空压机冷却器水垢的化学清洗

空压机冷却器水垢的化学清洗

空压机是机械制造行业中提供压缩空气的动力设备，也是船舶制造工艺中打磨、喷涂工序必需的配套设备。泰州口岸船舶有限公司共有两个空压站7台180m3/min离心式空压机和4台40m3/min螺杆式空压机。空压机正常运行与否关系到船舶建造的质量和进度，设备的正常维护至关重要。空压机的冷却采用水池—水泵—空压机冷却器—冷却塔—水池的闭式循环冷却水系统。空压站循环水系统是提供空压机冷却水的辅助系统。冷却使用后的热水由系统余压直接进入冷却塔，通过冷却塔上部的旋转布水器均匀地将热水喷洒在填料上。塔顶装有抽风机，不断将冷风从冷却塔下部抽入，与自上而下的热水进行流逆热交换，使空气温度上升，水温下降，从冷却塔出来的水直接进入水泵吸水池，通过水泵将冷却水送入空压机冷却使用。使用后的水再进入冷却塔，不断循环使用。空压机长期运行后，其冷却器铜管内壁产生水垢并逐渐加厚，结垢严重时甚至堵塞管道，严重影响冷却效果和换热效率并引起压缩空气高温警报。因此及时对冷却器工况进行检查并清除水垢，对空压机的正常运行显得十分重要。

1、水垢成因及成分分析

循环冷却系统中的水池中的水源和补水是通过外接市供自来水完成的，由于自来水没有进行软化处理，含有大量的盐类物质。由于压缩空气的冷却是通过与水的冷热交换带走压缩热完成的，回水温度的升高，使得其中所溶解的重碳酸盐浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态，或者在经过冷却器传热表面使水温升高时，水中盐分溶解平衡遭到破坏，会发生下列反应即水垢的生成:Ca(HCO3)CaCO3↓+CO2↑+H2O。另外，在高温的条件下，循环水中大量的Ca2+、Mg2+与OH-、CO2-发生反应，形成沉淀:Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓，Ca2++CO2-→CaCO3↓，上述反应生成的CaCO3等水垢析出后沉积在冷却器的传热表面，形成一层硬垢，导热性能很差，严重影响换热效率。

根据以上对水质和冷却器工况的分析，决定了冷却器污垢是以盐垢成分为主的，同时掺杂了生物黏泥以及油污等其它成分。对冷却器铜管内壁的结垢进行了取样。由于各地水质及环境的差异，以及空压机安装条件和运行工况的不同，冷却器中水垢的成分可能略有不同。

2、空压机冷却器清洗方法的选择比较

根据对垢样的分析得知，结垢主要为碳酸盐等盐垢，另有部分泥沙和微生物以及铜、铁的腐蚀产物。以前的实践中，借助物理的方法将力作用于冷却器或换热管内壁上，使污垢脱离内壁，达到清洗的目的。常用的物理清洗方法有:液体冲洗、气体吹扫、机械清理等。针对换热管较长的情况，采取先疏通后去污的思路，采用了(铜管+钻头+毛刷+手枪钻)的机械清洗方式。由于冷却器的材质为黄铜且管壁较薄，直接用外力对吸附沉积在铜管内壁的盐垢进行清除时，较易造成对铜管的机械损坏;且难以彻底清理，费时长、效果差。实践中，针对物理除垢缺点、结垢成分的分析，采用化学的方法对碳酸盐等盐垢进行循环清洗除垢。利用药剂溶于水后产生的阴离子，结合水垢中Ca2+、Mg2+等阳离子，产生可溶于水的络合离子，使垢溶于水，从而达到除垢的目的。同时，由于药剂中的特有的添加剂的作用，使药剂的阴离子不络合单质金属，因此它不对系统中的管道及设备产生腐蚀作用，达到缓蚀的目的。对于表层泥沙和微生物等垢类，在药液循环化学清洗的同时，可利用药液清洗过程中药液冲洗的外力作用将其去除。

对于小型的冷却器，可将冷却器芯拆下停车维护，进行化学浸泡清洗。这种方法除垢彻底、效果好。对于大型的冷却器，停车维护时，无需拆下冷却器本体，通过改接冷却器相关的进出口循环管道，利用专有设备进行循环清洗。这种方法操作灵活，方便快捷，时间短，对生产的影响较小。

3、清洗工艺说明

3.1清水冲洗

在连接好相关管道建立好循环系统后，启动循环泵，利用清水的压力和流量尽可能冲洗掉冷却器铜管中表层疏松的泥沙、微生物及腐蚀物等污垢，达到节约药剂、降低清洗成本的目的，并为后续的化学清洗创造条件。

3.2清洗除垢

在循环清洗系统加入适量的的除垢清洗剂，通过化学反应将附着在铜管内壁上的碳酸盐等盐垢分解，产生可溶于水的化合物，并最终随废水排出，还原成清洁的金属表面。实际操作中可选用含有缓蚀剂的复合型高效除垢清洗剂，以便更好地保护金属表面，防止氧化锈蚀。

3.3水质稳定处理

冷却器清洗过程完成后，应在循环冷却水系统中加入阻垢缓蚀剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂等水质稳定剂，在金属表面形成保护预膜，降低金属材质生锈速率，抑制水中菌藻滋生，防止钙、镁盐结垢沉积，以达到减少冷却器清洗频度，延长其使用寿命之目的。加药进行稳定处理后的循环水质必须符合GB50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》，其中:碳钢腐蚀率≤0.075mm/a;铜腐蚀率≤0.005mm/a;异养细菌总数≤5×105个/mL。

4、清洗操作步骤

1)关闭冷却器上进出口管道相关阀门，使其与原有循环冷却水系统脱开，连接循环清洗设备与冷却器的进出口管道，组成一个小的闭式循环系统。检查确认所有管道阀门正确的启闭状态。

2)在清洗设备容器内注入适量的水，接通电源试开循环泵，确认电机正确转向和各连接处无泄漏后，继续冲洗，尽可能去除冷却器中泥沙和微生物以及铜、铁的腐蚀产物等疏松的表层污垢，为下一步的化学清洗做好准备工作。

3)选用恰当的除垢清洗剂，并确定浓度配比。通过对水垢的成分分析及选择的化学清洗方法，选用天津华阳恩赛有限公司的奥克斯98(TRADI-TION)高效除垢剂进行化学清洗。该除垢剂使用安全，含有特殊缓蚀剂成分，可有效阻缓清洗时药剂对冷却器的金属材料的腐蚀，适用于精密冷却器及水系统的除垢。根据冷却器的结垢程度选择除垢剂的稀释比例，如果药液浓度配比过高，会因反应速度太快造成水垢的大面积剥落并堵塞铜管;如果药液浓度配比过低，则除垢效果不明显。清洗初期，可先加入小剂量除垢剂，观察清洗液气泡产生的速度并逐渐继续加入直至有大量所泡产生。

4)启动清洗设备对冷却器进行清洗。在清洗循环建立的初始，循环水箱的药液中有大量气体冒出，说明水垢中的CaCO3和MgCO3与清洗液发生了反应，生成了CO2等气体。每隔(20～30)min检测pH。如pH大于1，还需补加适量的第奥克斯98，一直使pH保持在1以下。当清洗液pH基本维持稳定在1以下，且清洗液中无CO2气泡逸出，说明除垢已经完成，此时可以排出废液并作妥善处理。

5)在清洗设备容器内再次注入适量的清水，对清洗设备和冷却器及相关管道进行二次汰洗，以去除残留的化学成分。汰洗后拆除清洗机并恢复连接冷却器的循环冷却水管道。

5、清洗效果

冷却器清洗后，目测冷却器管壁内部光滑，无白色或黄色结垢。空压机试车运行结果表明，冷却器换热效率有所提升，排气温度明显下降至允许范围内(不超过46℃)，达到了清洗除垢的预期目的。清洗前后冷却器如表2。注:表中参数是在空压机运行2h后测定的，清洗前后冷却器的排气温度都是在环境温度约为25℃左右的条件下测得的。实践中，应根据冷却水的水质情况、空压机运行时间及气温变化等因素综合考虑冷却器清洗时间和频度，以确保空压机的正常运行。一般来说，空压机冷却器每年至少进行一到两次的清洗，特别是夏季前要进行一次必要的清洗，以避免因冷却器结垢严重、空压机超温停机对生产造成影响。

6、结束语

实践表明，化学清洗除垢的方法，具有清洗效率高、效果好、操作简便、劳动强度小等优点。及时清除压缩机冷却器中的水垢，对于降低空压机运行能耗，提高运行经济性等方面都有重要的作用。但化学清洗必须经过充分论证和科学分析，合理选择药剂并确保安全使用。及时的化学清洗是必要的，但长期的水质稳定处理与维护更是十分重要的。有条件的生产单位更应从改善水质的源头做起，降低冷却水质的硬度和浊度，尽量使用软化水，从而从根本上减少和改善包括冷却器在内的循环冷却水系统的结垢现象。