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      淺析冷水機組運行中冷卻水系統(tǒng)的重要性

      2017-03-20 19:23:51蔣雪冬
      中國新技術新產品 2017年5期
      關鍵詞:冷水機組冷卻塔冷卻水

      蔣雪冬

      摘 要:在中央空調系統(tǒng)中,冷卻水的溫度、水質直接影響冷水機組的運行工況和制冷效率。保證冷卻水的水質,冷卻塔的冷卻度至關重要。同時做好對水質的保證以及冷卻塔的正確操作使用,使冷水機組在正常工況下運行,也達到節(jié)能、降耗提高使用壽命的目的。本文重點論述了實際工作中冷卻水系統(tǒng)的運行,操作及水質保持等。

      關鍵詞:冷水機組;冷卻塔;冷卻水

      中圖分類號:TU831 文獻標識碼:A

      隨著城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展和人民生活水平的普遍提高,中央空調得到廣泛的應用,操作人員要了解機組的工作原理和適應機組特點的操作程序。如冷水機組吸收的熱量,通過冷卻水經循環(huán)泵至冷塔散發(fā);通常情況下冷卻水溫度的要求是進水溫度為32℃,出水溫度為37℃;在冷卻水定值流量下,冷卻塔的冷卻度決定了冷卻水的溫度(不會低于環(huán)境濕球溫度);水質的質量對冷凝器換熱有著重要影響,因此保證冷水機組的高效、安全運行,是每位操作及管理人員的重要職責。

      一、現(xiàn)有冷卻塔系統(tǒng)的操作及改進方案

      冷卻塔雖然是中央空調系統(tǒng)中的附屬設備,但它卻擔負著向大氣中散發(fā)整個系統(tǒng)所吸收的總熱量的重要任務,對冷卻塔的操作正確與否,直接關系到冷水機組的制冷效果和節(jié)能,冷卻塔對冷卻水的降溫功能受室外空氣、環(huán)境濕球溫度的影響,所以需要采取一些調節(jié)措施。

      1.冷卻塔的操作及風機的自控調節(jié)

      冷卻塔為多臺并聯(lián)配置,冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔,根據(jù)設計來匹配為一對一正常運行。夏季冷水機組運行時,自控轉為夏季模式,主機負荷大,溫度高,采用一機雙塔四風機自控運行的狀態(tài)。下面以AB兩臺冷卻塔為例:

      設冷卻水滿足68.6kPa,壓力降流量為120kg/s,AB兩臺冷卻塔同時工作,理論上進出AB塔的流量各為60kg/s,冷卻塔出水達到設定溫度28℃時,A塔雙風機啟動,由于B塔60kg/s的冷卻水未被冷卻(約80%為蒸發(fā)冷卻),B塔未被冷卻的60kg/s的水,與A塔被冷卻的60kg/s的水混合后進入冷凝器,其水溫比單獨開A塔(指關閉B塔流水,120kg/s全部從A塔進入)要高2℃左右,這樣,在A塔的冷卻度未達到理想的冷卻水的溫度下,冷卻塔出水溫度達到30℃時,B塔雙風機啟動運行,達到冷卻塔出水溫度27℃時,B塔雙風機停止運行(冷水機組24小時運行,上述現(xiàn)象晚間明顯),如上運行模式,B塔風機啟停頻繁,冷凝溫度在3℃左右頻繁波動,冷卻塔進出水電動閥門未進入自控系統(tǒng),但可遠程手動控制,隨風機的啟停開關水閥可對上述問題有所緩解,但會出現(xiàn)塔盤水位不正常,開啟不及時現(xiàn)象。

      根據(jù)現(xiàn)有條件,自控與遠程手動相結合,合理調整冷卻塔臺數(shù)及風機的啟停;加裝變頻設備,使冷塔不以加減風機臺數(shù)調溫,而是以風機的轉數(shù)的調節(jié)得以理想的水溫;目前的微電腦控制,只能控制機組的正常運行,起安全保護作用,方便操作,哪個控制冷凍水、冷卻水的流量和壓力降,不能為機組提供最佳、最節(jié)能的運行條件,由于人們對自控的依賴,忽略了根據(jù)工況的手動調節(jié),人為地增加了機組的運行費用。

      2.冷卻塔空氣的循環(huán)流動

      由于環(huán)保意識的增強,對消聲降噪的要求提高,冷塔安裝環(huán)境的局限,部分冷卻塔加裝吸音板已達到降低噪聲的作用,使冷卻塔通風量不足,環(huán)境濕球溫度提高,以某博物館為例:冷卻塔(逆流引風式)安裝在樓體南側頂部一凹面內,東西北據(jù)墻體兩米,南面為開放通風,此安裝位置已降低了冷卻度,由于噪聲原因,南門加裝吸音導風板,頂部密封,在通風筒上部加裝吸音導風板,問題只有在動起來才能看見?致使空氣循環(huán)流動不暢,吸風量不足,排風阻力加大,吸排空氣短路,熱風在循環(huán),冷凝溫度提高3℃左右,使冷水機組偏離運行工況,冷凝溫度對理論制冷循環(huán)制冷系數(shù)的影響見表1。

      3.冷水機組的熱交換過程

      冷水機組熱交換有4個過程:

      ①冷凍水與用冷場合的空氣的熱交換。

      ②冷凍水與機組蒸發(fā)器內制冷劑的熱交換。

      ③冷卻水與冷凝器制冷劑的熱交換。

      ④冷卻水在冷卻塔與空氣的熱交換。

      這些交換過程都離不開水的循環(huán),可見水在冷水機組工作中的重要性。

      二、冷卻水進行水質處理的意義

      1.中央空調循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的特點

      冷卻水在循環(huán)使用過程中不斷蒸發(fā)濃縮,含鹽量不斷上升,為了不使含鹽量無限制地升高,必須放掉一部分冷卻水,同時補入新鮮水,前者稱之為排污,后者稱之為補水。含鹽量上升后極易在熱交換器的水側形成水垢,垢的形成不僅使傳熱效率下降,制冷負荷增大,還會形成垢下腐蝕,造成水電浪費和縮短機組使用壽命。冷卻水系統(tǒng)的另一個特點是保有水量小,極易濃縮,如掌握不好排污量和補水量,濃縮倍數(shù)波動較大,難以保證水處理效果。

      2.中央空調冷卻采用敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)存在的弊端

      冷卻水可以不斷地循環(huán)使用,這雖然節(jié)約了水資源,但是它也存在一些弊端,主要有以下3點:

      2.1 設備的結垢

      無論是蒸發(fā)器還是冷凝器,吸收器,在使用一段時間以后,管壁上都會出現(xiàn)一層污垢,如果嚴重的話,就會影響到制冷的效果。如果發(fā)生在蒸發(fā)器銅管,會造成冷水溫度將不下來。如果發(fā)生在冷凝器銅管,會影響冷劑水的生成。如果發(fā)生在吸收器銅管,會影響濃溶液吸收水蒸氣的效果。總之無論發(fā)生在哪個部位都會影響到制冷的效果。而實際上往往不會只發(fā)生再某個部位,幾個地方同時出現(xiàn),這樣影響就更大了。污垢通常用污垢系數(shù)來度量,污垢系數(shù)越大,則熱阻越大,傳熱性能越差,機組制冷量越低。解決這個問題的辦法一是根據(jù)水質定期加藥,以此達到減緩水垢形成的目的。二是增加軟化水的設備,去除水中的鈣鎂離子及硫酸根等,減小水的硬度,達到減緩水垢形成的目的。三是定期檢查各個部位水垢形成的情況,然后采取物理或化學方法祛除水垢。以上幾種方法單獨或配合使用,均能達到一定的效果,提升直燃機組的制冷能力,污垢系數(shù)對制冷量的影響見表2。

      2.2 金屬的腐蝕

      冷卻水在循環(huán)運行過程中對機組,管壁有一個沖刷腐蝕;冷卻水通過冷卻塔自上往下散熱降溫水時;冷卻水和空氣充分接觸,水中的溶解氧已達到飽和狀態(tài),在碳鋼表面形成許多腐蝕微電池,因為微電池中陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。另外,隨著系統(tǒng)水的濃縮,鹽分的增大,對機組及換熱器管壁也會造成應力腐蝕。

      2.3 菌類、藻類及黏泥對設備的腐蝕

      在敞開式循環(huán)冷卻水中由于有充足的溶解氧、足夠的有機物和無機鹽,溫度一般都在25℃~40℃左右,這些有利的條件很適合一些藻類、菌類的繁殖生長。它們的滋生會產生生物垢黏泥。這些黏泥附著不但會使機器組散熱的效率降低,而且會堵塞設備,更為甚者對機組產生點蝕,導致設備穿孔。

      3.空調水處理投藥的必要性

      空調水處理投藥的必要性主要有以下3點:

      其一是延長管線和設備的使用壽命。如果在主要管線和設備上發(fā)生泄漏時,或在敷設管道上發(fā)生了泄漏,更換維修,不但要花費較大的費用,而且在實施時存在許多困難,空調系統(tǒng)水處理的必要性就在于使管線和設備達到設計的使用壽命。

      其二是節(jié)能。當結垢和腐蝕產生繡垢堆積物,都會導致散熱效率下降,為達到設定效果,必須加大能量消耗,同時還會造成縮短設備的使用壽命。在敞開式循環(huán)水系統(tǒng)中,采用水處理投藥技術還會節(jié)省大量的補充水。

      其三是創(chuàng)造穩(wěn)定舒適的工作和生活環(huán)境,保證中央空調系統(tǒng)穩(wěn)定正常運行。

      4.冷卻水的藥劑濃縮度控制穩(wěn)定的重要性

      冷卻水中緩蝕阻垢劑濃度的穩(wěn)定性是確保冷卻水投藥水處理效果的一個重要因素,藥劑濃度控制得不穩(wěn)定,表現(xiàn)為日常監(jiān)測冷卻水中的藥劑含量過低,或者過高。

      4.1 藥劑濃度過低

      冷卻水的藥劑濃度過低,在藥劑與冷卻水中的結垢因子發(fā)生洛合反應后,出現(xiàn)反應后剩余的結垢因子繼續(xù)游離于冷卻水中,在冷卻系統(tǒng)局部溫度較高(如換熱器中),結垢因子容易析出成水垢,附著在換熱器內表面,影響機組的換熱器效果。

      4.2 藥劑濃度過高

      冷卻水的藥劑濃度過高,與結垢因子發(fā)生洛合反應后,剩余的藥劑易發(fā)生水解反應,使藥劑的緩蝕能力降低,阻垢作用消食,且易與水中的陽離子生成磷酸垢。同時,冷卻水中含大量的磷物質,相當于為水中的微生物提供豐富的營養(yǎng)物質,使冷卻水容易滋生細菌、藻類。

      鑒于以上兩點,我們在進行投藥水處理時,投加緩蝕阻垢劑,必須定期監(jiān)測水中的藥劑濃度,發(fā)現(xiàn)藥劑含量不再控制范圍內時,及時做出調整,確保水處理達到最佳效果。

      結論

      通過對中央空調冷卻水水質的保證及冷卻塔水溫的實時調節(jié),管理人員要加強空調制冷理論和實際操作經驗的學習和提高,以保證機組的正常運行和設備的使用效率,特別是對于國外進口的中央空調設備,由于自動化程度高,容易使人產生錯覺,似乎有微電腦控制中心控制,只要按按電鈕就可以順利操作,從而忽視了節(jié)能操作技術的學習和提高,這應引起充分的重視。

      參考文獻

      [1]金熙,等.工業(yè)水處理技術問答及常用數(shù)據(jù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,1997:274-290.

      [2]齊冬子.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學處理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001,8-10,169-181,212.

      [3]何耀東.空調用溴化鋰吸收式制冷機[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1996.

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