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    天津市英特節能技術有限公司

    TIANJIN INTENT ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD

     

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    位置:中央空調運行維護與保養

    制冷空調化學水處理原理和實施條件

      聶德光  高級工程師


    摘 要:本文概述了制冷和中央空調設備腐蝕,結垢產生的原因,化學水處理技術是國內外行之有效的水處理方法,在制冷和中央空調水系統推廣應用必然會取得良好的經濟效益。
       關鍵詞:結垢、腐蝕、化學水處理、推廣應用
       近十幾年來,改革開放為我國經濟和國力的發展帶來一片生機,國民經濟的發展促進了社會生活和生產條件的改善,對中央空調的需求量日益增大,使我國制冷空調業迅速崛起,形成了一個較大的行業和使用群體。
       然而,多年來實踐證明,要確保一臺中央空調機象生產廠家所說的“機組使用壽命20年”,在水質方面,說明書只談到“水質如達不到要求須作相應的處理”,而如何處理,卻沒有明確的說法。于是多年來,大部分電子水處理器被設計單位選中,作為中央空調水處理設備被安裝在制冷和中央空調循環冷卻水系統中。實踐證明,現在被推廣使用的電子水處理器并沒有顯示出阻垢、緩蝕和殺菌滅藻的作用,而逐步被清理出中央空調水處理市場。那么,在中央空調外循環冷卻水系統和冷凍水及采暖水系統的垢和腐蝕現象是如何產生的呢?
    一、自然界中水是怎樣的?
       水在自然界中大量的存在,比較容易取得,價格便宜。水的物理化學性質穩定,水的潛熱大,這是水成為工業作為冷卻介質或熱載體的重要原因。但自然界中的水并非純凈的物質,因為水是很好的溶劑,當它流過巖石、礦床和土壤時,就會有很多的鹽類溶入其中?諝庵袔雺m埃、有機物及其它們的分解產物,水中生長的物質,都將成為各種各樣的雜質,溶入水中。那么,溶入水中的鹽類和雜質以離子形態存在的有陽離子:Ca2+、Mg2+、Na+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、H+、NH4+等;以陰離子形態存在的有:CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、HSiO3-、F-、H2PO4-、OH-、H2BO3-、HPO42-、HCO3-、NO2-、HS-等;以氣態存在于水中的有:CO2、O2、N2、HN3、SO2、H2S、CH4、H2等;以懸浮物形式存在于水中的有粘土、無機的土壤污物、有機污物、有機廢水、各種微生物;還有以膠體形式存在于水中的SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO2植物色素、生長在水中的各種細菌和藻類。
       人類可利用的淡水資源主要來自地表水(江河水、湖水)和地下水(井水),不同水源、不同地區、周圍的不同環境和不同季節,自然界水中的各類雜質的品種和量有很大的差別。
    二、中央空調中垢是怎樣產生的?
       自然水(地表水)經城市自來水廠處理后,絕大部分的懸浮物、膠體性雜質基本被清出水體,而溶于水中的陽離子和氣體,仍存在于水中。這樣的水作為補充水加入中央空調外循環冷卻水系統中,經熱交換器進行熱交換后,水溫提高,經涼水塔曝氣純水被蒸發出去循環水逐漸被濃縮,水中二氧化碳的含量與碳酸鹽硬度之間的平衡關系被破壞:
    Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2十H2O
    Mg2++2HCO3- Mg(OH)2 +2CO2
    而碳酸鹽在水中的溶解度隨著水溫的升高而降低,當水中碳酸鹽由水中析出沉積在換熱器水側表面時,這就形成了垢。垢的生成將影響熱交換的正常進行,造成中央空調制冷能力下降,電耗量增加。
    三、中央空調系統中設備腐蝕的原因
       前面在介紹自然界中的水中含有的陰離子屬于腐蝕性介質。另外,水中的溶解氧的存在,它在水側金屬表面形成氧的濃差,產生電化學腐蝕。如果水中還含有其它陰離子如氯離子、硫酸根離子都會造成金屬的腐蝕,如果水系統中有不銹鋼材料,水中存有高濃度的氯離子時將造成了不銹鋼的局部腐蝕,嚴重的點蝕可造成設備穿孔。腐蝕過程可表示為:
              Fe Fe 2++2e
              1/2O2 +H2O+2e 2OH-
              Fe2+ +2OH- Fe(OH)2
    氫氧化亞鐵極易氧化成紅棕色的鐵銹,這就是冷凍水出現紅水的主要原因。
       在循環水系統中,菌藻的滋生和死亡,與水中機械雜質混合成為粘泥如附著在管道和換熱器表面將同垢一樣影響熱傳導,同時給厭氧菌造成了生存的空間,將以鐵為營養源加速設備的腐蝕進程。反應如下:
              SO42- + 8H+ + 8e S2- + 4H2O + 能量(供細菌生存用)
              Fe2- + S2- FeS 黑色帶臭味的腐蝕產物
              Fe2- 細菌 Fe3+ +能量(供細菌生存用)
    在中央空調的冷凍水系統,人們為了防止垢的產生,多采用軟化水,但軟化水中仍含有溶解氧,而且系統中還會不斷溶解入空氣這是造成冷凍水系統遭到腐蝕的原因。
    四、在中央空調水系統采用化學水處理技術的必要性
       我國從1974年就開始了循環冷卻水處理技術的研究和水處理藥劑的開發工作。近三十年來,循環冷卻水化學水處理技術廣泛應用于化肥、石油化工、冶金、電力、輕工、制藥、制冷和中央空調等各領域,開發出的水處理劑單劑品種多達60多個,廣泛應用于各種水質、工藝和設備材質,己取得了很好的應用成果。這些應用經驗用于制冷和中央空調水系統能很好的滿足控制金屬設備腐蝕和因結垢而降低熱交換效果的要求;瘜W水處理工藝為:首先在設備水側清潔表面進行預膜處理,使金屬表面生成一層致密的無機沉積膜,使水中溶解氧、氯根等腐蝕性介質不能與金屬表面接觸,從而達到控制金屬腐蝕的目的。由于水的沖刷或水中懸浮物粒子磨損設備表面,都會局部破壞預膜表面,會使腐蝕發生。所以,在循環冷卻水中都要投加一定量的緩蝕劑。起到不斷修復膜面,從而達到控制設備腐蝕的目的。
       另外,向循環水中投加阻垢劑、阻垢分散劑,可以與水中的鈣、鎂等陽離子起到螯合作用,從而阻止垢的生成,確保換熱器熱交換的順利進行。向水中投加氧化型和非氧化型殺菌滅藻劑,可起到控制循環水中菌藻滋生,即可以保護設備不被腐蝕,又可以防止因粘泥的附著而使換熱器換熱能力下降及管道水流速和流量降低,而造成制冷和中央空調制冷能力降低。
       實踐證明,循環冷卻水的化學處理技術和相應的藥劑能很好的維護制冷和中央空調生產裝置和管線長周期穩定運行。同時,水處理藥劑的投加、可以使水中的溶解鹽兩倍、三倍于原水的濃度存在于水系統,在阻垢、緩蝕方面得到很好的控制,生產裝置即能長周期穩定運行。節省了大量補充水、又減少了設備維修、更換投入的資金,具有很好的經濟效益、環境效益和社會效益。
    五、中央空調化學水處理社會具備的條件
       循環冷卻水處理技術和開發的藥劑國內有幾十個單劑品種,可根據補充水水質、設備材質和生產工藝配制性能各異的藥劑來滿足用戶的需要。
       ◆對循環冷卻水運行中的有關化學、儀器分析、經多年的研究、應用、改進己有成套的儀器、設備、化學分析方法、試劑配制方法等成熟技術提供用戶使用。
       ◆可提供配套的水處理加藥設備,也可以提供具有水質檢測、自動補水、自動排污、自動加藥的全自動加藥控制設備。
       ◆社會已有一支能為用戶提供水處理配方設計、技術指導、技術培訓和現場技術服務的隊伍,用戶可委托服務單位提供適宜的藥劑,也可以委托服務單位作全程技術服務,他們會為用戶提供滿意的技術服務。
       ◆國內水處理技術刊物有“工業水處理”、“制冷與空調”、“供熱制冷”、“國外水處理”等雜志可提供新技術信息、技術交流,廣大用戶可從刊物中獲得相應的信息,提高自身的水處理水平,具有廣泛的社會效益。
       ◆國外循環冷卻水化學處理技術的發展己走過了五十多個年頭,我國只用了不到三十年的時間,在水處理技術方面與國外已沒什么差距。水處理藥劑品種和性能方面已形成了一套具有我國特色、原材料立足國內、物美價廉的系列產品。這些藥劑己在我國大型工業上應用得心應手,在這樣的基礎上,在制冷、中央空調領域應用應該是勢在必行的事情。解除顧慮、增加水處理知識,接受“新”事物在制冷空調界應該是不難解決的問題!
       化學水處理技術在制冷空調領域的使用會在節水、節能、提高制冷效果、確保設備使用壽命等方面必將獲得良好的經濟、環境和社會效益。


     

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