溴化鋰制冷機(jī)的循環(huán)水處理李慶廣河北定州市旭陽焦化有限公司一車間河北定州073000摘要:20世紀(jì)90年代以來,以溴化鋰水溶液為工質(zhì)的吸收式機(jī)組,以運(yùn)行平穩(wěn),噪音低,能量調(diào)節(jié)范圍廣,自動化程度髙操作簡便,無環(huán)境污染,被廣泛應(yīng)用于紡織、化纖、焦化、醫(yī)藥、煙草、賓館、醫(yī)院、影劇院、辦公大樓等。關(guān)鍵詞:溴化鋰制冷機(jī)、循環(huán)水、經(jīng)濟(jì)效益中圖分類號:P339文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號、前言溴化鋰制冷機(jī)在中央空調(diào)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。就循環(huán)水量而言,制冷機(jī)的用水量遠(yuǎn)大于其它用水設(shè)備的用水量。因此,著重針對制冷機(jī)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行研究,認(rèn)識循環(huán)冷卻水處理的重要性循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概述本文中筆者以某廠中央空調(diào)為例,配備的是4臺雙效湨化鋰吸收式制冷機(jī),循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水采用市政自來水。當(dāng)時(shí),由于技術(shù)條件和認(rèn)識上的局限性,未對循環(huán)冷卻水進(jìn)行相應(yīng)的水質(zhì)管理和加藥處理。因此,冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)管道和設(shè)備結(jié)垢、腐蝕和冷卻水渾濁等現(xiàn)象。在每年制冷杋維護(hù)保養(yǎng)中,發(fā)現(xiàn)制冷機(jī)冷凝器等過水設(shè)備內(nèi)壁普遍有污垢沉積,厚度達(dá)0.5m以上,有的銅管內(nèi)甚至完全堵塞。垢樣分析主要成份有CaCO3、MgCO3、菌藻殘骸及灰沙等。造成機(jī)組制冷效率下降,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。三、循環(huán)冷卻水處理1.水質(zhì)要求與水處理為了防止冷凝器等換熱設(shè)備的冷卻水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢、降低機(jī)組的制冷效率,國標(biāo)5蒸汽和熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組6(GB/T18431-2001)對冷卻水和補(bǔ)水的水質(zhì)提出了一定的要求如表1,該標(biāo)準(zhǔn)雖然允許循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)達(dá)到4倍,符合節(jié)水的要求,但對比該廠自來水的水質(zhì)分析結(jié)果(表1)不難發(fā)現(xiàn),國標(biāo)對補(bǔ)水的要比較高,如就總硬度而言,當(dāng)?shù)氐淖詠硭汲^國標(biāo)補(bǔ)水的要求中國煤化工表1冷卻水、補(bǔ)水的水質(zhì)要求及實(shí)際補(bǔ)禮CNMHG國標(biāo)(GB/T18431-200實(shí)際補(bǔ)充水11月6.58.049電導(dǎo)率(s/cm,25e)3200cr(mg幾)200SO f(m B/L)200總堿度(mg/L以Ca2計(jì))總硬度(mg幾L以Ca2”計(jì))解決補(bǔ)水水質(zhì)問題可采用離子交換法或反滲透膜法對自來水進(jìn)行處理,但這類方法對大型循環(huán)水系統(tǒng)來講成本高很不經(jīng)濟(jì);而軟化水對系統(tǒng)的腐蝕作用更強(qiáng)。所以,工業(yè)上一般都采用循環(huán)冷卻水處理方法。通過冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗預(yù)膜,并在日常運(yùn)行中投加一定的水處理劑,同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的水質(zhì)管理,從而使得冷卻水處于一種沒有結(jié)垢、腐蝕傾向的“穩(wěn)定狀態(tài)。尤其當(dāng)補(bǔ)水硬度較高時(shí),這樣的處理對于溴化鋰制冷機(jī)使用和節(jié)約用水是非常必要的。2.水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)的確定雖然冷卻水處理可以在某些指標(biāo)上放寬對水質(zhì)的要求,但為了達(dá)到較高的緩蝕阻垢效果,并考慮到藥劑的使用成本和其它因素,仍應(yīng)該對冷卻水的水質(zhì)作一定的限制,對此,國標(biāo)5工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范6(GB50050-95)給出了相應(yīng)的規(guī)定(表2)及水處理后所需達(dá)到緩蝕阻垢效果:(1)腐蝕率:碳鋼<0.125mm/a;銅、銅合金和不銹鋼<0.005mm/a。(2)污垢熱阻值:<1.72@103.44@10m2#K/W。表2循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(部分)項(xiàng)目要求和使用條件允許值pH根據(jù)藥劑配方確定7.09.2總堿度(mg幾L,以Ca計(jì)川根據(jù)藥劑配方及工況確定[500Ca2(mg幾L)根據(jù)藥劑配方及工況確定30200碳鋼換熱設(shè)備[1000Cr(m g/L)不銹鋼換熱設(shè)備[300So? (m g/L)[S0]與[cr]之和[1500與表1相比,表2的各項(xiàng)指標(biāo)都有較大的放寬,但各系統(tǒng)適宜的水質(zhì)指標(biāo)還需根據(jù)藥劑配方和工況條件再作確定。水處理藥劑配方及與其對應(yīng)的水質(zhì)要求是通過一系列配方篩選程序確定的,其中包括正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、緩蝕阻垢試驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)性比較等在實(shí)際水質(zhì)管理中,要根據(jù)水質(zhì)條件,藥劑配方、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行TH中國煤化工制管CNMHG3.循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)管理在實(shí)驗(yàn)室篩選的最佳配方要取得期望的實(shí)用效果,除了要對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗和預(yù)膜處理外,確保日常運(yùn)行中冷卻水水質(zhì)(包括藥劑濃度)的達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定是非常必要的,其關(guān)鍵是排污方法和排污量的控制,為此,需要充分認(rèn)識冷卻水系統(tǒng)的濃縮特征。對于循環(huán)水量為R(m/h)、保有水量為V(m)的冷卻水系統(tǒng),在系統(tǒng)開始運(yùn)行(濃縮倍數(shù)NO)經(jīng)過一定時(shí)間t(h)后,其冷卻水濃縮倍數(shù)Nt可由系統(tǒng)在[t,tdt]微分時(shí)段內(nèi)的水量平衡計(jì)算得到:(國標(biāo)GB50050-95)B+ W+(noB+W)exp(B+yMt)M=E+B+ W式中E、B、W分別是冷卻水的蒸發(fā)量、排污量和飛散量(m3/h),其總和即為系統(tǒng)補(bǔ)水量M(m3/h)。對于這里所討論的冷卻水系統(tǒng),如采取間隙排污方法操作,則用上式可計(jì)算從初態(tài)(No=1)開始的Ntt的動態(tài)關(guān)系(表3)。為作比較,假設(shè)保有水量為800m3(V/RU33%),其它參數(shù)不變,計(jì)算了一組數(shù)據(jù)作參考。對比兩組數(shù)據(jù)不難看出,保有水量對濃縮過程影響很大,對于現(xiàn)有的冷卻水系統(tǒng)(V/RU4%),即使系統(tǒng)剛完全置換新水(No=1),若不采取強(qiáng)制排污,則不到12h濃縮倍數(shù)就會超過3倍,24h后就達(dá)到5倍。當(dāng)冷卻水系統(tǒng)原來就在較高的濃縮倍數(shù)(如3倍)下運(yùn)行,則停止排污后,濃縮程度就更加嚴(yán)重表3不同保有水量V運(yùn)行時(shí)對濃縮倍數(shù)的影響保有水量(m3)0h12h24h48h72h1003.155.08001.292.64以上計(jì)算和分析表明,對于V/R較小的冷卻水系統(tǒng),為了避免系統(tǒng)水質(zhì)大起大落,采取連續(xù)排污方式操作是非常必要的,通過調(diào)節(jié)不同的排污量(B/R),可以控制所需的終態(tài)濃縮倍數(shù)(表4)表4不同排污量對濃縮倍數(shù)N的影響中國煤化工CNMHGB/R(%)12h24h48h72h0.352.983.00.152.73.744.874.現(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測是水處理日常管理的重要內(nèi)容,目的是為了對系統(tǒng)正常運(yùn)行中的腐蝕、結(jié)垢和微生物(菌藻)生長情況進(jìn)行及時(shí)的跟蹤和控制,其內(nèi)容有(1)水質(zhì)分析冷卻水檢測項(xiàng)目主要有:pH值、濁度、總?cè)芙夤腆w(或電導(dǎo)率),總硬度、氯離子、總鐵離子、銅離子、細(xì)菌總數(shù)及藥劑濃度。為計(jì)算濃縮倍數(shù),對補(bǔ)水的總硬度和氯離子也應(yīng)測定,現(xiàn)場濃縮倍數(shù)一般高溫季節(jié)可達(dá)5倍,其它月份只能達(dá)到3倍左右(補(bǔ)水的CI偏高)。(2)掛片腐蝕失重監(jiān)測在專用的旁路有機(jī)玻璃管中設(shè)置所需監(jiān)測的金屬(碳鋼、不銹鋼、銅)掛片(標(biāo)準(zhǔn)面積20cm3),每種材質(zhì)同時(shí)設(shè)置3塊,每次監(jiān)測時(shí)間30d。根據(jù)監(jiān)測前后掛片的失重,分別計(jì)算平均腐蝕率(mm/a)。(3)沉積物監(jiān)測最直接的方法是運(yùn)行一定時(shí)間后(半年或一年),利用設(shè)備維修時(shí)機(jī)觀察冷凝器內(nèi)冷卻水側(cè)(系統(tǒng)水溫最高區(qū)域)管內(nèi)沉積物的沉積情況,同時(shí)測定厚度。另外,由于沉積物的厚度與污垢熱阻成正比關(guān)系,所以通過專用的污垢熱阻儀,可以對系統(tǒng)沉積物的附著情況進(jìn)行全程監(jiān)測。結(jié)果如下在年度維護(hù)保養(yǎng)中,目視冷凝器銅管基本無沉積物,冷凝器冷卻水進(jìn)口處銅管尤為光潔。污垢熱阻實(shí)例范圍約為0.86~1.72@10M#K/W(相當(dāng)于污垢厚度約為0.05~0.1m)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明水處理取得了良好的緩蝕阻垢效果四、結(jié)語綜上所述,對溴化鋰制冷機(jī)的循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理可以明顯提高冷卻水的濃縮倍數(shù),達(dá)到緩蝕、阻垢、降低污垢熱阻的效果,因此,可在節(jié)水和節(jié)能方面取得良好的經(jīng)濟(jì)效益中國煤化工參考文獻(xiàn)CNMHG1]馬偉斌夏文慧余傳祓:《熱水型溴化鋰兩級吸收式制冷機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用》,《制冷》,1998年04期[2]陳亞平王克勇施明恒:《1.x級溴化鋰吸收式制冷循環(huán)性能分析》,《工程熱物理學(xué)報(bào)》,2005年02期[3]李超席德生:《淺談溴化鋰吸收式制冷機(jī)的節(jié)能途徑》,《新聞世界》,201年05期[4]王敏:《溴化鋰吸收式制冷機(jī)的應(yīng)用及優(yōu)化》,《中國科技縱橫》,2012年03期中國煤化工CNMHG