文/ Volker W?hrmann

始終保持冷卻塔高效運(yùn)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(guò)程都依賴(lài)于冷卻水的可靠供應(yīng)。而對(duì)于濕熱的冷卻塔來(lái)說(shuō)，微生物污染是一個(gè)亟待解決的難題。當(dāng)生物出現(xiàn)鈣沉淀影響冷卻能力時(shí)，就必須立即采取行動(dòng)。

大型工業(yè)用氣體供應(yīng)商Linde公司在杜伊斯堡市有3臺(tái)大型的為化工和電子工業(yè)領(lǐng)域的客戶(hù)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(guò)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(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠的客戶(hù)。

這3臺(tái)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?yàn)樗鼈円跉怏w分解之前對(duì)壓縮后的熱空氣進(jìn)行冷卻。這一冷卻過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，在蒸發(fā)冷卻器中的工藝?yán)鋮s水是利用氮?dú)饫鋮s的，在這一過(guò)程中會(huì)有部分冷卻水蒸發(fā)掉了。

每一臺(tái)氣體分離設(shè)備都配備有1臺(tái)空分裝置工藝空氣冷卻器和1臺(tái)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(wú)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(shí)水與空氣或者水與氮?dú)庀嗷ソ佑|的有效面積增大若干倍。拉希格環(huán)不會(huì)堵塞的表面對(duì)足夠的冷卻效率有著非常重要的意義。

原來(lái)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(jí)和醫(yī)用級(jí)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(guò)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(duì)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(wú)微生物的狀態(tài)。尤其是2015年開(kāi)始生效的德國(guó)工程師協(xié)會(huì)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(tái)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(guò)氧化氫（H2O2）進(jìn)行消毒。另外，在RKW 2號(hào)中間冷卻塔的入口處還安裝了一臺(tái)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(xiàn)照射殺死這些微生物。與此同時(shí)，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(shí)使用生物殺滅劑來(lái)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(duì)清除微生物膜給予了特別的關(guān)注，它配有一臺(tái)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(lái)一次沖擊式地消毒。

冷卻設(shè)備的溫度曲線(xiàn)是隨著季節(jié)或負(fù)載地變化而變化的，另外，另一臺(tái)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(guò)這一極限值時(shí)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(gè)冷卻腔的預(yù)防性目視檢查時(shí)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(yùn)行，使設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)打開(kāi)冷卻水旁通閥進(jìn)行工作。從已經(jīng)工作了很長(zhǎng)時(shí)間和與其它基地同類(lèi)設(shè)備相互比較的經(jīng)驗(yàn)中可以得知拉希格環(huán)已經(jīng)嚴(yán)重堵塞了。從中長(zhǎng)期無(wú)故障和經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的角度來(lái)看，有必要對(duì)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(shí)候才能實(shí)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(wèn)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(shí)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(yàn)的專(zhuān)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(kāi)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(kāi)始真正的除垢和衛(wèi)生消毒工作。然后Korinexan公司開(kāi)始了隔離帶和安全裝置地安裝以及安全裝置現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(tái)冷卻設(shè)備要同時(shí)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(yùn)行。試運(yùn)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(kāi)始到17:00結(jié)束。然后封閉了整個(gè)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(gè)沖洗、清理過(guò)程中對(duì)沖洗液中除鈣劑的含量始終進(jìn)行著監(jiān)控。整個(gè)除鈣沖洗過(guò)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(duì)設(shè)備上腔和末端出口進(jìn)行噴灑消毒。隨后將拆卸下來(lái)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(shí)順利完成。

檢修后會(huì)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(yùn)行和重新啟動(dòng)，整個(gè)停產(chǎn)時(shí)間準(zhǔn)時(shí)在年度第32周時(shí)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(lái)講可以通過(guò)對(duì)溫度和水流流量的檢測(cè)加以驗(yàn)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(huà)說(shuō)，實(shí)際中沒(méi)用運(yùn)行狀態(tài)的可比性。但通過(guò)上述措施之后，冷卻塔的水流流量明顯的增加了，原來(lái)必須開(kāi)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(duì)于工業(yè)氣體生產(chǎn)廠家來(lái)講，除鈣是一個(gè)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(lái)驗(yàn)證。在工藝?yán)鋮s塔停產(chǎn)之前其底部檢測(cè)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(shí)現(xiàn)了殺菌消毒后檢測(cè)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(shuō)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(wèn)題的原因。估計(jì)可能的原因有：一方面是冷卻水的質(zhì)量很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直沒(méi)有得到徹底的改善，另一方面是冷卻水系統(tǒng)中沒(méi)有徹底拆卸下來(lái)的管道死角。 為了長(zhǎng)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(píng)估分析，找出問(wèn)題所在。估計(jì)需要采取一些長(zhǎng)期措施，例如定量添加二氧化碳或者利用紫外線(xiàn)消毒等措施。 ●

計(jì)劃是成功的一半

Korinexan公司從一開(kāi)始就參與了停機(jī)檢修計(jì)劃的制定。也多次進(jìn)行實(shí)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(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃和詳細(xì)的工程報(bào)價(jià)。由于在檢修開(kāi)始時(shí)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(dòng)安全等也都對(duì)項(xiàng)目實(shí)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(huì)議上，所有參與停機(jī)檢修的企業(yè)一起確定了原來(lái)制定的停機(jī)檢修計(jì)劃。Korinexan公司為兩座冷卻塔制定的檢修計(jì)劃是整個(gè)停機(jī)檢修項(xiàng)目計(jì)劃中的核心，也是整個(gè)計(jì)劃時(shí)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(shí)間。這里，除鈣消毒為成功實(shí)施檢修計(jì)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(bào)告的要求

本文作者系Korinexan公司的銷(xiāo)售經(jīng)理。