空調(diào)水系統(tǒng)結(jié)垢淺析

楊進(jìn)崗，孫 艷

(咸陽(yáng)紡織集團(tuán)有限公司 一分廠，陜西 咸陽(yáng) 712000)

0 引言

空調(diào)水系統(tǒng)由水泵、水過(guò)濾器、噴淋排管、擋水板和整流格柵等組成，水系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行決定著空調(diào)整體系統(tǒng)的高效運(yùn)行。咸陽(yáng)紡織集團(tuán)工業(yè)空調(diào)運(yùn)行3年來(lái)，陸續(xù)出現(xiàn)水過(guò)濾器紗網(wǎng)、噴淋排管、擋水板、整流格柵和供水管道等結(jié)垢問(wèn)題，嚴(yán)重影響噴淋效率和通風(fēng)效率，導(dǎo)致空調(diào)用電量增大，能耗增加。現(xiàn)就空調(diào)水系統(tǒng)結(jié)垢情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，并從中找出空調(diào)節(jié)能、高效運(yùn)行的合理檢修方法。

1 空調(diào)水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)狀

1.1空調(diào)水系統(tǒng)中的噴淋排管運(yùn)行15個(gè)月后出現(xiàn)出水口結(jié)垢封堵問(wèn)題，嚴(yán)重堵塞噴嘴，導(dǎo)致噴淋熱交換效率急劇下降。噴淋排管結(jié)垢見(jiàn)圖1和圖2。

1.2空調(diào)水系統(tǒng)中的擋水板運(yùn)行26個(gè)月時(shí)出現(xiàn)結(jié)垢堵塞問(wèn)題，影響過(guò)風(fēng)量，空調(diào)運(yùn)行效率明顯下降。擋水板結(jié)垢見(jiàn)圖3。

圖2 卡箍噴嘴和噴淋排管結(jié)垢

圖3 擋水板結(jié)垢

1.3空調(diào)水系統(tǒng)中的水過(guò)濾器紗網(wǎng)結(jié)垢堵塞嚴(yán)重，過(guò)濾作用失效，過(guò)濾水量不足，影響空調(diào)水系統(tǒng)正常運(yùn)行。水過(guò)濾器紗網(wǎng)結(jié)垢見(jiàn)圖4。

圖4 水過(guò)濾器紗網(wǎng)結(jié)垢

1.4空調(diào)水系統(tǒng)中的整流格柵結(jié)垢嚴(yán)重，影響風(fēng)機(jī)過(guò)風(fēng)量，空調(diào)運(yùn)行效率降低。整流格柵結(jié)垢見(jiàn)圖5。

2 噴淋系統(tǒng)熱交換效率測(cè)試和分析

2.1熱交換效率測(cè)試

對(duì)織造車(chē)間3號(hào)空調(diào)室噴淋系統(tǒng)的車(chē)間溫濕度狀況、熱交換效率進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)間為10：20～11：20，噴嘴孔徑為6 mm，噴淋出口的平均風(fēng)速為2.5 m/s。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖5 整流格柵結(jié)垢

表1 熱交換效率測(cè)試數(shù)據(jù)

項(xiàng)目測(cè)試位置上部中部下部均值空氣入口風(fēng)速/(m·s-1)干球溫度/℃相對(duì)濕度/%濕球溫度/℃2.727.967.923.22.528.268.123.52.428.168.123.42.528.168.023.4空氣出口干球溫度/℃相對(duì)濕度/%濕球溫度/℃24.292.223.224.292.223.224.192.423.224.292.323.2

由表1數(shù)據(jù)可看出，該空調(diào)室出口最高風(fēng)速為2.7 m/s，最低風(fēng)速為2.4 m/s，平均風(fēng)速為2.5 m/s，屬于低速?lài)娝摇?/p>

其熱交換效率η2為：

η2=1-[(t2-tS2)/(t1-tS1)]

(1)

式中：

t2——空氣出口位置干球溫度/℃；

tS2——空氣出口位置濕球溫度/℃；

t1——空氣入口位置干球溫度/℃；

tS1——空氣入口位置濕球溫度/℃。

將表1中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)帶入式(1)得，η2=78.72%。相較一般紡織廠的噴水室熱交換效率，該空調(diào)室噴淋系統(tǒng)的熱交換效率不高。

2.2測(cè)試結(jié)果分析

2.2.1車(chē)間溫濕度狀況

就織造車(chē)間3號(hào)空調(diào)室所對(duì)應(yīng)的區(qū)域，分別進(jìn)行大環(huán)境和小環(huán)境空氣狀態(tài)測(cè)試。其結(jié)果為：大環(huán)境車(chē)間溫度為29.6 ℃、相對(duì)濕度為71.6%；小環(huán)境車(chē)間溫度為27.5 ℃、相對(duì)濕度為81.7%。大環(huán)境車(chē)間溫度比小環(huán)境車(chē)間溫度高2.1 ℃，相對(duì)濕度比小環(huán)境車(chē)間相對(duì)濕度低10.1個(gè)百分點(diǎn)，符合設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足車(chē)間溫濕度要求[1]。

2.2.2噴淋系統(tǒng)熱交換效率

織造車(chē)間3號(hào)空調(diào)室為吸入式送風(fēng)，噴淋系統(tǒng)的熱交換效率為78.72%，熱交換效率低[2]。

3 空調(diào)的空氣過(guò)濾情況檢測(cè)

為了探究結(jié)垢原因，筆者先對(duì)空調(diào)結(jié)垢物進(jìn)行目測(cè)檢驗(yàn)，認(rèn)為是細(xì)小灰塵堆積導(dǎo)致空氣過(guò)濾效果不好，為此，對(duì)空調(diào)的空氣過(guò)濾情況進(jìn)行檢測(cè)。

3.1回風(fēng)過(guò)濾情況測(cè)試和計(jì)算

織造車(chē)間3號(hào)空調(diào)室對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器共有3個(gè)，分別對(duì)1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)轉(zhuǎn)籠在處理前、后和風(fēng)機(jī)出口處等進(jìn)行懸浮顆粒物濃度測(cè)試。其結(jié)果見(jiàn)表2、表3和表4。其中，粒徑小于100 μm的懸浮顆粒物稱(chēng)為T(mén)SP，即總懸浮物顆粒，其余指標(biāo)的含義與之類(lèi)似。

轉(zhuǎn)籠過(guò)濾全效率η為：

(2)

表21號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器懸浮顆粒物濃度及效率

懸浮顆粒物TSPPM10PM4PM2.5回風(fēng)前濃度/(μg·m-3)12 389.61 621.0604.8304.822 793.21 674.6616.7311.232 261.11 493.1579.9302.2均值2 481.31 596.2600.5306.1回風(fēng)后濃度/(μg·m-3)745.8503.6329.2241.1風(fēng)機(jī)出口濃度/(μg·m-3)661.7415.8267.9189.1轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器全效率/%69.9468.4545.1821.23

表32號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器懸浮顆粒物濃度及效率

懸浮顆粒物TSPPM10PM4PM2.5回風(fēng)前濃度/(μg·m-3)1 857.31 309.4518.4281.4風(fēng)機(jī)出口濃度/(μg·m-3)176.7158.2130.1108.1轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器全效率/%59.8461.5436.5014.32 注:由于車(chē)間回風(fēng)經(jīng)過(guò)2號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器之后,懸浮顆粒物濃度與1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器回風(fēng)后相當(dāng),故2號(hào)轉(zhuǎn)籠器過(guò)濾器回風(fēng)后懸浮顆粒物濃度直接用1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計(jì)算。

表43號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器懸浮顆粒物濃度及效率

懸浮顆粒物TSPPM10PM4PM2.5回風(fēng)前濃度/(μg·m-3)2 534.81 446.9524.2275.5風(fēng)機(jī)出口濃度/(μg·m-3)192.5167.2143.6117.7轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器全效率/%70.5865.1937.2012.49 注:由于車(chē)間回風(fēng)經(jīng)過(guò)3號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器之后,懸浮顆粒物濃度與1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器回風(fēng)后相當(dāng),故3號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器回風(fēng)后懸浮顆粒物濃度直接用1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計(jì)算。

式中：

C前，C后——轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器回風(fēng)前、后懸浮顆粒物濃度/(μg·m-3)。

各指標(biāo)具體計(jì)算過(guò)程以1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器TSP為例，帶入表2中對(duì)應(yīng)數(shù)值計(jì)算可知，1號(hào)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器TSP全效率η1=69.94%。

3.2回風(fēng)過(guò)濾狀況分析

通過(guò)測(cè)試轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器前、后和風(fēng)機(jī)出口處懸浮顆粒物濃度計(jì)算3個(gè)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器的TSP全效率分別為η1=69.94%，η2=59.84%，η3=70.58%；3個(gè)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器MP10效率分別為η1=68.45%，η2=61.54%，η3=65.19%。

紡織廠回風(fēng)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器屬于粗效過(guò)濾范圍的過(guò)濾設(shè)備，在額定風(fēng)量下，按相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3-4]：粗效過(guò)濾器對(duì)粒徑不小于2.0μm的懸浮顆粒物，過(guò)濾效率E不小于50，初阻力不大于50 Pa。測(cè)試計(jì)算結(jié)果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

以上對(duì)3個(gè)轉(zhuǎn)籠過(guò)濾器測(cè)試并計(jì)算效率后，發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器的除塵效率較好，進(jìn)噴淋之前懸浮顆粒物濃度較低，其懸浮顆粒物和飛毛基本不會(huì)造成噴嘴堵塞。

4 結(jié)晶物化學(xué)成分分析

在現(xiàn)場(chǎng)看到有白色晶體，推測(cè)可能是這種物質(zhì)造成噴嘴及排管結(jié)垢堆積而堵塞，分析可能是因?yàn)樗泻幸恍}類(lèi)，在水不斷噴淋蒸發(fā)濃縮后，從水中析出。為了探究這些物質(zhì)的化學(xué)成分，用化學(xué)測(cè)試分析方法進(jìn)行研究。

4.1測(cè)試

取咸紡集團(tuán)的水樣100 mL和3號(hào)空調(diào)室白色結(jié)晶物適量進(jìn)行測(cè)試和分析。

4.1.1水樣成分和硬度測(cè)試

鈣硬度測(cè)試：EDTA(乙二胺四乙酸)溶液用量開(kāi)始時(shí)為13.00 mL，結(jié)束時(shí)為20.30 mL，則消耗EDTA溶液體積為7.30 mL。

總硬度測(cè)試：EDTA溶液開(kāi)始用量為5.00 mL，結(jié)束用量為22.00 mL，消耗17.00 mL。

以CaCO3為基準(zhǔn)物標(biāo)定EDTA溶液，進(jìn)行4組試驗(yàn)，EDTA開(kāi)始用量和結(jié)束時(shí)用量見(jiàn)表5。

表5以CaCO3為基準(zhǔn)物標(biāo)定EDTA溶液用量

單位：mL

由表5中EDTA溶液消耗量可知，第1組數(shù)值偏離較大被去掉，則后3組EDTA溶液的消耗量均值為33.73 mL，計(jì)算得CEDTA為0.014 8 mol/L，則水的總硬度和Ca+硬度分別為：

(3)

(4)

則Mg+硬度=水的總硬度-Ca+硬度=8.04(mol/L)

式(3)和式(4)中：

CEDTA——EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度/(mol·L-1)；

VEDTA——測(cè)定總硬度時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積/mL；

VEDTA1——測(cè)定鈣離子時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積/mL；

V水——所取水樣的體積/mL；

MCaO——CaO的摩爾質(zhì)量/(g·mol-1)。

4.1.2空調(diào)室白色結(jié)晶物測(cè)試

經(jīng)檢測(cè)之后發(fā)現(xiàn)，白色結(jié)晶物的成分為CaCO3和MgCO3。

4.2測(cè)試結(jié)果分析

測(cè)試發(fā)現(xiàn)咸紡集團(tuán)水樣總硬度為14 mol/L，而硬度為6 mol/L～8 mol/L屬于中硬度水，故此水樣硬度嚴(yán)重超標(biāo)。經(jīng)檢測(cè)，白色固體結(jié)晶主要成分為CaCO3和MgCO3，可證明水垢成分為碳酸鹽。

5 解決方案

針對(duì)紡織空調(diào)水系統(tǒng)結(jié)垢造成的噴淋熱交換效率不高，導(dǎo)致整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)效率低、能耗大的問(wèn)題，集團(tuán)制定了2套解決方案。

5.1制定合理的水系統(tǒng)檢修周期

制定合理的水系統(tǒng)檢修周期，確保在結(jié)垢影響時(shí)間段更換清洗。根據(jù)3 年來(lái)的運(yùn)行檢修經(jīng)驗(yàn)：擋水板的更換酸洗周期為2 a；噴淋排管更換酸洗周期為1 a；水過(guò)濾器紗網(wǎng)直接更換周期為0.5 a；檢修水泵及其接口法蘭處時(shí)一并進(jìn)行機(jī)械清理，水泵檢修周期為1 a；整流格柵的清潔周期為0.5 a(集中徹底清洗)，每月和空調(diào)刷洗水池周期一并做初步水沖洗；水過(guò)濾器的紗網(wǎng)及噴排更換周期為0.5 a，采用甘奈98除垢劑使用效果較好，應(yīng)堅(jiān)持按周期更換酸洗，確保水系統(tǒng)高效運(yùn)行。

5.2空調(diào)供水系統(tǒng)加裝軟水處理設(shè)備

該方案因造價(jià)過(guò)高，水處理量較大，空調(diào)供水管道不專(zhuān)用，正在調(diào)查分析可行性，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析和制定解決辦法。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1企業(yè)搬遷進(jìn)入新環(huán)境，遇到新的水質(zhì)問(wèn)題，給空調(diào)運(yùn)行帶來(lái)難度，咸紡集團(tuán)經(jīng)過(guò)測(cè)試分析找出原因，制定檢修周期并采取應(yīng)對(duì)措施，從而確保了設(shè)備的良好運(yùn)行。

6.2節(jié)能降耗是企業(yè)提升效益的有效措施，除根據(jù)現(xiàn)有的試驗(yàn)分析結(jié)果制定應(yīng)對(duì)措施外，建立單獨(dú)的空調(diào)水系統(tǒng)并加裝水處理設(shè)備是咸紡集團(tuán)的下一個(gè)研究項(xiàng)目。