冷却水管结垢（精选3篇）
冷却水管结垢 篇1
某公司5 000t/d生产线投产两年后经常出现回转窑和水泥磨托瓦升温现象，经检查排除设备本身的故障，发现根本原因是循环水管道和板式换热器结垢导致循环水水压太低和换热器内部堵塞。回转窑的标高较循环水泵房标高高8.00m, 水泵房出口压力 (额定) 为0.7MPa，窑托瓦水压为0.2MPa，水泥磨托瓦循环水压为0.3MPa，循环水量和水压均达不到设计要求。所以夏季回转窑托瓦和水泥磨托瓦的循环水入口温度30℃，出口温度却在55℃。该公司采取了用水质稳定剂定期酸洗循环冷却水管道的方法，改善了水质，解决了管道和换热器的结垢问题。
1 除垢技术的选择
该生产线的循环冷却水系统所使用的材质主要为碳钢、不锈钢、铜、玻璃钢和橡胶垫等多种材质。在敞开式循环冷却水系统中含有各种溶解盐、溶解氧、悬浮物及微生物等杂质，随着循环水不断地蒸发散热，各种杂质的浓度不断地提高，循环水系统中的设备会出现结垢、腐蚀、淤泥堵塞和青苔等微生物大量滋生的现象。循环冷却水系统的补充水为地下水，其硬度、盐度和碱度都比较高，在蒸发浓缩的状态下运行也存在着结垢、腐蚀和微生物滋生等倾向。所以需要对循环冷却水的水质加以控制，使整个循环冷却水系统保持正常运行。循环冷却水的水处理工作对于节水、节能、防腐、防垢以及保证循环冷却水系统长期安全、稳定和高效运行有着重要的意义。
在使用水质稳定剂技术之前曾经发生过一次设备事故：因板式换热器结垢堵塞造成窑尾风机轴承升温跳停，在缺少备件的情况下只有停窑，采取的应急措施是拆开换热器对换热板片进行机械除垢，处理换热板片一百多片，耗费了大量人力物力和时间，换热器采用丁腈橡胶密封胶垫密封，组装不专业，设备存在渗漏现象，只能暂时维持生产，使用效果很不理想。
鉴于此，确定了用化学试剂处理循环冷却水系统结垢的方案，经多次静态和动态模拟试验，筛选出适合该公司当地水质运行的低磷型的水质稳定剂RX-416。
2 水型判断
地下水水质分析结果见表1。
由表1可以判定这种水质为硬度偏高的结垢性水质，当循环冷却水蒸发浓缩时，结垢倾向更强，C1-、Ca2+、Mg2+以及其他溶解盐等也相应增加，循环冷却水的腐蚀倾向不容忽视，故所选用水处理药剂必须对这种地下水做大量的结垢和腐蚀试验，使其兼顾阻垢、缓蚀双重功效。
3 药剂静态阻垢试验
控制条件：(45±1)℃，时间：96h，循环水浓缩倍数K=3.0，对作为补充水的地下水进行静态阻垢试验, 结果见表2。
4 试验结果及评价
分析表2数据，可以得出如下评价：
1)循环冷却水浓缩倍率为3、RX-416药剂投加量100ppm，对该水质的补充水能起到很好的阻垢效果。
2)本试验条件为鼓泡阻垢试验，较现场的条件更为苛刻，在现场的流动水条件下的药剂阻垢效果要比试验结果好。
3)由不加药剂的空白试验结果看，如果水中不加任何药剂，在高温高浓缩倍率(3倍)的条件下运行，很快便会产生大量的硬垢。
5 旋转挂片试验
试验采用《冷却水分析和试验方法》中的“旋转挂片失重法”做药剂配方的缓蚀性能评定，结果见表3。
根据GB50050—1995《工业循环冷却水处理设计规范》中对循环冷却水系统腐蚀控制指标的规定，碳钢材质腐蚀速度宜<0.125mm/a，铜材质腐蚀速度宜<0.005mm/a。由表3中的数据分析，RX-416在投加量为100ppm时，对碳钢和铜材的平均腐蚀速度均符合GB50050—1995中的要求，对碳钢和铜材的缓蚀率在98%以上，目测试片表面光洁，无锈蚀。
6 杀菌灭藻剂处理
根据水质情况确定选用杀菌灭藻剂RX-404进行杀菌灭藻处理，效果见表4。
由表4可见，RX-404杀菌浓度在200～300ppm时效果较好。
7 黏泥剥离处理
由于循环冷却水长期运行，微生物被杀死后还有部分仍附着在设备表面。我们选用黏泥剥离剂RX-405，其渗透作用可以剥离黏泥下死亡的微生物，使用浓度为300ppm，与RX-404杀菌灭藻剂交替使用效果更佳。
8 正常运行药剂投加方案
针对该公司的补充水水质选用高效低磷阻垢缓蚀剂RX-416，配合杀菌灭藻剂RX-404及黏泥剥离剂RX-405综合治理，RX-416均匀投加，RX-404与RX-405春、夏、秋季每15天交替投加一次，冬季每月投加一次RX-405。
循环冷却水系统日常控制指标见表5。
注意事项:
1)浓缩倍率要在规定的要求之内，浓缩倍率过高、过低时通过排污和补水来控制。
2)本循环冷却水处理方案不需要加硫酸。
9 使用效果
通过定期投加低磷型的水质稳定剂、黏泥剥离剂和杀菌灭藻剂，每年花费资金15万元左右。循环水管道及设备的换热器除垢后冷却效果得到明显改善，表现在除垢后设备循环冷却效率提高;窑托瓦水压为0.4MPa，水泥磨托瓦循环水压为0.5MPa，与之前相比均增加0.2MPa，循环水流通顺畅;水质得到显著改良;由于该药剂无毒无害同时也提升了周边环境质量;设备因托瓦和轴承升温引发的跳停故障明显减少。
参考文献
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[5]周术省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社, 1997.
浅析空压机冷却器结垢原因与清洗 篇2
九里山矿总计配置螺杆式空压机6台。在检查其冷却器的过程中, 发现水垢堵塞了其大约三分之一的铜管, 然而, 运行过程中并没有发现有任何的异常情况。因空压机在长期工作之后, 将在冷却器里面形成一定的水垢, 但是冷却系统的散热能力和表面结垢存在非常紧密的关联, 当机体不能尽快散热, 甚至使得排气温度高达113℃, 这样就会导致机组效率有所减小, 停、开机变得非常频繁, 导致零部件的寿命减少, 有时候还要损坏高低压转子, 在很大程度上影响到机组的顺利工作。因此, 科学合理地清洗空压机冷却器是一件十分重要的工作。本文在阐述其结垢根由的基础上, 详细阐明了其清洗过程。
1 空压机冷却器结垢的具体原因
空压机中的冷却水循环使用, 冷却之后形成的热水将会到达冷却塔里, 抽风机配置在冷却塔顶部, 发挥着制冷功能, 形成的冷风自塔下抽进来, 然后和从上面流下的热水发生逆流热交换, 被冷却的水流入吸水池, 然后通过水泵把冷却水运输至冷却器里重新利用。冷却水主要来自于管网工业水与循环水两个途径, 一般主要使用循环水来进行冷却, 而仅仅将管网工业水当做备用的水源。正是由于这一个方面的原因, 使得所用的水具有相对偏高的硬度。
通过研究冷却器中垢样我们可以发现, 其中超过90%属于碳酸盐类, 除此之外, 还存在一定比例的微生物、泥沙、Cu、Fe腐蚀产物。研究发现, 结垢都发生在出水管上, 在进水管旁边仅仅存在很少的堵塞。通常来说, 其质地很硬, 呈现褐色, 通过10 MPa的高压水基本上无法把它洗净。由此可知, 造成结垢的根由是循环的时候冷却水里面钙、镁等离子和其中的碱产生了相应的化学反应, 然后产生沉淀, 最终析出所致。
结垢涉及到的化学反应式为:Ca2++CO2-3→Ca CO3↓、Mg2++2OH-→Mg (OH) 2↓等, 上述化学反应里面形成的碳酸钙、氢氧化镁等均属于水垢的主要成分, 氢氧化镁等沉淀的胶体主要是利用其凝聚作用和冷却水里面的相关物质一起沉淀出来, 最终结成了水垢。
其中涉及到的析出反应具体如下所示:Ca CO3温度愈高, 反应结晶的速度如果愈快, 同样就愈发易于析出, 因此, 高温是导致水垢形成的一个原因。气体在水中的溶解度将伴随水的温度的不断增加而一直减小 (需要注意的一个问题是, 水温达到50℃的时候, 其中没有CO2存在) , 当水温超过50℃的时候, 同时水在冷却的时候还会和大气进行有效的接触, 在很大程度上加快了CO2的散失, 最终不能充分迎合水中碳酸平衡的需求, 将这一个平衡状态打破, 使得Ca CO3的析出速度加快。发生的析出反应如下所示:Ca2++2HCO3-→Ca CO3↓+CO2↑+H2O, 同时, 当Ca CO3析出的时候同样会有一定比例的镁盐与铝盐析出。
2 冷却器的清洗
虽然, 平时九里山矿十分注重水质以及相关设备的管理工作, 然而, 却不能完成防止冷却器形成水垢, 正是由于这一个方面的原因, 所以要尽快对其中积累的水垢进行清除。尽管对冷却循环水进行了一系列的处理, 然而却无法彻底将其杂质与硬度去掉。因而, 非常有必要使用一个非常科学合理的的技术手段来清洗冷却器。该领域经常使用的技术主要包括:人工除垢 (这一种技术具有相对较差的效果, 同时其效率相对较低, 并且需要相对较大的劳动强度) 、机械除垢 (这一种方法往往将损伤到冷却器管壁) 、化学除垢 (这一种方法主要包括碱、酸洗两种类型, 两者均具有相对较大的腐蚀性) 。
2.1 清洗原理
我们考虑到冷却器材质为黄铜, 同时其管壁厚度相对较薄这一个现实状况, 因此, 我们将中性清洗剂GJ-04D配置成清洗溶液来对其实施清洗。具体原理如下。
此处所使用的中性清洗剂的组成成分包括有机磷酸盐与羟酸盐、分散剂、聚合物等, 可以将水垢中的Ca、Mg等结构破坏, 只有这样, 才能够溶解且清除水垢, 具有分散与螯合清洗的功能。所选择的清洗溶液为中性, 不会腐蚀冷却器。由于我们选用的中性清洗剂里面具有有机缓蚀物质, 可以和水里面的若干金属离子产生结合物, 例如Al、Zn、Cu、Fe等, 正是因为此原因, 才能够产生保护层, 而无须进行清洗后预膜等相关处理。
2.2 确定药剂浓度
清洗工作的基础是充分确保将水垢除去, 同时还必须不能损害设备, 所以, 一定要充分兼顾到以下几方面。
1) 除垢速率和除垢率。除垢速率主要取决于药剂的浓度, 然而, 如果药剂浓度过高, 也就是反应速率过快, 那么则非常易于造成水垢大规模的剥离, 剥离以后非常易于造成堵塞, 同时还要浪费大量的药剂, 要是其浓度相对较低, 那么就不能进行反应。为能够确定科学合理的浓度, 开展清洗工作之前应当利用试验的方法来确定。把三组试验使用的铜片、冷却管放在三个梯度浓度 (3%、5%、7%) 的清洗液里进行浸泡, 时间为6 h。我们可以得知5%浓度反应非常平稳, 一方面未形成大面积的剥离而垢堵塞问题, 另一方面还取得非常不错的效果。因此, 我们可以得知, 这一个浓度不会阻塞冷却器管道, 具有相对理想的清洗效果。
2) 合理控制腐蚀。由于药剂里已经兼顾到了腐蚀问题, 我们在其中配置了一定的添加剂, 大体上不会产生腐蚀作用, 试验黄铜的均匀腐蚀率在5%, 配置药剂溶液作用下都在0.01 g/m2·h以下, 符合我们的要求。
2.3 清洗流程
1) 搭建清洗设备。清洗设备大体上涉及到几方面:循环泵、循环容器、泵保护控制开关、连接管件、阀门、过滤器等。在这里, 我们使用的是卧式泵, 它的优势非常明显, 例如便于进行安装, 高效节能, 同时其流量相对较大。另外, 我们所使用的循环容器为不锈钢材料的, 它的优势包括:非常容易进行清洗, 很难被腐蚀等。除此之外, 主要是通过塑料软管进行连接, 优势是能够迅速实现连接, 同时耐腐蚀。
2) 清洗过程。把配制完毕的清洗溶液装在清洗容器里面, 具体连接方式如下:冷却器接塑料管、接循环泵出液口, 另外一根塑料管连接冷却器的另一端和清洗容器, 清洗容器再接循环泵进液口。启动循环泵之后选择中性清洗剂溶液来清洗, 平时情况下, 每次清洗大约为6 h。如果在冬天进行清洗, 应当将溶液加热, 使其温度升至70℃~80℃范围之内, 通过这种方式来提高清洗速度, 进一步增加清洗效果。等到清洗完毕以后将废液排出, 然后选择苏打溶液进行清洗, 所需时间大约为10 min, 然后使用清水将其洗净, 等到出水口的浊度与p H值满足要求后就结束。清洗质量标准:除垢率必须超过95%, 均匀腐蚀率在0.01 g/m2·h以下, 同时没有点蚀问题存在。
3 结语
通过对空压机冷却器的清洗后的效果分析可知, 热交换效果非常明显, 同时, 空压机工作效率明显增加。因此, 我们所使用的清洗溶经由循环清洗之后能够符合空压机需求。
摘要：空压机长期持续工作之后将在冷却器里面形成一定的水垢, 将其堵塞而引起进、排气温度增加, 这样就无法冷却空气使其到达设置的温度, 对机器工作效率产生明显影响。基于此, 探讨了某矿空压机冷却器结垢的具体根由, 细致深入地分析清洗原理, 指出确定溶液浓度的方法, 在此基础上, 对清洗流程进行了阐述。清洗之后, 取得非常好的效果, 除垢作用显著, 腐蚀率等参数都符合空压机运行标准, 使其能够安全运行, 确保井下压风系统的可靠稳定运行。
关键词：冷却器,空压机,结垢
参考文献
[1]刘书杰, 李云生, 刘印恭.CENTAC空压机空气冷却器化学清洗的探讨[J].本钢技术, 2002 (8) :9-16.
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[3]王群, 曹丽.2D12—100/8空气压缩机水冷却器的清洗[J].黑龙江科技信息, 2004 (4) :120.
冷却水管结垢 篇3
1 空冷器冷却管表面结垢的形成
空冷器冷却管内流动着水, 由于硬度较大的水含有大量的金属离子, 在一定的条件下, 就可以在空冷器冷却管的金属表面结垢, 从垢层形成进行综合分析, 来探讨形成的原因, 在这里分别讨论。
1.1 高硬度水对结垢的影响。
空冷器的降温手段, 主要是利用水喷淋在管束上, 利用水快速蒸发的物理现象, 就可以达到带走热量的目的, 由于空冷器喷淋使用的水没有进行处理, 就会含有一定数量的钙、镁等金属离子, 在冷却过程中, 由于水容易蒸发, 就会使水中的金属离子逐渐增高, 就容易在空冷器冷却管表层生成垢层, 因此, 随着时间的延长, 冷却水的蒸发是循环过程水的金属含量增加, 这就加速了原本金属离子含量就较高水的金属离子数量, 水中的金属离子增长的越快, 就会加速导致高浓度盐组分沉淀在冷却管的表面, 使冷却管表层更容易形成垢层, 遂着时间的延长, 就会使空冷器的冷却效率降低;
1.2 杂质颗粒物对结垢的影响。
由于目前采用的空冷器一般会安装在室外, 这些安装在室外的空冷器, 常常会受到室外环境的灰尘、漂浮物和其它一些颗粒物的影响, 对空冷器冷却管表面进行侵袭, 对其表面影响很大, 很容易使其在某一点产生结垢, 同时由水中的悬浮物、溶解盐类、微生物等易垢晶核, 也有可能使冷却管表面产生结垢现象, 这种后果都可能对冷交换产生影响, 使冷却效果大大降低。
1.3 水处理剂对结垢的影响。
有些空冷器的降温用水是首先需要化学处理的, 但由于选用的水处理药剂的品种和投放要求不科学, 净化设备以及投药设备不完善, 也容易致使喷淋水中磷酸盐等离子含量增大, 容易使冷却管布水不均匀, 就会导致冷却管的表面形成结垢。
2 空冷器冷却管结垢与危害
空冷器冷却管表面结垢, 会严重影响空冷器冷交换的结果, 因此需要讨论空冷器冷却管表面的结垢, 这种结构形成的危害主要应从下面的情况探讨:
2.1 垢层厚度与冷却管的散热功能。
由于空冷器冷却管表面水垢的产生, 会使散热能力大打折扣, 尤其是高垢层会起到保温作用。这主要是由于喷淋补水系统用水没有经过化学处理、降低硬度, 而且, 其水位控制由浮球阀控制, 虽然水位会保持正常限位, 但由于按缺补水, 也会由于自然蒸发导致硬度增加, 加速垢层的沉积。
2.2 水质杂物与冷却管的散热功能。
对于冷却管表面水, 由于悬浮物会随着循环水的流动, 会产生沉积结垢, 时间一长, 垢的厚度增加, 会严重影响冷却管的散热功能。在实际工况中, 由于水质及处理手段的缺陷等原因, 空冷水管的结垢很难避免, 同时由于垢层粗糙, 就会减少换热接触面积, 使能量损失增大, 如果铜管表面结垢严重, 就可能出现事故, 也可能会造成喷头堵塞, 减少热交换效率。
2.3 水质清洁与冷却管的散热功能。
对于空冷器喷淋头部位, 采用的原理是压力流反射喷溅原理, 在正常情况下, 若水质清洁, 可以形成以喷头位置为顶点的锥形水膜区域, 使其喷淋效果均匀。但由于这种原理下的喷头水盘间距小, 当喷头被水垢等杂质堵塞时, 就会导致局部喷水量下降, 使区域内的布水效果不均匀, 降低散热效率。
2.4 垢下腐蚀与冷却管的散热功能。
冷却管垢层的生成是化学过程, 主要是金属离子在表面的沉积, 生成的金属垢层, 它生成的原因主要是水中金属离子的存在, 在离子间力的作用下, 才会金属离子紧密结合, 形成沉积物, 但是, 在表面金属离子结垢后, 冷却管表面的垢层底部, 还会发生电化学腐蚀过程, 这种电化学腐蚀, 会随着电化学腐蚀的发展, 使冷却管壁逐渐变薄, 最后导致冷却管的泄漏, 如果电化学腐蚀的面积较大, 就可能出现整体结构泄露, 使冷却管彻底损坏。
3 空冷器冷却管表面结垢控制措施
3.1 改造喷淋水流程
3.1.1 单台循环喷淋清洗控制结垢。
对空冷器进行单台清洗时, 要对冷却管喷淋采用上下喷淋的方式, 这样可以对其彻底清洗, 使喷淋水持续补水, 持续回流。要将纯净循环水的常压泵出口, 作为空冷器的补水管, 可以控制补水量, 使补水均匀。同时, 要严格控制补水中钙、镁离子的浓度, 降低悬浮物的质量数, 就可以控制结垢层厚度的形成。
3.1.2 增加斜板沉淀池控制结垢。
将纯净循环水系统的回水管路接好旁通管道, 并加装蜂窝斜管式沉积池。沉积池建筑质量, 要求以混凝土基础和钢结构, 并安装加化学处理剂系统, 使水处理剂能够按设计供给, 使水中悬浮物分离, 加速沉积速度, 对于空冷器排污水, 经过化学处理剂的混合反应后, 进入沉淀区沉积, 上层澄清水可进行循环再利用。
3.2 合理选择水处理药剂。
水处理剂可以净化水中的金属离子, 使水的硬度降低, 因此, 选择水处理剂对水质具有重要的作用, 在实际生产过程中, 要通过水质化验、分析、并参考水质资料, 保证通过水处理剂的处理, 使水的金属离子数量达到要求, 一般采用的方法是添加水质稳定剂、杀菌灭藻剂等需多方案。加入水处理剂的数量要根据空冷系统日常循环大小来确定添加量, 同时要定期对冷却管进行检查结垢的程度。
3.3 冷却管表面处理。
冷却管表面结垢的原因复杂, 即使注意了水质控制, 也不能保证冷却管表面就不结垢, 因此, 高科技的发展, 创新了可以预防冷却管表面结构的结垢技术。现在的除垢技术有硫酸弧铁和防腐涂层技术。其原理是对其表面处理, 来加强表面的耐腐能力, 冷却管表面的耐腐蚀能力强了, 就可以防止腐蚀的发生, 例如镀膜技术, 可以增加膜层的厚度, 就可以提高铜管的耐腐蚀程度。
结束语
通过对空冷器冷却管结垢原因的分析, 可以采用科学手段, 调整工艺参数, 保证使用低硬度软水, 对容易可能导致结垢的因素要加以管控, 这样才能有效防止冷却管表面污垢的产生, 确保空冷器的高效、安全运转, 同时, 也提高了空冷器的寿命。
摘要：针对空冷器冷却管表面结垢, 从冷却管表面结垢的原因, 如高硬度水、杂质颗粒物和水处理剂对结垢的影响, 探讨了冷却管结垢与危害, 垢层厚度与冷却管的散热功能、水质杂物、水质清洁和垢下腐蚀与冷却管的散热功能, 提出表面结垢的控制措施, 包括改造喷淋水流程、合理选择水处理药剂和冷却管表面处理措施。
关键词：冷却管,结垢原因,结垢控制
参考文献
[1]高成立.蒸发式空冷器冷却管表面的结垢控制[J].中国新技术新产品, 2013-06-10.
[2]尚根凤, 孙家荣, 张国全等.蒸发式空冷器冷却管表面的结垢控制[J].山东冶金, 2010-04-20.