膠球自動在線清洗技術, 最早于1927年美國人Henry F.Schmidt發明, 最早用于美國費城的西屋電廠的凝汽器的換熱管連續清洗[1]。近幾年, 自動在線膠球清洗逐步在民用建筑冷水機組換熱管的清洗技術中嶄露頭角, 下面就自動在線膠球清洗裝置在應對冷水機組循環水水污染問題、裝置組成及工作原理、安裝注意事項、實際運行效果等方面進行介紹, 相互交流學習。
一、冷水機組運行面臨的水污染問題
中央空調冷水機組冷卻水系統是開式循環回路, 相對于有著全程處理的蒸發器冷凍水系統一側來說, 有著先天不足的弊端, 由于一般采用自來水補充冷卻水, 與空氣接觸進行熱交換、蒸發濃縮等因素, 造成水質不穩定, 產生和累計大量水垢、污物、微生物, 在冷凝器的換熱管表面形成污垢 (見表1-1) , 產生污垢熱阻, 引起制冷劑的冷凝溫度與冷卻水出口溫度之差增大, 冷水機組制冷效率下降。
傳統解決污垢的方案多是化學水處理+周期機械捅刷來處理冷凝管內部沉積的大量污垢粘泥, 即使是這樣的處理方式, 也避免不了長期運行帶來的周期性端差、能耗的增加, 如圖1-1所示可以看出傳統污垢解決方法與COP (耗能) 的關系:
二、自動在線膠球清洗裝置的組成及工作原理
1、自動在線膠球清洗裝置的組成
自動在線膠球清洗裝置主要由膠球泵、控制箱、遠程監測、溫度傳感器、膠球、管路、捕球器、集散過濾器等組成。
2、工作原理
其工作原理如圖2-1所示, 膠球泵出水壓頭將膠球推入冷凝器中, 膠球依靠水壓差擦洗掉換熱管內壁的污垢, 在冷卻水出口端通過捕球器回收膠球至發球機形成一個清洗循環, 通過PLC微電腦控制程序設置清洗頻率和次數, 達到自動在線清洗功能。
三、安裝注意事項
1) 根據安裝示意圖及現場情況確定發球機、收球器、水流開關及各管線的安裝位置。
2) 確定供電箱、配電箱及各電氣的走線布局。
3) 劃定施工作業區域, 物品擺放位置并作出明顯指示標識。
4) 膠球泵進出口應盡量減小阻力, 膠球泵的入口標高應盡量降低, 最好是低于收球網的膠球引出口標高, 避免發生氣蝕的可能性。收球接口與捕球器接口之間以及發球機發球接口與冷卻水進水管之間的連接管路應盡量短, 如因安裝位置等原因管路過長, 應在原來的基礎上將管徑放大1號。
5) 用來隔斷膠球泵與冷卻水總管的蝶閥組, 應安裝在所有元器件之前, 盡量靠近冷卻水管。
6) 撲球器安裝在冷卻水的出水管上, 冷卻水管所配的閥門應安裝在捕球器上端, 以方便捕球器檢修。
7) 水流開關提供信號給膠球泵, 應水平或者垂直安裝在冷卻水進、出水管上, 如因安裝位置所限, 也可安裝在冷卻水出水管上, 離彎頭的位置≥30cm, 確保水流開關能夠提供一個穩定的信號 (安裝時注意水流方向) , 或選擇壓差控制器或主機提供開機啟動的無源接點信號。
四、調試與運行要點
對于新系統, 在設備正式啟動前, 必須沖洗、清理干凈整個管道系統 (包含過濾器) , 施工要嚴格按照國際標準《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243-2017:9.2.2第四條和9.30.10第三條的相關規定。
對于改造系統, 要仔細勘察現場情況, 系統布置要做到結構緊湊, 膠球管路短直、流暢, 去除管路死角, 減少系統的阻力損失[2]。在設備啟動前, 需徹底清理換熱管內壁的污垢。對于機械捅刷無法清理的污垢, 要采用化學清洗的方法, 在進行機械捅刷, 以保證換熱管內壁清潔如新。
新膠球使用前應浸泡24小時, 待膠球完全浸沒到水里后, 方可投入使用, 以防止膠球投入清洗是積存在冷凝器頂部, 無法收集。膠球清洗裝置至少每天投用一次, 每次投用60分鐘, 收球60分鐘。在確保收球率的前提下, 收球時間可以改為30分鐘, 可視實際情況靈活增加和減少時間。
定期檢查、排出積聚在冷凝器水室頂部的空氣, 避免形成渦流區, 導致膠球在渦流區內回旋, 難以進入冷卻水管和流出冷凝器出口水室, 最終影響收球率。另外, 為確保集散過濾器 (二次過濾器) 的性能, 通過加藥處理來控制冷凝器中藻生物的數量, 避免藻生物過多, 干擾或阻止膠球進入盤管。
五、應用效果與經濟性分析
1、應用效果
自動在線清洗裝置從本質上講使冷水機組冷凝器 (蒸發器) 始終處于較高的潔凈狀態, 如圖5-1所示, 維持了較低的污垢熱阻值, 從而保持冷水機組較低的溫度端差, 也就了冷凝溫度, 從而提高了冷水機組的運行效率。
2、經濟分析
以2臺1200冷頓的開利冷水機組的中央空調分析, 壓縮機功率均為1486KW, 機組運行時間為4個月計算。我們以節能10%計, 平均負荷按80%計算, 每天運行12小時, 以每月30天, 電費每度為1.28元進行計算。則全年可節約電費為:1486 k W×80%×1小時×1.28元/度×10%×12小時×30天×4個月≈22萬元。
此外, 如采用化學清洗冷水機組, 以每年兩次清洗進行計算, 一次按3萬元, 則合計全年可用6萬元清洗, 則安裝自動在線膠球清洗裝置全年可產生約為22萬元的經濟效益, 則可以在短時間內即可完全回收設備的全部投資成本。
四、結論
正是由于在線膠球清洗裝置能始終保持冷凝器內壁潔凈, 換熱效率最高, 冷水機組制冷效率最高, 降低能耗, 國家也在推廣使用“中央空調冷凝器自動在線清洗技術和裝置”, 但它并不能完全取代化學水處理的緩蝕和殺菌滅藻的作用, 所以, 安裝膠球自動在線清洗裝置時還必須按國家有關標準進行化學水處理, 但是可以提高濃縮倍數, 不僅節水還能夠減少含化學藥劑濃水的排放量。
摘要：隨著中國經濟經歷了高速的發展, 中央空調冷水機組在民用建筑中的應用日益增多, 而冷水機組內部的水污染已經成為影響的頑疾之一。目前傳統化學水處理+周期機械捅刷解決污垢的方案, 無法從結果上保證冷水機組的高效運行, 這就需要一套能夠及時擦洗掉換熱管壁上成形初期的污垢沉積物的一站式裝置來改善冷水機組的運行效率。
關鍵詞：冷凝器,膠球清洗裝置,污垢,能耗,濃縮
參考文獻
[1] 何乃昌, 王志慧, 楊小青.一種新型膠球清洗裝置系統設計[J].機械研究與應用, 2014, 27 (3) :78-79.
[2] 孫華熙.淺談膠球清洗系統的運行與改造[J].大眾科技, 2012, 14 (3) :132-133.