水系統(tǒng)管路的清洗與預(yù)膜處理
    1.為什么要對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行水處理？
    2.開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)管理主要應(yīng)做好哪幾個方面的工作？
    3.水質(zhì)檢測是保證循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵，檢測包括哪些項目？
    4.對開式循環(huán)水系統(tǒng)采用投加化學(xué)藥劑的水處理方法，主要是為了達(dá)到什么目的？
    5.一般用于水處理的化學(xué)藥劑按主要用途可分為哪幾大類？
    6.試述循環(huán)冷卻水中的微生物對水系統(tǒng)的危害。
    7.目前常用冷卻水的物理處理方法有哪些？
    8.閉式循環(huán)冷凍水系統(tǒng)日常處理的主要工作目標(biāo)是什么？為什么與開式循環(huán)冷卻水系 統(tǒng)不同？
    9.水系統(tǒng)在什么情況下要進(jìn)行清洗？主要清洗什么？
  
    水系統(tǒng)的清洗與預(yù)膜處理是減少腐蝕、提高熱交換效率、延長管道和設(shè)備使用壽命的有 效措施之一。因此，清洗與預(yù)膜處理是日常水處理不可缺少的重要環(huán)節(jié)，其過程為：水沖 洗→化學(xué)藥劑清洗→預(yù)膜→預(yù)膜水置換→投加水處理藥劑→常規(guī)運行。
    一、水系統(tǒng)的清洗
    水系統(tǒng)的清洗，對新系統(tǒng)來說，可以提高預(yù)膜效果，減少腐蝕和結(jié)垢的產(chǎn)生。對已投入 使用的系統(tǒng)來說，可以保證長期安全生產(chǎn)、降低操作費用、減少維修時間、節(jié)約能量、延長 設(shè)備使用壽命等，因此在水質(zhì)處理過程中，必須給予足夠的重視。
    中央空 調(diào)水系統(tǒng)的清洗。
    冷卻塔冷卻水池
    風(fēng)機(jī)盤管
    冷卻塔填料
    冷卻水循環(huán)
    冷凝器
    蒸發(fā)器
    冷凍水循環(huán)泵
    冷凍水系統(tǒng)
    冷卻水系統(tǒng)
   

    中央空調(diào)水系統(tǒng)的清洗
    1.水系統(tǒng)清洗的目的
    對于新的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在開車之前必須進(jìn)行清洗。因為，設(shè)備和管道在安裝過程 中、難免會有一些焊接碎屑、切削物、潤滑油、建筑物碎片等遺留在系統(tǒng)管路中，這些雜物 如不清掃、沖洗干凈，將會影響預(yù)膜處理，即使不采用預(yù)膜方案，這些碎肩雜質(zhì)也會促進(jìn) 蝕，加速懸浮物的沉積。
    對于已經(jīng)投人生產(chǎn)使用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在使用較長一段時間后，當(dāng)水質(zhì)處理不夠理 想時，會使換熱器傳熱表面上沉積碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等硬垢以及金屬氧化吶腐蝕產(chǎn)物和菌藻滋生的黏泥等。即使水質(zhì)處理較好，循環(huán)冷卻水經(jīng)過較長期的運轉(zhuǎn)后，濁度 也會大大提高，這是因為循環(huán)水濁度的變化受到補充水濁度和空氣灰塵等因素的影響，當(dāng)濁 度達(dá)到足以產(chǎn)生大量的沉積物，影響換熱器傳熱效率時，就必須對水系統(tǒng)進(jìn)行清洗。

    2.水系統(tǒng)清洗的方法
    對于水系統(tǒng)清洗的方法，國內(nèi)外有很多種，一般可分物理清洗和化學(xué)清洗兩大類。
    (1)物理清洗
    利用物理機(jī)械方法將附著的沉積物除去，常用的有以下幾種方法。
    ①人工清洗這種方法對于陳舊系統(tǒng)的停機(jī)清洗是最常用也是最簡單的方法,一般用 棍棒、橡皮塞、鋼絲或尼龍刷等穿過換熱器管子，除去設(shè)備內(nèi)的沉積物。這種方法費時間、 勞動強度大、效率低、如可能應(yīng)盡量避免使用。
    ②高壓水沖洗法高壓水射流清洗,此方法可用于清洗管道等設(shè)備。在清洗換熱器時, 需將換熱器兩端頭拆下，用高壓水槍逐根清洗換熱管。對于管道，則可采用有撓性槍頭的高 壓水射流清洗。這種方法對新系統(tǒng)是經(jīng)常采用的，但對陳舊系統(tǒng)有局限性，對較硬的水垢和 腐蝕產(chǎn)物或較重的沉積物是不容易沖洗掉的。
    ③空氣攪動法是將壓縮空氣輸入熱交換器,攪動正常的水流,使沉積物破碎松散。 只需壓縮空氣的壓力比冷卻水系統(tǒng)的壓力大0.18MPa左右即可。
    ④不停機(jī)機(jī)械清洗法有兩種類型的機(jī)械設(shè)備可裝在管線上用于熱交換器的清洗。
    a.利用海綿橡膠球清洗、海綿橡膠球的直徑比需清理的傳熱管內(nèi)徑略大，這些球送入 熱交換器管子的人口，并借水流的壓力，強制進(jìn)入管內(nèi)，在熱交換器出口過篩，并用螺旋式 輸送泵將球送回到人口，循環(huán)使用。這一過程常常需要反復(fù)進(jìn)行。
    b.使用型號為1~2in的刷子，固定放置在每根管子中，管子兩端設(shè)有小塑料網(wǎng)。刷子 在管中受到水的沖力，從一端沿著管子到另一端。管中的水也能反向流動，以達(dá)到清洗的 目的。
    ⑤旁濾法旁法是采取分流過濾的方法，降低循環(huán)水的濁度，使循環(huán)水的濁度始終 *保持在一個允許的范圍內(nèi)，以減少沉積物的沉降概率。一般采用機(jī)械過濾的方法，過濾設(shè)備 通常有兩種：一種是旋流分離器，讓部分循環(huán)水通過分離器，在分離器中產(chǎn)生旋渦，水中懸 浮的固體顆粒則由于離心力撞向器壁，因重力作用而沉降到分離器錐形底部被除去；另一種 是比較經(jīng)常采用的旁濾池，在池中堆放砂子或無煙煤等過濾介質(zhì)，使部分循環(huán)水通過旁濾 池，除去水中懸浮固體，部分循環(huán)水經(jīng)過旁濾后，其水濁度一般均可達(dá)到要求。
    物理清洗的優(yōu)點是：可以省去化學(xué)請物的何居食用：退免化學(xué)后清度地的處 理或排問題，差免造成環(huán)境染；不易引起被洗的設(shè)備和管道。其是：部分 洗方需要在中央空系統(tǒng)停點行后才能進(jìn)行；作比較信工時，有些方會 成設(shè)備和管道內(nèi)表面損傷。

    (2)化學(xué)清洗
    化學(xué)清洗是通過化學(xué)藥劑的作用、使被清洗設(shè)備中的沉積物溶酒、疏松、脫器或剝離的
    一類方法、化學(xué)清洗也常和物理清洗配合使用。
    ①化學(xué)清洗的分類
    a.按清洗方式分,中央空調(diào)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗可分為循環(huán)法清洗和浸泡法清洗。 循環(huán)法是一種使用最為廣泛的化學(xué)清洗方法。利用臨時清洗槽等方法，使清洗設(shè)備形成
    一個閉合回路，清洗液不斷循環(huán)，沉積層等不斷受到新鮮清洗液的化學(xué)作用和沖制作用面溶 解和脫落。
    浸泡法適用于一些小型設(shè)備和被沉積物堵死而無法將清洗液進(jìn)行循環(huán)的設(shè)備洗等。
    b.按使用的清洗劑分，中央空調(diào)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗可分為堿洗、酸洗、殺菌滅藻清
    c.按清洗的對象分，中央空調(diào)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗可分為單臺設(shè)備清洗和全系統(tǒng)清洗
    d.按是否停機(jī)分，中央空調(diào)水系統(tǒng)的化學(xué)清洗可分為停機(jī)清洗和不停機(jī)清洗。
    ②化學(xué)清洗劑類型常用于中央空調(diào)水系統(tǒng)中設(shè)備和管道清洗的酸洗劑可以分為無機(jī)酸和有機(jī)酸兩大類。
    a.無機(jī)酸類清洗劑，常用作清洗劑的無機(jī)酸有鹽酸、硫酸、硝酸和氫氟酸。無機(jī)酸能電離出大量氫離子(H*),因而能使水垢及金屬的腐蝕產(chǎn)物較快溶解。為了防止在酸洗過程中產(chǎn)生腐蝕，要在酸洗液中加入緩蝕劑，鹽酸(HC)。鹽酸用于化學(xué)清洗時的濃度為2%~7%·硫酸(H2SO4),硫酸用于化學(xué)清洗時的濃度一般不超過10%，加入緩蝕劑的配方為：硫酸為8%~10%，若丁為0.5%。硫酸不適用于有碳酸鈣垢層的設(shè)備和管道的清洗 否則會生成溶解度極低的二次沉淀物，給清洗造成困難。
    ·硝酸(HNO3)。硝酸用于化學(xué)清洗時的濃度一般不超過5%，加入緩蝕劑的配方為 8%~10%的硝酸加“蘭五”(“蘭五”的成分為烏洛托品0.3%，苯膠0.2%，硫氰化 鉀0.1%)。
    ·氫氟酸(HF)。氫氨酸是硅的有效溶劑，所以常用它來清洗含有二氧化硅(SiO) 的水垢等沉積物、而且它還是很好的銅類清洗劑，一般用于化學(xué)清洗時的濃度在2%以下
    b.有機(jī)酸類清洗劑。常用于酸洗的有機(jī)酸有氨基磺酸和羥基乙酸。
    ·氨基磺酸。利用氨基磺酸水溶液進(jìn)行清洗時，溫度要控制在65℃以下（防止氨基磺 酸分解)，濃度不超過10%。
    ·經(jīng)基乙酸。羥基乙酸易溶于水，腐蝕性低，無臭，毒性低，生物分解能力強，對水垢 有很好的溶解能力，但對銹垢的溶解能力卻不強，所以常與甲酸混合使用，以達(dá)到對銹垢溶 解良好的效果。
    c.堿洗劑。常用于中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備和管道堿洗的堿洗劑有氫氧化鈉和碳酸鈉,氫氧化鈉(NaOH)。氫氧化鈉又稱燒堿、苛性鈉，為白色固體，具有強烈吸水性， 它可以和油脂發(fā)生皂化反應(yīng)生成可溶性鹽類。
    ·碳酸鈉(NaCOi)。碳酸鈉又稱純堿，為白色粉末，它可以使油脂類物質(zhì)硫松、乳 化或分散變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)。在實際堿洗過程中，常將幾種堿洗藥劑配合在一起使用，以提高 堿洗效果。常用的堿洗配方為：氫氧化鈉0.5%~2.5%，碳酸鈉0.5%~2.5%，磷酸三鈉0.5%~2.5%,表面活性劑0.05%~1%，

    ③化學(xué)清洗過程
    停機(jī)化學(xué)清洗過程。停機(jī)化學(xué)清洗的一般過程為：水沖洗→殺菌滅藻清洗→堿洗→水沖洗→酸洗→水沖洗→中和鈍化（或預(yù)膜）水沖洗。水沖洗的目的是沖洗掉水系統(tǒng)回路中的灰塵、泥沙、脫落的藻類以及腐蝕產(chǎn) 物等一些疏松的污垢。沖洗時水的流速以大于0.15m/s為宜，必要時可正、反向切換沖洗。
     沖洗合格后，排盡回路中的沖洗水殺苗滅藻清洗。殺菌滅藻清洗的目的是殺滅水系統(tǒng)回路中的微生物，他設(shè)備和管道表 面附著的生物黏泥剝離脫落。在排盡沖洗水后，重新將回路注滿水，并加入適當(dāng)?shù)臍⑸鷦?然后開泵循環(huán)清洗。在清洗過程中，必須定時測定水的濁度變化，以掌握清洗效果。一般濁 度是隨著清洗時間的延長逐漸升高的，到最大值后，回路中的濁度即趨于不變，此時就可以結(jié)束清洗，排除清洗水。
    ·堿洗。堿洗的主要目的是除去回路中的油污，以保證酸洗均勻（一般是在水系統(tǒng)回路中有油污時才需要進(jìn)行堿洗)一般來說，鋼鐵在堿液中不會被腐蝕，因此，堿洗一般不加緩蝕劑。但當(dāng)系統(tǒng)中有鋁和 鍍鋅設(shè)備時，則不宜用堿洗，因為這種兩性金屬不僅溶于酸，也溶于堿。在重新注滿水的回 路中，加入適量的堿洗劑，并開泵循環(huán)清洗，當(dāng)回路中的堿度和油含量基本趨于不變時即可 結(jié)束堿洗，排盡堿洗水。如果再加入適量的表面活性劑，則更增強了去污能力。另外，堿洗 也常與酸洗交替進(jìn)行，以便清除那些較難除去的無水硫酸鈣和硅酸鹽等，水垢中SiO:含量 在80%以上時，可直接用15%左右的濃堿液溶解堿洗也常用于酸洗后的中和，這樣可使系統(tǒng)中減至最少·堿洗后的水沖洗，堿洗后的水沖洗是為了除去中殘留的堿洗液，并將部分雜質(zhì)帶出系統(tǒng)。在沖洗過程中，要經(jīng)常測試排出的沖洗水pH值和濁度，當(dāng)排出水呈中性或微堿性，且濁度降低到一定標(biāo)準(zhǔn)時，·酸洗。酸洗的目的是除去水垢和腐蝕產(chǎn)物。在水系統(tǒng)充滿水后，將酸洗劑加入系統(tǒng)回 路中，然后開泵循環(huán)清洗。在可能的情況下，應(yīng)切換循環(huán)流動方向。在清洗過程中，定期（一般每半小時一次）測試酸洗液中酸的濃度子(Fe2+,Fe3x、Cu2+)的濃度、pH值等，當(dāng)金屬離子濃度趨于不此時應(yīng)排盡酸洗液?！に嵯春蟮乃疀_洗。酸洗后的水沖洗路中殘留的酸洗液和脫落的固體顆粒。方法是用大量水對水系統(tǒng)進(jìn)行開路沖洗，隔10min測試一次排出的沖洗液的pH值，當(dāng)接近中性中和鈍化。酸洗后，如不能及進(jìn)行預(yù)膜處理。后露出的新鮮金屬表面就很活潑，極易產(chǎn)生浮銹，影響預(yù)膜效果。洗，再進(jìn)行鈍化處理，目的是使洗凈的金屬表面保持干馬上就投入使用，則可直接預(yù)膜而不需鈍化鈍化即金屬經(jīng)陽極氧化或化學(xué)方法化劑反應(yīng))處理后，由活潑態(tài)變?yōu)椴换顫?鈍態(tài))的過程。鈍化后的金屬由于表面形成緊密的氧化物保護(hù)薄膜，因而不易腐蝕。常用的鈍化劑有磷酸氫二鈉(NaHPO)i)和磷酸二氫鈉(NaH.PO:) b.不停機(jī)化學(xué)清洗。在中央空調(diào)系統(tǒng)需要清洗但又不能停止鈍化1h即可不停機(jī)的化學(xué)清洗方法。因為不停機(jī)清洗不存在系統(tǒng)清洗后不使用成供暖時，就要采用鈍化只需要預(yù)膜；另外使用中的中央空調(diào)水系統(tǒng)存在油以清洗后不需要理。中央空調(diào)水系統(tǒng)不停機(jī)化,因而不需要堿洗處洗的程序為：殺菌滅，殺菌滅的目的，要求結(jié)束后不一定要排水。獨時，可從系統(tǒng)的排污時由冷卻塔或脹水箱將新魚酸洗、酸洗的同的是：在酸洗前要先向系統(tǒng)中加入適量的緩蝕劑，待不停機(jī)酸洗要在低pH值下進(jìn)行，通常pH值在2.5后應(yīng)向系統(tǒng)中補加新鮮水，同時從排污口排放酸洗廢液，以降低系統(tǒng)中水的濁度和鐵離子濃度。然后加入少量的碳酸鈉中和殘余的酸，為 下一步的預(yù)膜打好基礎(chǔ)，預(yù)膜。預(yù)膜處理參見“預(yù)膜處理”部分的內(nèi)容。預(yù)膜完后將高濃度的預(yù)膜水仍采用邊 補水邊排水的方式稀釋，控制磷值為10mg/L左右即可。

    ④化學(xué)清洗的特點化學(xué)清洗的優(yōu)點：
    沉積物清洗徹底，清洗效果好；可以進(jìn)行不停 機(jī)清洗，使中央空調(diào)系統(tǒng)正常供冷或供暖；清洗操作簡單。
    化學(xué)清洗的缺點：易對設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕；產(chǎn)生的清洗廢液易造成二次污染；清洗費 用相對較高。
    二、預(yù)膜處理
    預(yù)膜處理就是向循環(huán)水系統(tǒng)中添加化學(xué)藥劑，使循環(huán)水接觸的所有經(jīng)清洗后的設(shè)備、管 道形成一層非常薄的能抗腐蝕、不影響熱交換、不易脫落的均勻致密保護(hù)膜的過程。常用的 保護(hù)膜有兩種類型，即氧化型膜和沉淀型膜。各種膜的特性見表7-4。
    1.預(yù)膜方法與成膜控制條件
    (1)預(yù)膜方法
    預(yù)膜處理和酸洗后的鈍化處理作用一樣，也是使金屬的腐蝕反應(yīng)處于全部極化狀態(tài)，消 除產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的陰、陽極的電位差，從而抑制腐蝕。
    在系統(tǒng)已清洗干凈并換入新水后，投加預(yù)膜劑，啟動水泵水循環(huán)流動20~30h進(jìn)行預(yù) 膜。預(yù)膜后如果系統(tǒng)暫不運行，則任由藥水浸泡；如果預(yù)膜后立即轉(zhuǎn)入正常運行，則于一周 后分別投加緩蝕阻垢劑和殺生劑。其過程為：殺菌滅藻清洗→酸洗一中和→預(yù)膜劑→循環(huán) 20~30h成膜。
    經(jīng)預(yù)膜處理后的系統(tǒng)，一般均能減輕腐蝕，延長設(shè)備和管道的使用壽命、保證連續(xù)安全 地運行，同時能緩沖循環(huán)水中pH值波動的影響
    (2)成膜控制條件
    預(yù)膜劑經(jīng)常是采用與抑制劑大致相同體系的化學(xué)藥劑，但不同的預(yù)膜劑有不同的成膜控制條件，保護(hù)膜的質(zhì)量除與成膜速度和預(yù)膜劑有直接關(guān)系外，還受以下因素的影響：
    ①水溫水溫高有利分子的擴(kuò)散，加速預(yù)膜劑的反應(yīng)，成膜快，質(zhì)地密實。當(dāng)需維持 較高溫度而實際做不到，只能維持常溫，一般可通過加長預(yù)膜時間來彌補。
    ②水的pH值水的pH值過低會產(chǎn)生酸鈣沉淀，會影響膜的致密性和金屬表面的結(jié)合 力。如pH值低于5，則將引起金屬的腐蝕。一般控制在5.5~6.5為宜。
    ③水中離子鈣離子(Ca+)與鋅離子(Zn2+)是預(yù)膜水中影響較大的兩種離子。如 果預(yù)膜水中不含鈣或鈣含量較低，則不會產(chǎn)生密實有效的保護(hù)膜。規(guī)定預(yù)膜水中的鈣的質(zhì)量 濃度不能低于54mg/L。鋅離子能促進(jìn)成膜速度，在預(yù)膜過程中，鋅離子與聚磷酸鹽結(jié)合能 生成磷酸鋅,從而牢固地附著在金屬表面上,成為其有效的保護(hù)膜,所以在聚磷酸鹽預(yù)膜劑中要加鋅鹽。
    ④預(yù)膜液流速在預(yù)膜過程中，要求預(yù)膜液流速要高一些（不低于1m/s)。流速大， 有利于預(yù)膜劑和水中溶解氧的擴(kuò)散，因而成膜速度快，其所生成的膜也較均勻密實：但流速 過大（大于3m/s),又可能引起預(yù)膜液對金屬的沖刷侵蝕：如流速太小，則成膜速度慢，保 護(hù)膜不夠致密。
    2.預(yù)膜效果檢驗
    對于預(yù)膜處理的效果，目前尚無準(zhǔn)確、簡便、快速的方法進(jìn)行現(xiàn)場檢驗。一般是在生產(chǎn) 系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)膜時，利用旁路掛片進(jìn)行檢測，觀察掛片上成膜情況，使用的預(yù)膜劑不同，掛片 上成膜的色彩也不同。例如用六偏磷酸鈉和硫酸鋅預(yù)膜時，掛片上呈一層均勻的藍(lán)的彩色 膜：如用陽極型緩蝕劑形成鈍化膜時，掛片上仍保持發(fā)亮的金屬光澤。通常用肉眼觀察，膜 層均勻、顏色一致、無銹蝕即表示預(yù)良好：也有用配制的化學(xué)溶液，滴于掛片上進(jìn)行檢驗的。

    化學(xué)溶液的配制及檢驗方法如下：
    (1)硫酸銅溶液法
    稱取15g氯化鈉和5g硫酸銅溶于100mL水中，將配制好的硫酸銅溶液滴于預(yù)膜的和未 預(yù)膜的掛片上，同時測定兩個掛片上出現(xiàn)紅點所需的時間，二者的時差愈大，表示預(yù)效果 愈好。因為紅點是硫酸銅與Fc反應(yīng)后被置換出來的Cu所致，如膜形成均勻，孔率少，則 硫酸銅溶液不易與膜下的Fe起反應(yīng)，因此，出現(xiàn)紅點所需的時間就長，反之就短。
    (2)亞鐵氰化鉀溶液法
    稱取15g氯化鈉和5g亞鐵氰化鉀溶于100mL水中，將配制好的亞鐵氰化鉀溶液同時滴 在預(yù)膜和未預(yù)膜的掛片上，測定出現(xiàn)藍(lán)點所需的時間，二者時差愈大，表示預(yù)膜效果愈好。
    3.補膜與個別設(shè)備預(yù)膜處理
    (1)補膜
    補膜是當(dāng)由于某些原因?qū)е卵h(huán)水系統(tǒng)的腐蝕速度突然增高、或在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)帶涂層的 薄膜脫落時，而進(jìn)行補救處理的方法。補膜一般是增大起膜作用的抑制劑用量，使抑制劑的 投加量提高到常規(guī)運行時用量的2~3倍。其他控制條件與預(yù)膜處理時基本相同。
    (2)個別設(shè)備預(yù)膜處理
    個別設(shè)備預(yù)膜處理是指那些更換的新設(shè)備或個別檢修過的設(shè)備在重新投入使用前的預(yù)膜 處理。這種預(yù)膜處理與對整個循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行的預(yù)膜處理基本相同，即將配制好的預(yù)膜液用 泵進(jìn)行循環(huán)；也可以采用浸泡法，將待預(yù)膜處理的設(shè)備或管浸于配制好的預(yù)膜液中，經(jīng)過一定時間后即可取出投入使用。這兩種處理方法比在整個循環(huán)水系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)膜處理容易，成膜質(zhì)量也能保證。
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