闭式冷却塔的清洗

闭式冷却塔的清洗

闭式冷却塔相对于开式冷却塔，由于运行节能、用水量少、安装方便、维护费用低，对冷却设备没有污染等优点，近几年在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统等行业得到了广泛的应用。下面以重庆杰信锻造有限公司的闭式冷却塔为例，介绍清洗闭式冷却塔的方法和要点，供相关专业人员参考。

1、闭式冷却塔的原理

闭式冷却塔是将盘管(管式热换器)置于冷却塔内，在风机的作用下通过空气、水与盘管内的水进行热交换，将热量带到大气中。简单来说就一个内循环、一个外循环。内循环:内循环水在泵的作用下去冷却设备或物料，然后回到冷却塔盘管降温，降温后又去冷却设备或物料，构成一个封闭式的循环系统。外循环:外循环水在凉水塔自身泵的作用下通过布水器喷洒在盘管的外表面，在水和风的共同作用下，带走盘管中内循环水的热量，使其内循环水降温。在环境温度高的情况下，需要内循环、外循环同时进行;环境温度不高，只需一个内循环。闭式冷却塔主要核心部分为盘管，有的有填料，有的没有填料。

2、重庆杰信锻造有限公司闭式冷却塔现状

重庆杰信锻造有限公司的闭式冷却塔已运行多年，由于运行期间空气中的尘土、杂物，补充水中的盐类、悬浮物，系统本身产生的黏泥、菌藻、结垢、腐蚀产物堆积或附着在闭式冷却塔外循环系统中，PVC散热片上的垢已达(2～4)mm，基本上阻死了散热片;铜盘管外侧硬垢(1～2)mm，严重影响了传热;进风口格栅集尘严重，影响通风;箱体腐蚀严重，特别是迎风面的卷边、风筒铁板的本体腐蚀严重，箱体的镀锌层也部分腐蚀。盘管结垢情况。

由于结垢严重，影响正常生产，为了节能、平稳、安全运行，杰信锻造公司委托重庆蓝泰环保工程技术有限公司对闭式凉水塔进行清洗。闭式冷却塔盘管为T2紫铜管，积水盘和外壳是镀锌铁板，镀锌铁板由于腐蚀较严重，部分镀锌层已破坏，散热片为PVC。经取垢样分析，水垢的主要成分是CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2和部分铁锈，这些垢形成主要原因是冷却塔的外循环水不断蒸发浓缩，盘管上部分铁垢来源于锻造厂的粉尘。

3、现场清洗条件

清洗现场无任何热源，即便外界加入热水，因闭式冷却塔的外循环为敝开式循环，水温很快就降了下来。

4、清洗方案

4.1酸洗药剂的选择

由于该系统的材料是Cu/Fe/Zn组合型。首先要考虑水箱是镀锌钢板，锌是非常活泼的两性金属，对酸和碱都非常敏感，采用无机酸清洗会破坏镀锌层，使设备寿命大大缩短。Zn用无机酸清洗，将发生下列置换反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑。因为箱体铁板本身腐蚀也较严重，锌层已被破坏，除去保护锌层的问题，是否可以用价格便宜的盐酸，对此做了以下试验。

4.1.1试片及其处理

试片材料为2mm厚紫铜板，尺寸50mm×25mm。试验前按一般腐蚀试验方法要求进行打磨，用无水酒精清洗两次，干燥后存在干燥器中备用。腐蚀试验后，水洗，用滤纸吸水，再用无水酒精浸洗、干燥、称重。

4.1.2去垢剂

盐酸和氨基磺酸都用分析纯，配成所需的质量分数，用氢氧化钠液标定其质量分数。

4.1.3腐蚀试验

采用失重法测定并计算铜的腐蚀速度，每次在500mL的烧杯中加入400mL酸液，每组试验投入4块已称量好的铜片，试验时间为24h。可以看出，在有氧的条件下，盐酸对铜的腐蚀也很大，闭式冷却塔中的铜管完全暴露在空气中，所以清洗闭式冷却塔采用氨基磺酸较安全。

4.1.4氨基磺酸和垢的反应机理

清洗剂选择无色、无臭氨基磺酸(NH2SO3H)。氨基磺酸对金属的腐蚀性很小，与金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应，形成可溶性盐，因此可除去水垢、氧化铁锈等，适合各种金属材料清洗，氨基磺酸和各种垢的反应如下:CaCO3+2NH2SO3H—Ca(NH2SO3)2+H2O+CO2↑，MgCO3+2NH2SO3H—Mg(NH2SO3)2+H2O+CO2↑，Ca3(PO4)2+6NH2SO3H—3Ca(NH2SO3)2+2H3PO4，Fe2O3+6NH2SO3H—2Fe(NH2SO3)3+3H2O，FeO+2NH2SO3H—Fe(NH2SO3)2+H2O。在清洗过程中，清耗氨基磺酸质量分数与垢层厚度有关，按理论计算，1kg碳酸盐垢需要2kg氨基磺酸。根据实践经验，碳酸钙水垢厚度与所用氨基磺酸的质量分数关系。

4.2缓蚀剂的选择

Lan-826多用酸缓蚀剂，可清洗碳钢、不锈钢、铜、铝等有色金属及其不同材料的连接结构。因此次清洗的冷却塔有Cu/Fe/Zn材料，所以选择Lan-826多用酸缓蚀剂作为这次清洗的缓蚀剂。

4.3钝化剂的选择

众所周知，NaNO2是好的钝化剂，但因NaNO2毒性大，进入水体对环境的破坏大，所以需慎重选用，此次清洗选用了NH2SO3H，用清洗后的废液就能处理NaNO2钝化液废液，其反应为:NaNO2+NH2SO3H=NaHSO4+H2O+N2↑。

5、清洗方法

因选用氨基磺酸做清洗剂，垢层较厚，现场无法升温等原因，为了缩短清洗时间和减少药剂的耗量，采用物理清洗和化学清洗相结合的清洗工艺。先将填料层中的垢用物理方法抖落，用高压水枪对填料、盘管、积水槽进行冲洗，然后再进行化学清洗，其工艺为:开启闭式塔上的风机吹干填料—用机械方法抖落填料层中的垢—用高压水枪冲洗填料、盘管、水箱—清理干净后注入新水—开启闭式冷却塔外循环泵—加缓蚀剂后循环5min—加氨基磺酸清洗(4～6)h—以盘管的清洗情况及pH来判断是否继续加酸—排除酸洗废水到集水池—水冲洗干净后注入新水—加入钝化剂钝化4h—排出钝化废液到酸洗废液中—水冲洗后投入使用。

5.1物理清理

物理清洗目的是清除大部分菌藻、污泥及软垢。清洗前，让闭式冷却塔外循环水泵停运，在只开风机的情况下运行2h，使散热片黏泥干燥，使其失去黏性，便于抖脱填料层中的垢。物理清洗前，需将泵的入口和放水管入口塞住，防止渣子进入管道。操作时，用棍棒在填料片中挑动，让干燥的垢破碎脱落，然后用高压水枪对填料和盘管进行清洗。对于盘管只需冲洗干净浮尘，因为用高压水枪清洗很费时间，即便将外面几层铜管上的垢冲脱，里面还是需化学清洗。从填料中清理落下来的污。

5.2化学清洗

目的是通过加酸清除系统中的水垢。在化学清洗前，先将碳钢试片和铜试片挂入水箱中，在化学清洗时，同时加缓蚀剂减少闭式冷却塔在酸洗过程中的腐蚀。系统中注入清水，泵不吸入空气即可，启动闭式冷却塔自身的循环泵，将缓蚀剂缓慢倒入接近泵的吸入口，待缓蚀剂在系统中循环均匀后，将溶解好的氨基磺酸钠缓慢倒入接近泵的吸入口，先加入计算总量的60%，然后根据pH的变化再添加，所以每次补加酸时不要太多，前期控制pH为1，酸质量分数为5%～7%，后期控制pH为2～3，直到水垢完全溶解在水中。在实际清洗过程中，pH上升到3，氨基磺酸就基本消耗完，需不断添加才能恢复清洗能力。测pH频率:(1～2)次/30min。酸洗完毕，用高压水枪对盘管进行冲洗，废酸排至处理池，用于后面处理钝化液废液。水槽的废酸液排尽后，注入清水，开启循环泵5min后排出。因闭式冷却塔中排污阀很小，排得较慢，每次排污都用了潜水泵同时排水。如果水较混浊，需重复冲洗多次，直到水清辙。

5.3钝化

钝化目的是使不同金属材料的设备表面形成致密的防腐膜。在水槽中注入清水，够循环即可。启动系统中的循环泵，用NaOH调pH为10，然后加入钝化剂NaNO2，质量分数1.5%，时间4h。

5.4废液处理

将钝化废液排至处理池后进行搅拌，分析亚硝酸根，没有检出;如果还能检出NO-2，需根据亚硝酸钠的量，按1∶1.41加入氨基磺酸。将废酸用烧碱液调pH(6～9)，排放至污水处理池。

6、清洗效果评定和建议

6.1清洗效果

(1)腐蚀率。将挂在清洗槽中的铜试片和铁试片，采用挂片失重法测定挂片腐蚀率为:碳钢腐蚀率1.57g/(m2·h);铜腐蚀率0.12g/(m2·h)。

(2)除垢率。原来表面(1～2)mm厚的垢基本清除，目测除垢率达到了95%，盘管外壁无腐蚀现象。

(3)水温变化。内循环水的温度清洗前为43.0℃，清洗后为29.8℃。

6.2建议

建议使用此类设备的用户采用无填料闭式冷却塔。闭式冷却塔主要依靠的是水蒸发带走热量，无填料闭式冷却塔相对有填料的闭式冷却塔来说，相同换热量时，盘管面积会大一些，外循环水温度更接近当地的湿球温度，冷却效果更好，也不存在填料阻塞问题。使用闭式冷却塔时，一定要做好水质的维护工作。用户在购买闭式冷却塔时，要求制造厂家在外循环水的上水管上加上电磁除垢仪，使水质不易形成硬垢附着在盘管上，以便减少清洗次数。