制冷機組水冷凝器中雜質危害及常用清洗方法

王健

摘要：制冷機組水冷凝器中隨著使用時間的增加會產生大量水垢，水垢會造成換熱管換熱效率降低，致使換熱效果變差，能耗猛增。嚴重時會導致機組冷凝溫度升高、跳泵、停機、管道銹蝕穿孔。本文通過介紹水冷凝器中各雜質的形成原因及清洗辦法，定期清洗水冷凝器可使機組運行效果顯著提升。

關鍵詞：水冷機組冷凝器、水垢、藻類、化學清洗、物理清洗、經濟影響

水冷系統中冷卻系統分為2種，如下表所示：

因冷凍水系統相對冷卻水系統在結構上簡單，外界因素導致的污染因素較少，故下文主要以冷卻水系統為例。

一、冷卻系統水垢的形成與危害

1.冷卻水系統中的水垢是怎樣形成的？

水垢的形成是一個復雜的物理、化學過程，這個過程分為兩步：

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

第二步：結晶出來的鹽類雜質附著在金屬表面上形成水垢，或懸浮在水中成為水渣。

2.冷卻水系統中的藻類是如何產生的？

冷卻水系統的溫度、PH值和所含營養物非常適宜藻類的生長，冷卻塔集水盤和塔壁是藻類生存繁殖的良好環境。存在于土壤和水體中的藻類會隨空氣和補充水不斷進入冷卻水系統繁殖，影響水的質量，嚴重時會堵塞換熱器或過濾器。

3.結垢、腐蝕的危害

1）水垢的主要成份是重碳酸鹽、硫酸鹽等。碳酸鹽垢的導熱系數僅為紫銅導熱系數的 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，將堵塞過濾器及換熱管，導致換熱無效果，甚至機組高壓壓力升高、跳泵、停機。

3）由于系統循環水中存在腐蝕性離子，而管道內壁一般都未做處理，很容易出現內壁腐蝕，系統管道、換熱管內壁被腐蝕，甚至穿孔，致使其壽命縮短，增大了運行維護費用。

二、常見除垢方法及效果

一般情況下，工業冷水機的冷凝器應該經常進行清洗除垢。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。軟軸是靠清洗機的電機帶動轉動的，軟軸最前方有一根尼龍毛刷，使用時將軟軸及毛刷伸入冷凝器銅管內，通過高速旋轉前進的毛刷來清除銅管內的污垢（圖一），最后用清水沖洗。

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

3）物理清洗的優點是省去化學清洗液的費用，避免了化學清洗后廢液的處理問題，不易引起冷凝器銅管的腐蝕，缺點就是對于粘結性強的硬垢和腐蝕產物，清洗效果不好，而且清洗操作比較費時費力。

2.化學清洗法：

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

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

2）使清洗液不斷循環12—24小時，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）化學清洗的優點是除垢徹底，減輕工人的工作量，而缺點是清洗液可能對冷凝器銅管造成腐蝕，但在提前引入管道酸洗保護劑的情況下可有效降低酸洗液對冷凝器管道的腐蝕。

3.冷卻水系統的保養：

1）因冷卻水系統為開放式，無法避免藻類的滋生，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，對微生物的細胞膜有極強的穿透能力，并對其細胞組織產生分解破壞作用，對常見的細菌、真菌和藻類具有很強的滅殺作用。

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

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，可將系統換熱能力維持在高效水平。

三、水冷凝器清洗的經濟價值

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%? ，以機組功率為100千瓦為例，平均負荷50%，每天開機24小時，1年就是： 100×24×50%×365=438000度電，成都工業用電費用平均約為0.5元/度，則清洗后每年可節約438000×0.5×30%=65700元。

2.可延長機組使用壽命，降低設備折舊費。經實踐總結，新機組每年進行系統性清洗處理后，設備使用年限延長80%-100%。如果一套冷水機組價格為200萬元，未處理前機組耐用年限約為10年，則平均每年設備折舊費約為20萬元;經清洗處理后，耐用年限可延長8年，則平均每年折舊費約11萬，相當于每年減少設備折舊費9萬元。

3.可減少機組的非計劃性故障停機，從而避免車間冷量供應不足導致的產品不合格，此項損失無法正常估量。

四、結語

水冷凝器作為制冷機組中非常重要的熱交換部件，很好的解決其污垢等因素導致的換熱熱效率下降問題對整個制冷機組穩定高效的運行有著重要意義。

參考文獻：

[1]制冷百科? 2021.04.03

[2]中國制冷網? 2018.01.31