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        冷卻塔循環水除垢設備用哪些好?

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        人氣:-發表時間:2019-09-26 23:06【

        中央空調系統通過冷凍水循環、制冷劑循環和 冷卻水循環,不斷將建筑物內的熱量傳遞到自然界 中,而獲得舒適的空間環境(圖 1)。冷卻水 x 系統 多為開放式系統,冷卻水通過在冷卻塔中蒸發飄逸 到大氣中而將熱量散發到周圍環境中。

        中央空調水系統的用水通常分為兩類,即未經 過任何處理的自來水和軟化水。由于冷卻水用水量 大,一般都補充自來水。水中對設備產生影響的主 要因素為硬度、堿度、微生物、pH 值、Cl- 、氧含 量等。自來水因地區不同而水質變化較大,在水的 循環過程中,硬度和堿度不斷被濃縮,是造成結垢 的主要因素,而 Cl- 、低 pH、溶解氧、生物粘泥是 造成腐蝕的罪魁禍首。

        按照我國有關規范,冷凍水要求補充軟化水。 而對于軟化水而言,失去了結垢性離子 Ca2+、Mg2+ 等,沒有結垢問題,同樣設備也失去了保護性結垢 層,其腐蝕性增強,從而加重了腐蝕穿孔現象。這 個規范要求是否合理,有關部門正在論證。

        同時冷卻塔又是微生物和藻類滋生的場所,合 適的溫度、充分的氧氣和養分、充足的日照,過度 滋生的微生物進入循環水系統,造成系統堵塞和腐 蝕,不僅增加了額外的運行費用,同時也縮短了設 備的使用壽命。

        1 冷卻循環水系統中存在的問題及危害

        1.1 水垢問題 懸浮物和生物膜及水垢混合在一起,在熱交換 器列管表面形成沉積物,從而降低了冷凝器的熱交換效率。研究表面,1mm 水垢就能造成空調機組效 率下降 45%。

        熱交換器上 0.25mm 厚的污垢或者結垢層,將 降低熱交換效率,增加能耗 10%。下式可以用來計 算一個冷卻循環水系統一年的能耗成本:

        冷卻系統噸位×噸水電耗×負載系數×每年 工作時間×每度電成本=每年能耗成本

        例如,400 冷噸×0.65kw/冷噸×0.7 負載系數 ×2500 小時/年×0.6 元/kwh=27.3 萬元/年

        如果熱交換器上的污垢厚度為 0.25mm,運行 一年的電費將增加 2.73 萬元。

        而且,冷卻系統本身產生顆粒物,例如腐蝕產 物、無機物沉淀(鐵的氧化物、硬度鹽類等等)、 微生物宿主、有機化合物的聚集體和其它的物質, 會加速腐蝕和腐蝕物的形成。

        1.2 生物粘泥 今天每一個冷卻塔系統都會考慮不斷增長的 生物粘泥問題。ASHRAE 導則 12-2000 中說道,冷 卻塔系統最基本的處理建議是控制和防治生物粘 泥,而且指出控制生物粘泥的最簡單的成功方法是 保持系統清潔。ASHRAE2000 年 9 月號(44-49 頁) 中這樣寫道,“生物粘泥增長加劇的適宜條件包括 溫度 77-108 華氏度,結垢問題存在,有沉淀物和生 物膜…通常情況下,在多種復雜的微生物群落中滋 生猖獗,因為他們需要從周圍環境中獲得養分和保 護。”顯而易見,維持低含量的懸浮顆粒濃度,就 減少了生物粘泥生長的空間和養分。同時需要合適 的殺生程序提高生物粘泥的控制效率。

        生物粘泥導致的熱交換損失甚至大于無機水 垢造成的熱交換損失。美國 CTI(冷卻塔技術研究 所)的報告顯示,生物膜(粘泥)的熱傳導率只有 碳酸鈣垢的 1/5。

        1.3 腐蝕問題 一種局部的腐蝕,通常發生在儲罐和輸水系統 中,有高活性的局部陽極電位引起的。 腐蝕是離 子濃度不對等或者氧濃度差異所致。 經常發現在 高溫區、晶格缺陷處、切削部位、表面劃痕或裂紋 處。 點蝕是金屬損壞的最常見因素。 一個穿孔能 夠毀掉一臺關鍵的熱交換器,從而能夠導致整個工 廠停產。

        厭氧菌會在生物膜深處氧稀缺的地方繁殖。一 些細菌能夠夠代謝不銹鋼中的碳、一些細菌能夠生 成硝酸、硫酸或者有機酸,從而加速腐蝕。細菌菌 群下面潮濕的表面氧的消耗,會導致形成“微分通 風電池”,從而引起電流腐蝕。水系統中超過 70% 的腐蝕是由微生物加速或者導致的。微生物,象細 菌,在所有腐蝕方面比以前認為的作用更大。

        1.4 軍團菌問題 軍團菌普遍存在于有水的環境中,軍團菌本身 存活能力不強,冷凍與加熱均能殺死該菌。它的存 活、繁殖溫度條件為 20-58℃。為了防治冷卻塔傳播軍團菌,許多國際或以疾病防 治中心名義,或以冷卻水協會的名義發布了“冷卻 塔防治軍團菌守則(或指南)”。他們的共同點就是 要消除軍團菌賴以生長的污垢、沉渣與粘泥,要求 每年(每季節)清洗填料,系統用化學殺菌。對于 疑有軍團病發生的情況,則要求加強清洗殺菌工 作。由于清洗冷卻塔及循環系統十分繁瑣,費時費 工。檢測軍團菌的方法還不夠靈敏、精確,所以至 今沒有一個國家對冷卻塔作出強制性操作規范。美 國和新加坡等則制定了冷卻塔軍團菌指導性文件。

        冷卻塔與空調系統是否有利于預防軍團菌與 設備設計關系密切,一些不宜于機械清洗填料的冷 卻塔應予以改造或更換。適宜于冷卻塔殺菌的季銨 鹽、唑啉酮類殺菌對于殺滅軍團菌已被證實無效。 清理軍團菌滋生的場所是防治軍團菌的關鍵。

        2 冷卻循環水常用的處理方法

        2.1 結垢控制 – 添加阻垢劑

        冷卻循環水系統中通常會沉積幾種不同的水 垢,從而迫使要采取幾種不同的控制方法:沉積抑 制劑控制目的是增溶劑預防水垢析出,也是晶體修 飾劑改變沉積物的自然狀態而不會粘附在系統內 表面。分散劑和表面活性劑是荷電分子,它們吸附 懸浮固體顆粒,使它們相互排斥,使固體顆粒保持 在較小的顆粒狀態。酸、磷酸鹽和水溶性聚合物是 典型的無機垢抑制劑,冷卻水中的鈣硬度較高時結 垢控制尤其關鍵。

        另外的方法就是將過飽和的沉積物從水中取 出一部分,這樣就防止了沉積物的析出而實現阻垢 的目的。比如部分軟化的方法或者電解除垢的方 法。

        2.2 腐蝕控制 – 添加緩蝕劑 腐蝕是一個電化學過程,腐蝕就是金屬從陽極 電位向陰極電位的電子轉移過程中發生的氧化。陰 離子緩蝕劑減少陰極金屬表面的可接觸面積,陽離 子緩蝕劑則是減少可接觸的陽極表面面積。有時候 同時需要這兩種類型的緩蝕劑來抑制腐蝕。磷酸 鹽、鋅鹽、鉬酸鹽和聚合硅酸鹽是低碳鋼的緩蝕劑, 而有機氮基復合物(偶氮化合物)則是銅質材料的 緩蝕劑。

        或者是通過水中礦物質的特性,控制碳酸鈣處 于過飽和的平衡狀態,讓少量的碳酸鈣晶體析出在 設備和管道內表面,從而中斷這個腐蝕的電化學過 程,達到控制腐蝕的目的。

        2.3 微生物控制 – 添加殺菌滅藻劑 氧根自由基(OH)、雙氧水(H2O2)和次氯酸鹽 (漂白劑,OCl- )、以及lv氣(Cl2)都是氧化劑,它們 能夠殺死微生物。這幾種化合物中, 最容易,也最安全。一般用 13%溶液來 破壞微生物。雙氧水是液體狀態,皮膚接觸后容易 引起燒傷。臭氧、雙氧水和氫氧根自由基也可以用 來控制微生物滋生。所有這些物質都是強氧化劑。 典型的微生物抑制化合物包括氯和溴化合物,或者 臭氧,也包括幾種有毒性的有機物,例如季銨鹽、 甲醛、有機硫化物、溴基有機物等等。注:四氨基 化合物,與其說是殺菌劑,不如說是 抑菌劑(比 如,抑制微生物滋生,但是沒有殺死微生物)。表 面活性劑也幫助殺菌劑減少生物膜。也可以通過電 解水本身產生上述氧化性殺菌物質,實現微生物控 制。

        2.4 添加化學藥劑處理中央空調冷卻水存在 的問題 傳統的化學藥劑處理,就是使用標準的阻垢劑 和緩蝕劑,交互使用兩種非氧化性殺生劑來控制微 生物污染。美國冷卻塔研究所(CTI)建議交替使 用溴和氯來控制軍團菌。這種處理技術對于中央空 調系統來說,主要存在的問題有(1)中央空調循 環水系統通常比較小,一般沒有專業的水處理工程 師來管理,添加藥劑不能根據補加水水質波動及時 調整,不能使得藥劑發揮到更好水平;(2)持續的 剩余鹵素的存在,導致管板上形成許多腐蝕結節; (3)在北方高硬度水質地區,使用化學藥劑處理 技術,冷卻水濃縮倍率一般較低,造成大量新鮮水 浪費;(4)化學藥劑排入市政污水管網系統,造成 市政污水處理系統負荷增加。

        3 冷卻循環水電解水處理技術

        3.1 電化學水處理方法

        電化學水處理方法是以電化學的基本原理為 基礎,利用電極反應及其相關過程,通過直接和間 接的氧化還原、凝聚絮凝、吸附降解和協同轉化等綜合作用,對水中的硬度、重金屬、懸浮物、膠體、 細菌、藻類、色度、硝酸鹽等污染物有效去除。由 于電化學無需向水中投加藥劑、水質凈化效率高、 無二次污染、使用方便、易于控制,在工業水處理、 生活污水處理和回用、飲用水凈化等方面,表現出 巨大的發展潛力。

        水(H2O)是最基本的電解質,液態的水可以 發生電離反應生成 H+ 和 OH- :

        在直流電流的作用于下,兩極會發生化學反 應,這種過程稱之為電解。電解是將電能轉化成化 學能的過程。電解水處理過程中所發生的化學變化 與水中的化學組成、物質濃度、電極材料等因素密 切相關,兩極上析出物質的量和通過的電量成正比。

        在水處理中,針對具有不同化學組成的水質條 件,通過改變不同的電極材料、電極布置方式、反 應室結構、電極作用過程和催化氧化還原措施等, 可以獲得不同的電解凈水效果。

        電解水處理的特點:

        電解是在外部電流作用下一個電子導體 (特種金屬制成的電極)和一個離子導體(水中的 電解質)之間發生的系列化學反應。

        電解制造了一個氧化反應和還原反應分 別進行的環境。

        電解過程可以控制和測量,從而可以精確 預知處理后水的水質。

        不用任何化學藥劑,因此沒有任何污染。

        環境友好。

        處理效果不隨被處理水的條件或組成而 發生變化。

        被批準用于飲用水的處理。

        3.2 除垢機 工作原理

        除垢機 通過旁流處理的方式,取一定比例的冷卻 循環水流過 除垢機反應室,以便拿掉適當的礦物質和 殺死細菌,然后回到冷卻塔中。通過精確的分析測 試,通過 除垢機 的結垢礦物質含量得到了可以看得見 的降低。在 除垢機 中發生的這種實際的化學反應,區 別于任何一種其他的機械式和電磁式的處理方式。

        通過電解,水中的礦物質在 除垢機反應室內壁上 沉淀出來并通過機械裝置去除,這就是 EST 的工作 原理。反應室中維持一定的工作電流。結果是,在 陰極(反應室內壁)附近形成高濃度的氫氧根,這 種升高的 pH 環境(pH 大約為 13),讓易結垢的礦 物質預先結垢,并從水中析出。實際上,陰極附近 局部的高氫氧根濃度形成的化學環境,和用石灰處 理形成的冷石灰軟化環境類似。冷石灰軟化處理主 要用來給水去除鈣、鎂和硅。

        與此同時,電流也將一小部分的氯離子轉化成 游離氯,部分氫氧根氧化成微量臭氧。這兩個產物 提供了殺生效應,結合安培電流及局部高的和低的 (陽極)pH 區域,維持了 EST 之外的一個事實的 消毒環境。

        根據水蒸發濃縮過程中帶來的水中碳酸鈣飽 和指數(LSI)的變化,將碳酸鈣控制在過飽和狀 態,在管道和設備內壁形成很薄的一層保護層,從 而保護管道和設備不和冷卻水中的溶解氧接觸,防 止腐蝕現象的發生。同時,EST 可以除掉冷卻水中 的鐵、銅離子以及其他重金屬離子,隨排垢時一起 排出冷卻循環系統之外,而這些離子是加速腐蝕的 罪魁禍首。

        在反應室內壁(陰極)附近發生的主要化學反 應有:

        2H2O (l) + 2e- → H2 (氣) + 2OH- (aq)

        堿性溶液中發生的反應(陰極附近)

        CO2(aq)+ OH- (aq) → HCO3 - (aq)

        HCO3 - (aq) + OH- (aq) → CO3 2-(aq) + H20(液)

        Ca2+(aq) 鈣離子可能形成

        氫氧化鈣: Ca(OH)2(垢)

        碳酸鈣: CaCO3(垢)

        陽極附近發生的化學反應有:

        生成氧氣

        4HO- → O2(g) + 2H20 + 4e-

        游離氯 Cl- – e- → Cl0

        2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

        臭氧 O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

        自由基 OH- – e- → OH0

        過氧化氫 2H2O – 2 e- → H2O2 + 2H+

        氧自由基2H2O – 2e- → O0 + 2 H+

        除垢機把部分水垢以固體形式在除垢機內部預先析 出排出冷卻系統之外,冷卻水的濃縮倍率可以做的 更高,從而節約大量的新鮮補充水。而且在整個電 解水處理過程中,無須添加任何化學藥劑,EST 刮 垢和清洗的排放水除了水垢和固體雜質之外,沒有 任何危害成分,因此簡單沉淀后可以用于景觀綠化 或者清洗用水。當然也就不會向水體排放任何污染 物了,節省大量的化學藥劑。因此,EST 技術成為 以色列環保部推薦的冷卻水和高硬度水處理的綠 色水處理技術。

        除垢設備

        3.3除垢機工作過程

        除垢機 周期性自動刮垢和排污。清洗周期和清洗 時間取決于每天要去除的礦物質以及從冷卻塔中 排掉的水量,以維持冷卻塔中水系統的化學和微生 物平衡。礦物質平衡通過分析監測冷卻水的化學性 質來決定,從而在 PLC 上可以設置每天需要清洗的 次數。

        清洗的第一步,進、出口閥門關閉,EST 底部 的排污閥門打開。gua刀在活塞的推動下在反應室內 自上而下運動,刮掉內壁軟的預先沉淀出來的水 垢,并和沖洗水一起從底部排出。排污的時候,進 水閥門打開,以便沖洗排放區域。大約 90-120 秒鐘 后,排污閥門關閉,刮刀回到反應室的頂部,出水 閥門打開,EST 重新工作。

        中創科源吸垢設備是近年來十分熱門的污水處理設備,一臺好的除垢設備可以讓工作事半功倍,除垢設備有許多類型,今日我們就來了解一下電化學除垢設備具有哪些特色,有興趣的用戶不要錯過。根據循環冷卻水設計規范和要求,采用常規水處理方式(如加藥水處理)冷卻水系統濃縮倍數應保持在4.0左右,浙江吸垢器,按此濃縮倍數計算該系統循環冷卻水量為300m3/h,排污水量為1.65m3/h,則每年排污消耗水量約為2970T而采用電化學吸垢設備后,濃縮倍數可控制在10倍以上,基本上可以做到零排放,則冷卻系統排污水量為0.54m3/h,每年排污消耗水量約為972T,實際節水1998TECT電解水處理器,循環電化學水處理器,循環水除垢設備電解緩蝕技術:電解反應室與管道相連,起到陰極保護作用。電解產生的活性物質(活性氧和氫氧根自由基等)在設備管道內壁形成保護膜,隔離溶解氧與管壁產生氧化腐蝕。該過程全自動運行,自動適應水質變化,可動態調節冷卻循環水LSI指數,實現緩蝕作用。電解殺菌滅藻技術:電解電流將水中的部分氯離子轉化成游離氯(水中余氯高達0.5ppm),同時產生臭氧、氧自由基、氫氧根自由基和雙氧水等強氧化劑,實現殺菌滅藻功能。同時結合安培電流、陰極高pH環境的和陽極低pH環境,進一步增強殺菌滅藻能力。特別的,電解作用能殺滅空調系統容易爆發的軍團菌,全面防治生物污染,保護人類健康。


        低碳鋼的腐蝕率測試結果,平均腐蝕率略微高 于 2 mpy。這里,這個腐蝕率是可以接受的,但是 如果必要的話,還能夠通過機械的或者化學的方法 加以改善。閑置期增加冷凝器循環水的流量,會使 得熱交換器的腐蝕節結降到最小。雖然銅質掛片試 驗分析結果顯示平均腐蝕率為 0.24 mpy,熱交換器 列管看起來非常好。如果需要進一步控制腐蝕,可 以配合加極微量的緩蝕劑。 微生物得到很好的控制,基本沒有生物粘泥污 染的問題。同時軍團菌檢測結果表明,軍團菌在使 用 EST 之后,不用任何其它化學藥劑的情況下,也 得到了很好的控制。


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