蒸發式冷凝器(蒸發冷)的清洗
一、蒸發式冷凝器水系統產生的問題
冷卻水在循環系統中不斷循環使用,由于水的溫度升高,水流速度的變化及水的蒸發,各種無機離子和有機物質的濃縮,冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射,風吹雨淋,灰塵雜物的進入,以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用,會產生比直流系統更為嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生,以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題,它們會威脅和破壞工廠周期地安全生產,甚至造成經濟損失。具體來講,冷卻循環水主要存在以下幾方面的問題:
1、垢的形成。主要由兩方面因素造成。一方面是經過冷卻塔的曝氣,水中CO2隨空氣從水中飄溢,使水中溶解度大的Ca(HCO3)2轉化成濃度很小的CaCO3,從而析出附著在金屬表面上成垢;另一方面是由于循環水蒸發濃縮,使水中Ca2+離子、Mg2+離子達到飽和狀態析出成垢。
CaCO3沉積在冷凝器傳熱表面,形成致密的碳酸鈣水垢,它的導熱性能很差。不同的水垢,其導熱系數不同,但一般不超過1.16W/(m2·k),而鋼材的導熱系數為45 W/(m2·k),可見水垢形成必然影響冷凝器的傳熱效率。
2、氧腐蝕。由于循環水為敞開系統,水中溶解氧豐富,極易產生氧腐蝕。同時,循環冷卻水在濃縮過程中,水中Cl-、SO42-濃度會升高,Cl-、SO42-會使金屬上保護膜的保護性能降低,加速陽極反應,使腐蝕加速,致使系統內產生大量銹瘤,嚴重時造成設備及管線腐蝕穿孔,提前報廢。
3、微生物腐蝕。微生物的滋生也會使金屬發生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無機垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面,形成氧濃差電池,促使金屬腐蝕。此外,在金屬表面和沉積物之間缺乏氧,因此一些厭氧菌(主要是硫酸鹽還原菌)得以繁殖,當溫度為30℃左右時,繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽,產生H2S,引起碳鋼腐蝕,其反應如下:
SO24+8H+8e=S2+4H2O+能量(細菌生存所需)Fe2++S2-=FeS↓
鐵細菌是鋼鐵銹瘤產生的主要原因,它能使Fe2氧化為Fe3,釋放的能量供細菌生存需要。Fe2+====== Fe2++能量(細菌生存所需)
上述各種因素對碳鋼引起的腐蝕常使冷凝器管壁被腐蝕穿孔,形成滲漏,或工藝介質泄漏如冷卻水中,污染水體,或冷卻水滲入工藝介質中,使產品受到影響。
4、灰塵。冷卻塔通過使水與空氣發生強制對流從而達到降溫的目的。相當于水對空氣進行洗滌,從而使進入系統沉積成垢。
5、生物粘泥。由于冷卻循環水溫一般為30--40℃,且氧含量、溫度適宜,特別適于細菌的生長繁殖,從而在冷地系統內結生大量藻類及粘泥。粘泥積附在冷凝器管壁上,除了會引起腐蝕外,還會使冷卻水的流量減少,從而降低冷凝器的冷卻效率;嚴重時,這些生物粘泥會將管子堵死,迫使停產清洗。
二、蒸發式冷凝器清洗的必要性
蒸發式冷凝器作為制冷系統的主要熱交換設備。其工作原理為:壓縮機排出的過熱高壓狀態制冷劑蒸汽進入冷凝盤管;盤管內的高壓高溫制冷劑與盤管外的噴淋水和空氣進行熱交換,有氣態逐漸被冷凝為液態。引風機的超強風力使噴淋水安全均勻地覆蓋在盤管表面,水借風勢,極大提高熱交換效果。噴淋水和空氣吸收熱量后溫度升高,部分水由液態變為氣態,利用水的汽化潛熱帶走大量的熱量。熱空氣中的水滴被高效脫水器截住并收集到PVC熱交換層中,另一部分水吸收管內介質的熱量后溫度升高,下落到PVC熱交換層中,被橫向流過的空氣冷卻,溫度降低,進入集水箱中,再經循環水泵進行噴淋系統中繼續循環。
蒸汽式冷凝器經常遇到的重要問題是污垢沉積,污垢包括水垢、淤泥、生物黏泥和腐蝕產物。污垢特別容易沉積在傳熱表面上,影響傳熱的正常運行,使換熱器效率下降,消耗和浪費能量,嚴重時甚至使熱換器堵塞,系統阻力增大。水泵和冷凝器效率下降,生產能耗下降,生產能耗增加,產量下降。據報道1.5mmCaCo3垢將增加10%——20%的能耗,12mm的垢將增加70%左右的能耗,25mm的垢則可使設備效率下降95%,即完全失去熱交換效率。因污垢的導熱系數很小,所以污垢的厚度并不大時污垢熱阻就很大,有資料介紹,水垢的熱阻是鋼鐵的50——100倍。由此可見,對蒸發器的定期清洗是非常必要的。
蒸發式冷凝器由于其特定的結構形式,給清洗帶來諸多不便,以致于有清洗公司望而卻步。我公司經過多年來的不斷的研究,總結了整套的清洗方案,改制了針對蒸發器特用的清洗設施,并在實踐中取得了良好的效果。在中國清洗世界2005年10月,第21卷中發表了《蒸發式冷凝器的噴淋化學清洗》論文。
蒸發式冷凝器的清洗工藝為:水沖洗→殺菌滅藻→正、反向噴淋酸洗→水沖洗→鈍化予膜→人工清理。碳酸鹽除垢率達90%以上,洗凈率為85%完全達到中華人民共和國化學工業部《工業設備化學清洗質量標準》。
