中央空调系统水处理实例

中央空调系统水处理实例暨《上海银笛微电子科技有限公司》项目撰写：龚宇景日期：2012年5月20日1目录第一章项目情况介绍2第二章水处理的意义3第一节名词解释3第二节未进行水处理的不良后果4第三节中央空调系统进行水处理后的效果5第三章水处理的现状6第一节中央空调系统现状和特点6第二节中央空调系统的水质标准7第三节水处理药剂选择的注意事项8第四章水处理方案选定9第一节水处理方法介绍9第二节冷却水处理的重要性10第三节方案选择11第五章工艺流程13第一节水处理清洗工艺13第二节循环冷却水处理流程13第三节循环冷冻水处理流程14第四节清洗后效果15第五节清洗中应注意事项16第六章改进设想172第一章项目情况介绍上海银笛微电子科技有限公司曾经位于金桥开发区51#地块，金豫路825号，近川桥路路口，背靠华虹NEC，旁临Praxair仪电，占地面积4727m2，总投资9600万美元。浦东威立雅市政供水，开发区两个3.5万伏变电站两路供电、另一路消防应急用电供电，金桥美亚能源公司供汽。它主要进行硅外延片加工生产，主营产品是4寸、6寸、8寸的硅片，是一家高能耗的高科技芯片制造型企业，2004年开始进行调试、生产。它有一个独立的冷热源站，一期项目包括一台McquayWHS290.3型冷水机组，一台LRCWH-200型冷却水塔，一套新元瑞普蒸汽供应、汽/水换热装置。千级洁净室车间与办公室区域共用一个冷热源站。车间采用一台Mcquay中央空调机组（AHU），冷冻水采用闭式膨胀水箱循环水系统，冷却水采用开式循环水系统。办公室使用31多台双管制风机盘管（FCU），冷热源冬夏季手动转换。根据工艺要求，又是洁净室系统（千级层流室），对温、湿度有一定的强制性要求，所以冷水机组在全年中有将近十个月份处于开机状态。冷却水系统参数：循环水流量R=200t/h，冷却塔进出口温差∆T=4~6℃，蒸发损失E=0.86t/h，飞散损失W=0.2t/h，排污量B=0.24t/h，冷却水浓缩度N=4，冷却水自动补水量M1=0.45t/h，系统保有水量V=10m3。冷冻水系统参数：循环水流量R=230t/h，系统保有水量V=18m3。从2003年开始，本人有幸参加了银笛微电子工厂建厂的全过程，作为甲方代表主持了中央空调系统的建立。在此过程中，遇到了不少的实际问题，付出了一些自由时间，在公司、部门领导的大力支持下，以及安装队、俊泓水处理公司（华理工）的大力协助下，终于克服了种种困难，完成了该项目，也从中学到了不少，使自己的专业知识更加稳固，进一步拓宽了知识面。在系统正式运行后，又作为动力工程师主管该系统的运行和维护，并根据ISO9001要求，将各种违章制度、表格纳入了全面质量体系。下面主要介绍对中央空调循环水系统水处理的一点认识。第二章水处理的意义中央空调水系统主要分为冷却水系统和冷冻水系统两部分。冷却水多为开式3系统，冷媒水多为闭式系统。这两套循环水系统各有特点，但存在同样的问题：结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当的处理，势必会引起管道堵塞，腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，不仅浪费了大量的能源，而且对整个空调系统的正常运行也会带来很多的危害。反之，进行水处理，一是节能，二是可以延长系统管道和设备的使用寿命，三是保证中央空调机组稳定正常运行，降低故障率、减少维修费用，更好地创造稳定舒适的工作和生活环境，服务社会。同时，进行水处理也是中央空调系统维护保养的必要措施之一，作用如下：1、防止水系统结水垢，提高换热效率。2、有效抑制菌藻类的滋生繁殖，防止产生大量生物粘泥。3、消除水中的溶解氧、氯离子及微生物等有害物质对金属的腐蚀，保护系统中的各种材质不受损伤。第一节名词解释1、水垢空调水系统一般采用市政供水作为初次充水，也作为日常补给水，水中有一定的硬度。因此，如果未进行水处理，那些溶解于水中的碳酸氢钙、镁在受热的情况下发生分解反应，分解的产物碳酸钙、镁会滞留在管道内壁，形成水垢。硬水所形成的水垢，不仅会阻碍水流通道，产生垢下腐蚀，降低热交换率。硅酸盐水垢的导热性能只有钢材的1/200。专业数据表明，由于结垢造成冷却系统的传热损失。具体数据如下：水垢厚度（mm）效率损失（%）0.14300.2745.90.5463.90.8171.82、腐蚀由于市政供水中含有大量的溶解性气体，如O2，CO2，SO2等，它们对金属多有一定程度的腐蚀作用。另一种是由青苔的死亡腐败物变成有机酸对金属材质共计而产生。容易造成点腐蚀（隐患极大），会发生管道穿孔及泄漏，而且通常4被腐蚀产生的沉积物所覆盖，在运行中极难被发现。3、微生物冷却水是通过冷却塔与大气逆流进行散热循环的，它捕捉了大量微生物进入水系统。由于水量充沛，冷却水温度通常平均是37℃，非常有利于微生物的生长和繁殖，而水中的淤泥又为厌氧性微生物提供了良好的庇护场所。这些微生物会以块状形式堵塞管道，产生胶状、粘性或粘泥的、附着力极强的沉积物，不仅降低换热效果，同时阻止水处理药剂到达金属表面，并且使金属表面形成差异腐蚀电池发生垢下腐蚀。最严重的是，冷却水系统还是军团菌的滋生地。军团菌（Legionnaire’sDisease）是一种严重危害人体健康和生命安全的传染病。据报道，2000年以前美国每年有2000人以上是死于军团病菌的。第二节未进行水处理的不良后果1、传热效率降低，耗电量增加，运行成本上升。空调水系统由于不经过水处理或水处理不当，极易在设备或管道壁上产生水垢和生物粘泥，它们的热阻极大，是一般铜材的数百倍，会使机组冷凝器和蒸发器的换热效率大大下降，造成冷却水和冷媒水进出口温度升高，增大排气压力，从而导致耗电量的大幅度增加，加大运行成本。另外，污垢在管道内壁沉积，使管壁增厚从而减少了水流通的截面积，增大了系统水流阻力，也增加系统运行费用。2、系统工作效率下降，影响制冷和供暖效果。当机组的传热管壁上附着污垢后，传热性能降低，（因污垢的热阻极大）从而使机组的性能降低，工作效率下降，冷媒水出口温度升高，影响空调水（温度调节）的正常供应。例如溴化锂吸收式制冷机组，在管壁上附着0.6mm厚的污垢（水垢和粘泥），则制冷能力会下降至正常工况下的76%，冷水温度升高20℃，蒸汽消耗量则上升23%。当结垢和粘泥产生较严重时，会导致主机因高压保护自动中断运行，影响冷媒水的正常供应。风机盘管散热管结垢，会直接影响房间的供冷\供热，使温度偏高或偏低。3、缩短设备使用寿命，增加系统管道、设备的维护保养费用。当结垢和粘泥产生后，影响到系统的正常运行时，则必须进行周期性的清洗和维5修，从而大幅度增加设备的维修和清洗费用。这些费用远远高于系统正常维护所需的费用。污垢的积聚还会导致局部腐蚀，这种腐蚀速度为正常腐蚀速度的4～5倍。若当空调水系统金属材料出现穿孔损伤时，更会使设备使用寿命缩短，严重时导致设备提前报废。第三节中央空调系统进行水处理后的效果1、节约能耗成本。据《空气调节》杂志报道：在空调和制冷设备蒸发器、冷凝器和表冷器的传热过程中，污垢直接影响着传热效率和设备的正常运行。污垢的导热系数极低，是金属导热系数的1/1000～1/6。如此低的导热系数，一旦有污垢生成将使设备制冷量下降，压缩机排气温度升高。为了达到制冷要求，必然会加大设备功率，导致能耗增加。实验证明，1mm的混合型污垢，就会使设备的能耗增加近30%。2、延长了设备的使用寿命。通过清洗消除污垢和腐蚀的隐患，可以有效地改善运行条件，从而保护设备。还可防止生锈和设备腐蚀。水处理可以使设备使用寿命延长一倍，从实验数据可以看出经过水处理的设备，其腐蚀速度下降87%。3、保证安全运行，减少故障停机，提高制冷效果。通过水处理可杀灭菌藻，去除污垢，使管路畅通。由于除垢防垢提高了冷凝器和蒸发器的热交换效率，从而避免了高压运行，超压停机现象。4、对于新装的中央空调系统进行水处理更是起到了防患于未然的良好效果。5、可以节约大量维修费用。未经水处理的中央空调会很快结垢、腐蚀，堵塞管道，造成超压停机，直至发生事故。6、经济效益显著提高。根据中央空调机组运行结果表明，未进行水处理的空调机组运行一段时间后由于热交换器结垢。生物粘泥等原因会使机组效率下降，用电和燃料将增加10～30%。以我公司为例，一台Mcquay的WHS290.3型冷水机组的制冷量为868万大卡/时，设备功率为240kW，平均负荷为80%，一年运行十个月约2160小时，则一年多费电240×80%×2160×（10~30）%=4.15~12.44万kW·h。如按每度电费1元计算，则电费支出上就多花费了4.15~12.44万元，这是很大的一笔能源支出。6另外延长了旧设备的使用年限，也就间接的延缓了增加新设备的时限，节约了新的支出。并且，在合理使用专业水处理剂的情况下，一般还可节约补水60%以上。据报道，1987年全球工业水处理剂（冷却水部分）的销售值为5.86亿美元，1992年销售值为7.65亿美元，年增长率为6%。结论：自改革开放以来，随着我国国民经济的快速发展，对水处理剂的研究、开发和应用也有了很大的增长。综上所述，从各个方面来看，在能源短缺形势日趋紧张的今天，进行水处理都应该是大力提倡，并且努力做好的一件事。第三章水处理的现状第一节中央空调系统现状和特点随着我国国民经济的快速增长，中央空调被广泛使用，它不仅给人们带来舒适的环境，同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。中央空调循环水系统包括冷却水系统、冷冻水系统和热水系统。冷却水系统是由热交换器、冷却水泵、管道、冷却塔、贮水池等组成。冷却水在冷水机组里冷却受热受压的制冷剂，温度上升至37℃左右，经水泵送至冷却塔，经大气冷却后返回至冷水机组中循环使用。冷冻水系统是由热交换器、冷冻水泵、管道、空调机组、风机盘管、膨胀水箱等组成。冷冻水在冷水机组中被制冷剂冷却至7℃左右后送往风机盘管、空调机组，与空气进行热交换升温至12℃左右后，再循环回到冷水机组中被继续冷却。1、中央空调系统特点中央空调一般承担着夏季供冷、冬季供热的任务，春季和秋季停机检修或保养，即使在正常运行期间也根据气温的变化和工作环境的需要停机。大多数企事业单位由于编制上的限制不设专门水处理技术管理人员，实行粗放式管理。因此，水处理技术和方案对这一情况应有较强的适应性，既要有良好的处理效果，又要管理简单方便，水处理成本低廉。2、冷冻水系统特点冷冻水系统是以水做冷媒介质和空气进行能量交换的密闭式体系，主要用于中央空调和工厂中需低温冷却的系统。与外界接触较少，在整个体系的最高处设有膨胀水箱，还是和空气有所接触，使溶解氧和一些营养物进入冷冻水系统，因7其水量基本保持不变，水中钙、镁离子不因循环而增加，所以结垢趋势并不严重。系统主要存在的问题为溶解氧腐蚀，碳钢在水中由于形成微电池而引起腐蚀，因而常出现红水现象。冷冻水的化学处理采用一次性投加药剂的方法，重点控制设备的腐蚀及粘泥的产生。3、冷却水系统特点冷却水在循环使用过程中不断蒸发浓缩，含盐量不断上升，为了不使含盐量无限制的升高，必须排放掉一部分冷却水，同时补入新鲜水，前者称之为排污，后者称之为补水。含盐量上升后极易在热交换器的水侧形成水垢，水垢的形成不仅使传热效率下降、制冷负荷增大，还会形成垢下腐蚀，造成能源浪费和缩短机组使用寿命。冷却水系统的另一特点是保有水量小，极易浓缩，如掌握不好排污量和补水量，浓缩倍数波动较大，难以保证水处理效果。因此，对于冷却水系统水处理的重点是控制结垢兼顾缓蚀并定时加药、排污、补水。第二节中央空调系统的水质标准。要保证中央空调系统的正常运行，首先要保证的就是水质要符合国家标准《GB—50050—95》水质标准中相应项目的含义有以下几个指标：1、PH值：PH值的定义是水中氢离子（H+）浓度倒数的对数。PH值过低水的酸性程度增强，会使腐蚀加重；PH值较高，碳酸钙等的溶解度变小，使水垢的析出变得容易。中央空调水系统中既有铜又有铁，做到使二种金属都得到保护，这就应该控制系统水的PH值在9.0～9.9之间，因为铁的钝化区在PH值9～13之间，铁喜碱性介质，而铜怕碱，当PH值达到10时，铜