制冷机组水冷凝器中杂质危害及常用清洗方法

王健

摘要：制冷机组水冷凝器中随着使用时间的增加会产生大量水垢，水垢会造成换热管换热效率降低，致使换热效果变差，能耗猛增。严重时会导致机组冷凝温度升高、跳泵、停机、管道锈蚀穿孔。本文通过介绍水冷凝器中各杂质的形成原因及清洗办法，定期清洗水冷凝器可使机组运行效果显著提升。

关键词：水冷机组冷凝器、水垢、藻类、化学清洗、物理清洗、经济影响

水冷系统中冷却系统分为2种，如下表所示：

因冷冻水系统相对冷却水系统在结构上简单，外界因素导致的污染因素较少，故下文主要以冷却水系统为例。

一、冷却系统水垢的形成与危害

1.冷却水系统中的水垢是怎样形成的？

水垢的形成是一个复杂的物理、化学过程，这个过程分为两步：

第一步：冷却水由于不断循环、蒸发浓缩，致使水中盐类杂质超过其溶解极限（即溶解度，也称溶积）而从水中结晶析出。盐类杂质在过饱和水溶液中结晶析出;

第二步：结晶出来的盐类杂质附着在金属表面上形成水垢，或悬浮在水中成为水渣。

2.冷却水系统中的藻类是如何产生的？

冷却水系统的温度、PH值和所含营养物非常适宜藻类的生长，冷却塔集水盘和塔壁是藻类生存繁殖的良好环境。存在于土壤和水体中的藻类会随空气和补充水不断进入冷却水系统繁殖，影响水的质量，严重时会堵塞换热器或过滤器。

3.结垢、腐蚀的危害

1）水垢的主要成份是重碳酸盐、硫酸盐等。碳酸盐垢的导热系数仅为紫铜导热系数的 0.15% ，两者相差悬殊。换热管每增加 1mm 水垢，将使制冷量降低20～40%，能耗增加15～30%  。

2）水垢、锈渣、藻类等杂质，将堵塞过滤器及换热管，导致换热无效果，甚至机组高压压力升高、跳泵、停机。

3）由于系统循环水中存在腐蚀性离子，而管道内壁一般都未做处理，很容易出现内壁腐蚀，系统管道、换热管内壁被腐蚀，甚至穿孔，致使其寿命缩短，增大了运行维护费用。

二、常见除垢方法及效果

一般情况下，工业冷水机的冷凝器应该经常进行清洗除垢。水冷凝器的水垢清除方法一般分为2种。

1.物理清洗法：

1）物理清洗主要是采用软轴毛刷清洗。软轴是靠清洗机的电机带动转动的，软轴最前方有一根尼龙毛刷，使用时将软轴及毛刷伸入冷凝器铜管内，通过高速旋转前进的毛刷来清除铜管内的污垢（图一），最后用清水冲洗。

2）我公司现用胶球自动在线清洗装置为传统物理清洗法的进阶版本，具体原理为利用系统自身压力，将清洁胶球从注球器发送到冷凝器内，依靠水流产生的冲刷力和胶球与换热管内壁产生的摩擦力擦洗掉换热管内壁的水垢、污垢以及微生物膜。在冷却水出口端通过回球器利用水流力学原理将球回收至注球器，实现全自动在线清洗。始终保持冷凝管内壁洁净，从而提高了冷凝器的热交换效率，降低能耗，提高能效，节省能源。同时节省了大量人力物力。

3）物理清洗的优点是省去化学清洗液的费用，避免了化学清洗后废液的处理问题，不易引起冷凝器铜管的腐蚀，缺点就是对于粘结性强的硬垢和腐蚀产物，清洗效果不好，而且清洗操作比较费时费力。

2.化学清洗法：

化学清洗首先需要关闭需要清洗的水冷凝器进出水管道阀门，在清洗储液桶与冷凝器之间接上循环泵和管道，形成一个闭合回路，可以使清洗液短路循环。（图二）

1）化学清洗主要是使用清洗液进行清洗，清洗前在清洗储液桶中配制5‰---10‰的酸洗保护剂用于保护冷凝器内部接头及管道，循环30分钟至1小时，接着加入酸洗溶液进行清洗（通常使用酸洗液为盖尔西康）。

2）使清洗液不断循环12—24小时，使沉积物溶解、脱落。然后用碱溶液中和清洗，最后用清水冲洗，将酸、碱溶液冲干净。

3）化学清洗的优点是除垢彻底，减轻工人的工作量，而缺点是清洗液可能对冷凝器铜管造成腐蚀，但在提前引入管道酸洗保护剂的情况下可有效降低酸洗液对冷凝器管道的腐蚀。

3.冷却水系统的保养：

1）因冷却水系统为开放式，无法避免藻类的滋生，故需要定期投放杀菌灭藻剂，常用消毒剂为二氯异氰尿酸钠，杀菌灭藻剂是一种广谱、低毒、高效、非氧化性杀菌剂，对微生物的细胞膜有极强的穿透能力，并对其细胞组织产生分解破坏作用，对常见的细菌、真菌和藻类具有很强的灭杀作用。

2）全年每3月投药 1 次，按系统保有总水量，每吨水投加10—15公斤总药量，在循环水底部（如储水池、集水器），从而使经过杀菌灭藻处理后的水在系统中能均匀的循环。

3）定期添加杀菌灭藻剂的前提下，配合每年一次的冷却塔清洗，可将系统换热能力维持在高效水平。

三、水冷凝器清洗的经济价值

1.前文提到换热管每增加 1mm 水垢，将使制冷量降低20～40%，能耗增加15～30%  ，以機组功率为100千瓦为例，平均负荷50%，每天开机24小时，1年就是： 100×24×50%×365=438000度电，成都工业用电费用平均约为0.5元/度，则清洗后每年可节约438000×0.5×30%=65700元。

2.可延长机组使用寿命，降低设备折旧费。经实践总结，新机组每年进行系统性清洗处理后，设备使用年限延长80%-100%。如果一套冷水机组价格为200万元，未处理前机组耐用年限约为10年，则平均每年设备折旧费约为20万元;经清洗处理后，耐用年限可延长8年，则平均每年折旧费约11万，相当于每年减少设备折旧费9万元。

3.可减少机组的非计划性故障停机，从而避免车间冷量供应不足导致的产品不合格，此项损失无法正常估量。

四、结语

水冷凝器作为制冷机组中非常重要的热交换部件，很好的解决其污垢等因素导致的换热热效率下降问题对整个制冷机组稳定高效的运行有着重要意义。

参考文献：

[1]制冷百科  2021.04.03

[2]中国制冷网  2018.01.31