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蒸发式冷凝器的清洗

冷却水在循环系统中不断循环使用,由于水的温度升高,水流速度的变化及水的蒸发,各种无机离子和有机物质的浓缩,冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射,风吹雨淋,灰尘杂物的进入,以及设备结构和材料等多种因素的综合作用,会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着、设备腐蚀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问题,它们会威胁和破坏工厂周期地安全生产,甚至造成经济损失。具体来讲,冷却循环水主要存在以下几方面的问题:

1、垢的形成。主要由两方面因素造成。一方面是经过冷却塔的曝气,水中CO2随空气从水中飘溢,使水中溶解度大的Ca(HCO3)2转化成浓度很小的CaCO3,从而析出附着在金属表面上成垢;另一方面是由于循环水蒸发浓缩,使水中Ca2+离子、Mg2+离子达到饱和状态析出成垢。

CaCO3沉积在冷凝器传热表面,形成致密的碳酸钙水垢,它的导热性能很差。不同的水垢,其导热系数不同,但一般不超过1.16W/(m2·k),而钢材的导热系数为45 W/(m2·k),可见水垢形成必然影响冷凝器的传热效率。

2、氧腐蚀。由于循环水为敞开系统,水中溶解氧丰富,极易产生氧腐蚀。同时,循环冷却水在浓缩过程中,水中Cl-、SO42-浓度会升高,Cl-、SO42-会使金属上保护膜的保护性能降低,加速阳极反应,使腐蚀加速,致使系统内产生大量锈瘤,严重时造成设备及管线腐蚀穿孔,提前报废。

3、微生物腐蚀。微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这是由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面,形成氧浓差电池,促使金属腐蚀。此外,在金属表面和沉积物之间缺乏氧,因此一些厌氧菌(主要是硫酸盐还原菌)得以繁殖,当温度为30℃左右时,繁殖更快。它分解水中的硫酸盐,产生H2S,引起碳钢腐蚀,其反应如下:

SO24+8H+8e=S2+4H2O+能量(细菌生存所需)Fe2++S2-=FeS↓

铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因,它能使Fe2氧化为Fe3,释放的能量供细菌生存需要。Fe2+====== Fe2++能量(细菌生存所需)

上述各种因素对碳钢引起的腐蚀常使冷凝器管壁被腐蚀穿孔,形成渗漏,或工艺介质泄漏如冷却水中,污染水体,或冷却水渗入工艺介质中,使产品受到影响。

4、灰尘。冷却塔通过使水与空气发生强制对流从而达到降温的目的。相当于水对空气进行洗涤,从而使进入系统沉积成垢。

5、生物粘泥。由于冷却循环水温一般为30--40℃,且氧含量、温度适宜,特别适于细菌的生长繁殖,从而在冷地系统内结生大量藻类及粘泥。粘泥积附在冷凝器管壁上,除了会引起腐蚀外,还会使冷却水的流量减少,从而降低冷凝器的冷却效率;严重时,这些生物粘泥会将管子堵死,迫使停产清洗。

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二、蒸发式冷凝器清洗的必要性

蒸发式冷凝器作为制冷系统的主要热交换设备。其工作原理为:压缩机排出的过热高压状态制冷剂蒸汽进入冷凝盘管;盘管内的高压高温制冷剂与盘管外的喷淋水和空气进行热交换,有气态逐渐被冷凝为液态。引风机的超强风力使喷淋水安全均匀地覆盖在盘管表面,水借风势,极大提高热交换效果。喷淋水和空气吸收热量后温度升高,部分水由液态变为气态,利用水的汽化潜热带走大量的热量。热空气中的水滴被高效脱水器截住并收集到PVC热交换层中,另一部分水吸收管内介质的热量后温度升高,下落到PVC热交换层中,被横向流过的空气冷却,温度降低,进入集水箱中,再经循环水泵进行喷淋系统中继续循环。

蒸汽式冷凝器经常遇到的重要问题是污垢沉积,污垢包括水垢、淤泥、生物黏泥和腐蚀产物。污垢特别容易沉积在传热表面上,影响传热的正常运行,使换热器效率下降,消耗和浪费能量,严重时甚至使热换器堵塞,系统阻力增大。水泵和冷凝器效率下降,生产能耗下降,生产能耗增加,产量下降。据报道1.5mmCaCo3垢将增加10%——20%的能耗,12mm的垢将增加70%左右的能耗,25mm的垢则可使设备效率下降95%,即完全失去热交换效率。因污垢的导热系数很小,所以污垢的厚度并不大时污垢热阻就很大,有资料介绍,水垢的热阻是钢铁的50——100倍。由此可见,对蒸发器的定期清洗是非常必要的。


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