胶球自动在线清洗技术, 最早于1927年美国人Henry F.Schmidt发明, 最早用于美国费城的西屋电厂的凝汽器的换热管连续清洗[1]。近几年, 自动在线胶球清洗逐步在民用建筑冷水机组换热管的清洗技术中崭露头角, 下面就自动在线胶球清洗装置在应对冷水机组循环水水污染问题、装置组成及工作原理、安装注意事项、实际运行效果等方面进行介绍, 相互交流学习。
一、冷水机组运行面临的水污染问题
中央空调冷水机组冷却水系统是开式循环回路, 相对于有着全程处理的蒸发器冷冻水系统一侧来说, 有着先天不足的弊端, 由于一般采用自来水补充冷却水, 与空气接触进行热交换、蒸发浓缩等因素, 造成水质不稳定, 产生和累计大量水垢、污物、微生物, 在冷凝器的换热管表面形成污垢 (见表1-1) , 产生污垢热阻, 引起制冷剂的冷凝温度与冷却水出口温度之差增大, 冷水机组制冷效率下降。
传统解决污垢的方案多是化学水处理+周期机械捅刷来处理冷凝管内部沉积的大量污垢粘泥, 即使是这样的处理方式, 也避免不了长期运行带来的周期性端差、能耗的增加, 如图1-1所示可以看出传统污垢解决方法与COP (耗能) 的关系:
二、自动在线胶球清洗装置的组成及工作原理
1、自动在线胶球清洗装置的组成
自动在线胶球清洗装置主要由胶球泵、控制箱、远程监测、温度传感器、胶球、管路、捕球器、集散过滤器等组成。
2、工作原理
其工作原理如图2-1所示, 胶球泵出水压头将胶球推入冷凝器中, 胶球依靠水压差擦洗掉换热管内壁的污垢, 在冷却水出口端通过捕球器回收胶球至发球机形成一个清洗循环, 通过PLC微电脑控制程序设置清洗频率和次数, 达到自动在线清洗功能。
三、安装注意事项
1) 根据安装示意图及现场情况确定发球机、收球器、水流开关及各管线的安装位置。
2) 确定供电箱、配电箱及各电气的走线布局。
3) 划定施工作业区域, 物品摆放位置并作出明显指示标识。
4) 胶球泵进出口应尽量减小阻力, 胶球泵的入口标高应尽量降低, 最好是低于收球网的胶球引出口标高, 避免发生气蚀的可能性。收球接口与捕球器接口之间以及发球机发球接口与冷却水进水管之间的连接管路应尽量短, 如因安装位置等原因管路过长, 应在原来的基础上将管径放大1号。
5) 用来隔断胶球泵与冷却水总管的蝶阀组, 应安装在所有元器件之前, 尽量靠近冷却水管。
6) 扑球器安装在冷却水的出水管上, 冷却水管所配的阀门应安装在捕球器上端, 以方便捕球器检修。
7) 水流开关提供信号给胶球泵, 应水平或者垂直安装在冷却水进、出水管上, 如因安装位置所限, 也可安装在冷却水出水管上, 离弯头的位置≥30cm, 确保水流开关能够提供一个稳定的信号 (安装时注意水流方向) , 或选择压差控制器或主机提供开机启动的无源接点信号。
四、调试与运行要点
对于新系统, 在设备正式启动前, 必须冲洗、清理干净整个管道系统 (包含过滤器) , 施工要严格按照国际标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2017:9.2.2第四条和9.30.10第三条的相关规定。
对于改造系统, 要仔细勘察现场情况, 系统布置要做到结构紧凑, 胶球管路短直、流畅, 去除管路死角, 减少系统的阻力损失[2]。在设备启动前, 需彻底清理换热管内壁的污垢。对于机械捅刷无法清理的污垢, 要采用化学清洗的方法, 在进行机械捅刷, 以保证换热管内壁清洁如新。
新胶球使用前应浸泡24小时, 待胶球完全浸没到水里后, 方可投入使用, 以防止胶球投入清洗是积存在冷凝器顶部, 无法收集。胶球清洗装置至少每天投用一次, 每次投用60分钟, 收球60分钟。在确保收球率的前提下, 收球时间可以改为30分钟, 可视实际情况灵活增加和减少时间。
定期检查、排出积聚在冷凝器水室顶部的空气, 避免形成涡流区, 导致胶球在涡流区内回旋, 难以进入冷却水管和流出冷凝器出口水室, 最终影响收球率。另外, 为确保集散过滤器 (二次过滤器) 的性能, 通过加药处理来控制冷凝器中藻生物的数量, 避免藻生物过多, 干扰或阻止胶球进入盘管。
五、应用效果与经济性分析
1、应用效果
自动在线清洗装置从本质上讲使冷水机组冷凝器 (蒸发器) 始终处于较高的洁净状态, 如图5-1所示, 维持了较低的污垢热阻值, 从而保持冷水机组较低的温度端差, 也就了冷凝温度, 从而提高了冷水机组的运行效率。
2、经济分析
以2台1200冷顿的开利冷水机组的中央空调分析, 压缩机功率均为1486KW, 机组运行时间为4个月计算。我们以节能10%计, 平均负荷按80%计算, 每天运行12小时, 以每月30天, 电费每度为1.28元进行计算。则全年可节约电费为:1486 k W×80%×1小时×1.28元/度×10%×12小时×30天×4个月≈22万元。
此外, 如采用化学清洗冷水机组, 以每年两次清洗进行计算, 一次按3万元, 则合计全年可用6万元清洗, 则安装自动在线胶球清洗装置全年可产生约为22万元的经济效益, 则可以在短时间内即可完全回收设备的全部投资成本。
四、结论
正是由于在线胶球清洗装置能始终保持冷凝器内壁洁净, 换热效率最高, 冷水机组制冷效率最高, 降低能耗, 国家也在推广使用“中央空调冷凝器自动在线清洗技术和装置”, 但它并不能完全取代化学水处理的缓蚀和杀菌灭藻的作用, 所以, 安装胶球自动在线清洗装置时还必须按国家有关标准进行化学水处理, 但是可以提高浓缩倍数, 不仅节水还能够减少含化学药剂浓水的排放量。
摘要：随着中国经济经历了高速的发展, 中央空调冷水机组在民用建筑中的应用日益增多, 而冷水机组内部的水污染已经成为影响的顽疾之一。目前传统化学水处理+周期机械捅刷解决污垢的方案, 无法从结果上保证冷水机组的高效运行, 这就需要一套能够及时擦洗掉换热管壁上成形初期的污垢沉积物的一站式装置来改善冷水机组的运行效率。
关键词：冷凝器,胶球清洗装置,污垢,能耗,浓缩
参考文献
[1] 何乃昌, 王志慧, 杨小青.一种新型胶球清洗装置系统设计[J].机械研究与应用, 2014, 27 (3) :78-79.
[2] 孙华熙.浅谈胶球清洗系统的运行与改造[J].大众科技, 2012, 14 (3) :132-133.