王健

摘要：制冷機(jī)組水冷凝器中隨著使用時(shí)間的增加會(huì)產(chǎn)生大量水垢，水垢會(huì)造成換熱管換熱效率降低，致使換熱效果變差，能耗猛增。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組冷凝溫度升高、跳泵、停機(jī)、管道銹蝕穿孔。本文通過(guò)介紹水冷凝器中各雜質(zhì)的形成原因及清洗辦法，定期清洗水冷凝器可使機(jī)組運(yùn)行效果顯著提升。

關(guān)鍵詞：水冷機(jī)組冷凝器、水垢、藻類、化學(xué)清洗、物理清洗、經(jīng)濟(jì)影響

水冷系統(tǒng)中冷卻系統(tǒng)分為2種，如下表所示：

因冷凍水系統(tǒng)相對(duì)冷卻水系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，外界因素導(dǎo)致的污染因素較少，故下文主要以冷卻水系統(tǒng)為例。

一、冷卻系統(tǒng)水垢的形成與危害

1.冷卻水系統(tǒng)中的水垢是怎樣形成的？

水垢的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程分為兩步：

第一步：冷卻水由于不斷循環(huán)、蒸發(fā)濃縮，致使水中鹽類雜質(zhì)超過(guò)其溶解極限（即溶解度，也稱溶積）而從水中結(jié)晶析出。鹽類雜質(zhì)在過(guò)飽和水溶液中結(jié)晶析出;

第二步：結(jié)晶出來(lái)的鹽類雜質(zhì)附著在金屬表面上形成水垢，或懸浮在水中成為水渣。

2.冷卻水系統(tǒng)中的藻類是如何產(chǎn)生的？

冷卻水系統(tǒng)的溫度、PH值和所含營(yíng)養(yǎng)物非常適宜藻類的生長(zhǎng)，冷卻塔集水盤和塔壁是藻類生存繁殖的良好環(huán)境。存在于土壤和水體中的藻類會(huì)隨空氣和補(bǔ)充水不斷進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)繁殖，影響水的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞換熱器或過(guò)濾器。

3.結(jié)垢、腐蝕的危害

1）水垢的主要成份是重碳酸鹽、硫酸鹽等。碳酸鹽垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅為紫銅導(dǎo)熱系數(shù)的 0.15% ，兩者相差懸殊。換熱管每增加 1mm 水垢，將使制冷量降低20～40%，能耗增加15～30%? 。

2）水垢、銹渣、藻類等雜質(zhì)，將堵塞過(guò)濾器及換熱管，導(dǎo)致?lián)Q熱無(wú)效果，甚至機(jī)組高壓壓力升高、跳泵、停機(jī)。

3）由于系統(tǒng)循環(huán)水中存在腐蝕性離子，而管道內(nèi)壁一般都未做處理，很容易出現(xiàn)內(nèi)壁腐蝕，系統(tǒng)管道、換熱管內(nèi)壁被腐蝕，甚至穿孔，致使其壽命縮短，增大了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

二、常見除垢方法及效果

一般情況下，工業(yè)冷水機(jī)的冷凝器應(yīng)該經(jīng)常進(jìn)行清洗除垢。水冷凝器的水垢清除方法一般分為2種。

1.物理清洗法：

1）物理清洗主要是采用軟軸毛刷清洗。軟軸是靠清洗機(jī)的電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的，軟軸最前方有一根尼龍毛刷，使用時(shí)將軟軸及毛刷伸入冷凝器銅管內(nèi)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的毛刷來(lái)清除銅管內(nèi)的污垢（圖一），最后用清水沖洗。

2）我公司現(xiàn)用膠球自動(dòng)在線清洗裝置為傳統(tǒng)物理清洗法的進(jìn)階版本，具體原理為利用系統(tǒng)自身壓力，將清潔膠球從注球器發(fā)送到冷凝器內(nèi)，依靠水流產(chǎn)生的沖刷力和膠球與換熱管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力擦洗掉換熱管內(nèi)壁的水垢、污垢以及微生物膜。在冷卻水出口端通過(guò)回球器利用水流力學(xué)原理將球回收至注球器，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)在線清洗。始終保持冷凝管內(nèi)壁潔凈，從而提高了冷凝器的熱交換效率，降低能耗，提高能效，節(jié)省能源。同時(shí)節(jié)省了大量人力物力。

3）物理清洗的優(yōu)點(diǎn)是省去化學(xué)清洗液的費(fèi)用，避免了化學(xué)清洗后廢液的處理問(wèn)題，不易引起冷凝器銅管的腐蝕，缺點(diǎn)就是對(duì)于粘結(jié)性強(qiáng)的硬垢和腐蝕產(chǎn)物，清洗效果不好，而且清洗操作比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.化學(xué)清洗法：

化學(xué)清洗首先需要關(guān)閉需要清洗的水冷凝器進(jìn)出水管道閥門，在清洗儲(chǔ)液桶與冷凝器之間接上循環(huán)泵和管道，形成一個(gè)閉合回路，可以使清洗液短路循環(huán)。（圖二）

1）化學(xué)清洗主要是使用清洗液進(jìn)行清洗，清洗前在清洗儲(chǔ)液桶中配制5‰---10‰的酸洗保護(hù)劑用于保護(hù)冷凝器內(nèi)部接頭及管道，循環(huán)30分鐘至1小時(shí)，接著加入酸洗溶液進(jìn)行清洗（通常使用酸洗液為蓋爾西康）。

2）使清洗液不斷循環(huán)12—24小時(shí)，使沉積物溶解、脫落。然后用堿溶液中和清洗，最后用清水沖洗，將酸、堿溶液沖干凈。

3）化學(xué)清洗的優(yōu)點(diǎn)是除垢徹底，減輕工人的工作量，而缺點(diǎn)是清洗液可能對(duì)冷凝器銅管造成腐蝕，但在提前引入管道酸洗保護(hù)劑的情況下可有效降低酸洗液對(duì)冷凝器管道的腐蝕。

3.冷卻水系統(tǒng)的保養(yǎng)：

1）因冷卻水系統(tǒng)為開放式，無(wú)法避免藻類的滋生，故需要定期投放殺菌滅藻劑，常用消毒劑為二氯異氰尿酸鈉，殺菌滅藻劑是一種廣譜、低毒、高效、非氧化性殺菌劑，對(duì)微生物的細(xì)胞膜有極強(qiáng)的穿透能力，并對(duì)其細(xì)胞組織產(chǎn)生分解破壞作用，對(duì)常見的細(xì)菌、真菌和藻類具有很強(qiáng)的滅殺作用。

2）全年每3月投藥 1 次，按系統(tǒng)保有總水量，每噸水投加10—15公斤總藥量，在循環(huán)水底部（如儲(chǔ)水池、集水器），從而使經(jīng)過(guò)殺菌滅藻處理后的水在系統(tǒng)中能均勻的循環(huán)。

3）定期添加殺菌滅藻劑的前提下，配合每年一次的冷卻塔清洗，可將系統(tǒng)換熱能力維持在高效水平。

三、水冷凝器清洗的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

1.前文提到換熱管每增加 1mm 水垢，將使制冷量降低20～40%，能耗增加15～30%? ，以機(jī)組功率為100千瓦為例，平均負(fù)荷50%，每天開機(jī)24小時(shí)，1年就是： 100×24×50%×365=438000度電，成都工業(yè)用電費(fèi)用平均約為0.5元/度，則清洗后每年可節(jié)約438000×0.5×30%=65700元。

2.可延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，降低設(shè)備折舊費(fèi)。經(jīng)實(shí)踐總結(jié)，新機(jī)組每年進(jìn)行系統(tǒng)性清洗處理后，設(shè)備使用年限延長(zhǎng)80%-100%。如果一套冷水機(jī)組價(jià)格為200萬(wàn)元，未處理前機(jī)組耐用年限約為10年，則平均每年設(shè)備折舊費(fèi)約為20萬(wàn)元;經(jīng)清洗處理后，耐用年限可延長(zhǎng)8年，則平均每年折舊費(fèi)約11萬(wàn)，相當(dāng)于每年減少設(shè)備折舊費(fèi)9萬(wàn)元。

3.可減少機(jī)組的非計(jì)劃性故障停機(jī)，從而避免車間冷量供應(yīng)不足導(dǎo)致的產(chǎn)品不合格，此項(xiàng)損失無(wú)法正常估量。

四、結(jié)語(yǔ)

水冷凝器作為制冷機(jī)組中非常重要的熱交換部件，很好的解決其污垢等因素導(dǎo)致的換熱熱效率下降問(wèn)題對(duì)整個(gè)制冷機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]制冷百科? 2021.04.03

[2]中國(guó)制冷網(wǎng)? 2018.01.31