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空压机冷却器结垢原因分析及清洗

2019-11-06 09:40:12浏览:22 来源:清洗联盟   

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空压机冷却器结垢原因分析及清洗

针对空压机长时间运行会在冷却器中产生水垢,使冷却器堵塞导致进、排气温度升高,空气不能被冷却到预定温度,将严重影响空压机运行效率,分析了屯兰矿空压机房的2ZH10000离心式空压机冷却器结垢的原因,阐述了其清洗原理、清洗溶液的配置浓度、搭建循环清洗冷却器的装置及清洗流程等。通过清洗,除垢效果、腐蚀率等指标均达到了空压机运行要求,确保了空压机的安全经济运转,为该矿井下压风系统的可靠稳定运行提供了保障。

煤电(集团)公司屯兰矿地面压风机房共安装2200m3/min的阿特拉斯·科普柯ZH10000-6-9型离心式无油空压机。在对空压机房的1#ZH10000离心式空压机冷却器进行例行检修维护时,发现其冷却器近1/3的铜管被水垢全部或部分堵塞,但运行时未出现空压机运行异常现象。由于空压机在长时间运行后,会在冷却器中形成水垢,而冷却系统的采热率和散热能力与表面结垢密切相关,当机体散热不及时,压缩空气的进、排温增加,排气温度有时达180℃左右,将使机组整体效率下降,停、开机次数增加,各种零部件使用时间缩短,甚至会造成高低压转子损坏,严重影响机组正常运行[1]。所以,对空压机冷却器及时有效地清洗非常重要。


1、结垢原因分析

空压机冷却器中的冷却水循环使用,冷却器冷却后产生的热水直接进入冷却塔中,起制冷作用的抽风机安装于冷却塔的塔顶,产生的冷风从冷却塔下部抽入,与自上而下的热水进行逆流热交换,被冷却的水流入吸水池,水泵再将冷却后的水送入冷却器中循环使用。循环水和管网工业水是空压机冷却水的两部分来源,正常情况下使用循环水,管网工业水作为循环补充水。这样就造成循环水、补充水硬度较高。通过对冷却器中垢样的分析表明,垢中90%以上为碳酸盐类型结垢,另有部分泥沙和微生物以及铜、铁的腐蚀产物。冷却器结垢均出现在出水管部分,而进水管侧只出现小部分堵塞。结垢的颜色为褐色、质硬,用10MPa的高压水很难将其冲洗掉。从分析可以看出,导致循环水系统结垢、堵塞的主要原因是循环过程中循环冷却水中的CaMg等金属离子与碱性物质发生反应并沉淀、析出造成的。Mg(OH)2↓Ca2++CO2-→CaCO3↓AlO-+CO2+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-,以上反应中生成的Mg(OH)2CaCO3Al(OH)3等沉淀是构成水垢的主要成分,Mg(OH)2Al(OH)3的胶体通过自身凝聚作用与水中悬浮物和泥沙、微生物等沉淀下来。

发生的析出反应为:碳酸钙温度越高,反应结晶越快,越容易析出,可见温度高是造成水垢形成的另一种因素。气体在水中的溶解度会随水温升高而降低(当水温在50℃时水中二氧化碳含量几乎为零),而循环水平均温度在50℃以上,加之循环水在冷却过程中与大气充分接触,加速了二氧化碳的散失,从而无法满足水中碳酸平衡的需要,使碳酸平衡遭到破坏,加速了碳酸钙的析出。析出反应为:Ca2+2HCO3-→CaCO3↓+CO2↑+H2O,过程中也一起沉淀了部分铝盐、镁盐。

2空压机冷却器结垢清洗

尽管日常对循环水的水质管理与设备的运行管理都非常重视,但无法避免空压机冷却器中水垢的产生,所以及时清除冷却系统中的水垢,冷却循环水虽经过处理,但其硬度和杂质不可能完全除去。因此,选择一种最为有效的方法定期对冷却器清洗十分必要。常用的除垢方法有:人工除垢(效果差、效率低、劳动强度大)、机械除垢(对冷却器管壁常会造成损伤)、化学除垢(分为酸洗除垢和碱洗除垢但,腐蚀性较大)

2.1清洗原理

本文针对空压机冷却器材质为黄铜且管壁较薄的特点,采用GJ-04D中性清洗剂配置的清洗溶液进行清洗。原理如下:采用的GJ-04D中性清洗剂主要成分为有机羟酸盐、有机磷酸盐、聚合物、分散剂、黏泥剥离剂和缓蚀剂,其能够破坏水垢中的钙、镁等分子结构,进而将水垢溶解并清除,具螯合清洗和分散清洗作用。配置的清洗溶液基本呈中性,对冷却器无腐蚀作用。因GJ-04D中性清洗剂成份中含有有机缓蚀物质,能与循环冷却水中的铁、铜、锌、铝等多种金属离子形成结合物,形成冷却器保护层,免去了清洗后预膜或钝化处理。药剂浓度的确定

2.2药剂浓度的确定

清洗工作的前提是在保证除垢情况下不对设备本体造成损害,因此,必须考虑以下几个因素:

1)除垢速率与除垢率。药剂的浓度决定了除垢速率,但浓度太大,即反应速率太快易导致垢的大面积剥离,剥离后易导致系统堵塞且出现药剂浪费,而浓度太低,则反应无法进行。为了准确地确定药剂浓度,在清洗前需通过试验确定。将3组试验用的冷却管、铜片置于3种浓度(3%5%7%)的清洗液中分别浸泡6h,发现5%浓度的清洗液能够较平稳地进行反应,既没有出现大颗粒的剥离垢堵塞冷却管的现象,同时又达到了满意的除垢效果。试验证明清洗液在5%浓度时对冷却器管道不会造成阻塞,腐蚀清洗效果较好。

2)腐蚀的控制。因药剂中已考虑腐蚀问题,在药剂中已有添加剂,基本不会造成腐蚀影响,试验黄铜的均匀腐蚀率在5%配置药剂溶液作用下均小于0.01g/m2·h,满足要求。

2.3清洗流程

2.3.1清洗设备的搭建

冷却器清洗设备主要包括:循环泵、循环容器、泵保护控制开关、连接管件、阀门、过滤器等。其中,循环泵采用卧式泵,其具有安装方便、流量大及节能高效的优点;循环容器采用不锈钢材质,其具有便于清洁、不易腐蚀的优点;连接方式采用塑料软管连接,具有连接快速不易腐蚀的优点。搭建的清洗设备原理图见图1

2.3.2清洗过程

将配置好的清洗溶液放置在清洗容器中,冷却器一端接口接塑料管的一端,塑料管另一端接到循环泵出液口;另外1根塑料管一端接到冷却器的另一端,另一端接清洗容器,清洗容器再接循环泵进液口。循环泵、冷却器与清洗容器构成循环清洗回路。循环泵启动后用中性清洗剂溶液进行循环清洗,一般清洗6h左右。若是冬季清洗,可把配置溶液加热到70℃80℃,以加快清洗速度,提高清洗效果。待清洗后排出废液,再用5%的苏打溶液循环清洗10min,最后用清水冲洗干净,待出水口的pH值及浊度达标后停止清洗。空压机冷却器清洗质量要求:除垢率达到95%以上,均匀腐蚀率≤0.01g/m2·h且无点蚀现象。

3、结语

空压机冷却器进行化学循环清洗后,冷却器进出水温差达到7℃,热交换效果明显,空压机运行效率提高。说明搭建的清洗装置,利用GJ-04D中性清洗剂配置的清洗溶液通过循环清洗达到了空压机的运行要求。确保了空压机的安全经济运转,为该矿井下压风系统可靠稳定运行提供了保障。


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