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天津市英特节能技术有限公司TIANJIN INTENT ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD

 

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位置:中央空调运行维护与保养

制冷空调化学水处理原理和实施条件

  聂德光  高级工程师


摘 要:本文概述了制冷和中央空调设备腐蚀,结垢产生的原因,化学水处理技术是国内外行之有效的水处理方法,在制冷和中央空调水系统推广应用必然会取得良好的经济效益。
   关键词:结垢、腐蚀、化学水处理、推广应用
   近十几年来,改革开放为我国经济和国力的发展带来一片生机,国民经济的发展促进了社会生活和生产条件的改善,对中央空调的需求量日益增大,使我国制冷空调业迅速崛起,形成了一个较大的行业和使用群体。
   然而,多年来实践证明,要确保一台中央空调机象生产厂家所说的“机组使用寿命20年”,在水质方面,说明书只谈到“水质如达不到要求须作相应的处理”,而如何处理,却没有明确的说法。于是多年来,大部分电子水处理器被设计单位选中,作为中央空调水处理设备被安装在制冷和中央空调循环冷却水系统中。实践证明,现在被推广使用的电子水处理器并没有显示出阻垢、缓蚀和杀菌灭藻的作用,而逐步被清理出中央空调水处理市场。那么,在中央空调外循环冷却水系统和冷冻水及采暖水系统的垢和腐蚀现象是如何产生的呢?
一、自然界中水是怎样的?
   水在自然界中大量的存在,比较容易取得,价格便宜。水的物理化学性质稳定,水的潜热大,这是水成为工业首选作为冷却介质或热载体的重要原因。但自然界中的水并非纯净的物质,因为水是很好的溶剂,当它流过岩石、矿床和土壤时,就会有很多的盐类溶入其中。空气中带入尘埃、有机物及其它们的分解产物,水中生长的物质,都将成为各种各样的杂质,溶入水中。那么,溶入水中的盐类和杂质以离子形态存在的有阳离子:Ca2+、Mg2+、Na+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、H+、NH4+等;以阴离子形态存在的有:CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、HSiO3-、F-、H2PO4-、OH-、H2BO3-、HPO42-、HCO3-、NO2-、HS-等;以气态存在于水中的有:CO2、O2、N2、HN3、SO2、H2S、CH4、H2等;以悬浮物形式存在于水中的有粘土、无机的土壤污物、有机污物、有机废水、各种微生物;还有以胶体形式存在于水中的SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO2植物色素、生长在水中的各种细菌和藻类。
   人类可利用的淡水资源主要来自地表水(江河水、湖水)和地下水(井水),不同水源、不同地区、周围的不同环境和不同季节,自然界水中的各类杂质的品种和量有很大的差别。
二、中央空调中垢是怎样产生的?
   自然水(地表水)经城市自来水厂处理后,绝大部分的悬浮物、胶体性杂质基本被清出水体,而溶于水中的阳离子和气体,仍存在于水中。这样的水作为补充水加入中央空调外循环冷却水系统中,经热交换器进行热交换后,水温提高,经凉水塔曝气纯水被蒸发出去循环水逐渐被浓缩,水中二氧化碳的含量与碳酸盐硬度之间的平衡关系被破坏:
Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2十H2O
Mg2++2HCO3- Mg(OH)2 +2CO2
而碳酸盐在水中的溶解度随着水温的升高而降低,当水中碳酸盐由水中析出沉积在换热器水侧表面时,这就形成了垢。垢的生成将影响热交换的正常进行,造成中央空调制冷能力下降,电耗量增加。
三、中央空调系统中设备腐蚀的原因
   前面在介绍自然界中的水中含有的阴离子属于腐蚀性介质。另外,水中的溶解氧的存在,它在水侧金属表面形成氧的浓差,产生电化学腐蚀。如果水中还含有其它阴离子如氯离子、硫酸根离子都会造成金属的腐蚀,如果水系统中有不锈钢材料,水中存有高浓度的氯离子时将造成了不锈钢的局部腐蚀,严重的点蚀可造成设备穿孔。腐蚀过程可表示为:
          Fe Fe 2++2e
          1/2O2 +H2O+2e 2OH-
          Fe2+ +2OH- Fe(OH)2
氢氧化亚铁极易氧化成红棕色的铁锈,这就是冷冻水出现红水的主要原因。
   在循环水系统中,菌藻的滋生和死亡,与水中机械杂质混合成为粘泥如附着在管道和换热器表面将同垢一样影响热传导,同时给厌氧菌造成了生存的空间,将以铁为营养源加速设备的腐蚀进程。反应如下:
          SO42- + 8H+ + 8e S2- + 4H2O + 能量(供细菌生存用)
          Fe2- + S2- FeS 黑色带臭味的腐蚀产物
          Fe2- 细菌 Fe3+ +能量(供细菌生存用)
在中央空调的冷冻水系统,人们为了防止垢的产生,多采用软化水,但软化水中仍含有溶解氧,而且系统中还会不断溶解入空气这是造成冷冻水系统遭到腐蚀的原因。
四、在中央空调水系统采用化学水处理技术的必要性
   我国从1974年就开始了循环冷却水处理技术的研究和水处理药剂的开发工作。近三十年来,循环冷却水化学水处理技术广泛应用于化肥、石油化工、冶金、电力、轻工、制药、制冷和中央空调等各领域,开发出的水处理剂单剂品种多达60多个,广泛应用于各种水质、工艺和设备材质,己取得了很好的应用成果。这些应用经验用于制冷和中央空调水系统能很好的满足控制金属设备腐蚀和因结垢而降低热交换效果的要求。化学水处理工艺为:首先在设备水侧清洁表面进行预膜处理,使金属表面生成一层致密的无机沉积膜,使水中溶解氧、氯根等腐蚀性介质不能与金属表面接触,从而达到控制金属腐蚀的目的。由于水的冲刷或水中悬浮物粒子磨损设备表面,都会局部破坏预膜表面,会使腐蚀发生。所以,在循环冷却水中都要投加一定量的缓蚀剂。起到不断修复膜面,从而达到控制设备腐蚀的目的。
   另外,向循环水中投加阻垢剂、阻垢分散剂,可以与水中的钙、镁等阳离子起到螯合作用,从而阻止垢的生成,确保换热器热交换的顺利进行。向水中投加氧化型和非氧化型杀菌灭藻剂,可起到控制循环水中菌藻滋生,即可以保护设备不被腐蚀,又可以防止因粘泥的附着而使换热器换热能力下降及管道水流速和流量降低,而造成制冷和中央空调制冷能力降低。
   实践证明,循环冷却水的化学处理技术和相应的药剂能很好的维护制冷和中央空调生产装置和管线长周期稳定运行。同时,水处理药剂的投加、可以使水中的溶解盐两倍、三倍于原水的浓度存在于水系统,在阻垢、缓蚀方面得到很好的控制,生产装置即能长周期稳定运行。节省了大量补充水、又减少了设备维修、更换投入的资金,具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。
五、中央空调化学水处理社会具备的条件
   循环冷却水处理技术和开发的药剂国内有几十个单剂品种,可根据补充水水质、设备材质和生产工艺配制性能各异的药剂来满足用户的需要。
   ◆对循环冷却水运行中的有关化学、仪器分析、经多年的研究、应用、改进己有成套的仪器、设备、化学分析方法、试剂配制方法等成熟技术提供用户使用。
   ◆可提供配套的水处理加药设备,也可以提供具有水质检测、自动补水、自动排污、自动加药的全自动加药控制设备。
   ◆社会已有一支能为用户提供水处理配方设计、技术指导、技术培训和现场技术服务的队伍,用户可委托服务单位提供适宜的药剂,也可以委托服务单位作全程技术服务,他们会为用户提供满意的技术服务。
   ◆国内水处理技术刊物有“工业水处理”、“制冷与空调”、“供热制冷”、“国外水处理专利”等杂志可提供新技术信息、技术交流,广大用户可从刊物中获得相应的信息,提高自身的水处理水平,具有广泛的社会效益。
   ◆国外循环冷却水化学处理技术的发展己走过了五十多个年头,我国只用了不到三十年的时间,在水处理技术方面与国外已没什么差距。水处理药剂品种和性能方面已形成了一套具有我国特色、原材料立足国内、物美价廉的系列产品。这些药剂己在我国大型工业上应用得心应手,在这样的基础上,在制冷、中央空调领域应用应该是势在必行的事情。解除顾虑、增加水处理知识,接受“新”事物在制冷空调界应该是不难解决的问题。 
   化学水处理技术在制冷空调领域的使用会在节水、节能、提高制冷效果、确保设备使用寿命等方面必将获得良好的经济、环境和社会效益。


 


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