滿成功，是由于針對現(xiàn)場的調(diào)查狀況鎖定了運(yùn)行不良的部位，并選擇了正確的化學(xué)清洗解決策略，根據(jù)工廠具體狀況采取了相應(yīng)的清洗方法，這是本次清洗成功的關(guān)鍵。圖6是鋁散熱片清洗和冷卻水管清洗的流程圖。

圖6 鋁散熱片清洗和銅管清洗的流程圖

12 現(xiàn)場調(diào)查記事本的制作

在所有設(shè)備照常運(yùn)行的情況下實(shí)施化學(xué)清洗，伊藤心中非常不安，想起來都覺得這決定有些輕率。在掌握重要儀器設(shè)備工作狀況的同時(shí)展開化學(xué)清洗，要特別的小心謹(jǐn)慎。在與造紙工廠一樣的鍍鉻大滾子間，高速經(jīng)過的最終產(chǎn)品無紡布被滾子卷起，最終到達(dá)屋頂?shù)木彌_池，生產(chǎn)出來的無紡布自始至終一直處于高速運(yùn)行狀態(tài)。在確認(rèn)卷起的無紡布沒有問題后，伊藤懸著的心總算放了下來。幸運(yùn)的是，清洗后所有設(shè)備沒有任何問題，機(jī)器的性能恢復(fù)正常，此時(shí)，伊藤自己深切感受到化學(xué)清洗的絕妙之處。對調(diào)查事件、原因及現(xiàn)場實(shí)物進(jìn)行推理，根據(jù)思考的解決策略實(shí)施化學(xué)清洗，這也帶給伊藤極大的滿足感。像往常一樣，伊藤在事件薄上記錄了事件發(fā)生的原因、使用的清洗劑及用量、清洗過程中水的懸濁狀態(tài)及清洗時(shí)間。關(guān)于這次特別重要的水洗、更換新水、排水的方法和所需時(shí)間、空氣處理機(jī)組的冷卻水入口溫度和出口溫度及出入口溫差都詳細(xì)記錄在事件薄上。事件解決后，伊藤回頭冷靜地思考后，認(rèn)為這是一種高風(fēng)險(xiǎn)的化學(xué)清洗方法。