中央空調(diào)運行原理及中性化學(xué)清洗
作為現(xiàn)代建筑工業(yè)的重要標志,越來越多的高層建筑點綴于大中城市鱗次櫛比的建筑群中。為創(chuàng)造中高層建筑中舒適的工作環(huán)境和生活環(huán)境,中央空調(diào)技術(shù)被廣泛采用。隨著高層樓宇在現(xiàn)代都市建筑中所占比例迅速增加,中央空調(diào)裝置的使用也隨之得到快速普及。
????中央空調(diào)是一種高投入高效益設(shè)備,整體結(jié)構(gòu)屬于多金屬、效應(yīng)性能十分靈敏的裝置。通常情況下空調(diào)機組冷卻水裝置采用敞開式散熱方式,冷水系統(tǒng)采用封閉式循環(huán)方式。由于冷卻水蒸發(fā)濃縮和菌藻類大量繁殖,系統(tǒng)中容易結(jié)生水垢和生物粘泥,尤其是主機冷凝器、蒸發(fā)器部分,極容易發(fā)生結(jié)垢故障,導(dǎo)致熱傳導(dǎo)效率下降,冷卻水、冷水進出口溫度升高,排氣壓力上升,耗電量大幅度增加,從而使空調(diào)系統(tǒng)工作效率下降,運行成本上升。因此,為使中央空調(diào)系統(tǒng)保持正常高效的工作狀態(tài),就需定期對空調(diào)冷卻水系統(tǒng)進行清洗除垢。北方地區(qū)因冬季采暖,冷水系統(tǒng)也會結(jié)垢,也需要清洗除垢,恢復(fù)系統(tǒng)熱交換性能。
????迄今為止,中央空調(diào)的清洗均采用酸洗法,這種使用無機強酸除垢的工藝存在著對空調(diào)系統(tǒng)特別是主機部分腐蝕損傷大、清洗廢液有毒、排放污染環(huán)境等弊端,尤其是酸洗除對空調(diào)系統(tǒng)的金屬產(chǎn)生很強的化學(xué)腐蝕外,對主機冷凝器、蒸發(fā)器及風(fēng)機盤管的銅管均會產(chǎn)生嚴重的選擇性晶間腐蝕,被酸液活化的金屬表面在以后的運行中也容易產(chǎn)生多種類型的腐蝕損傷,縮短設(shè)備的使用壽命,導(dǎo)致主機提前報廢。
????為了解決酸洗技術(shù)對空調(diào)系統(tǒng)的腐蝕和毒性污染問題,科技工作者開始研究無腐蝕、無污染的化學(xué)清洗技術(shù),蘭州格瑞緩蝕技術(shù)研究所經(jīng)幾年的科技攻關(guān),成功的推出完全無腐蝕的GR-943系列中央空調(diào)清洗劑、保養(yǎng)劑,從實驗室中試到實際空調(diào)裝置應(yīng)用取得的大量數(shù)據(jù)證明,GR-943B中央空調(diào)清洗劑徹底解決了酸洗法對金屬的腐蝕和有毒廢液排放嚴重污染環(huán)境的難題,GR-943系列中性清洗技術(shù)產(chǎn)品問世以來,國內(nèi)上萬家單位采用GR-943系列對中央空調(diào)系統(tǒng)進行了清洗除垢、水質(zhì)處理,均取得了良好的效果,深受用戶歡迎。
????與此同時,GR-943系列清洗劑,可在設(shè)備運行中進行清洗除垢,解決了停機清洗的難題。
????二、GR—934B的清洗原理
????根據(jù)配位場理論,金屬離子的D軌道在某些配位體化合物靜電場影響下可發(fā)生分裂而形成能量不同的軌道,當配位體給出孤對電子與中心金屬元素形成σ鍵時,若該配位體分子中存在空的π分子軌道或空的p·d分子軌道,且對稱合適,中心元素d軌道上的孤對電子可與配位體形成反饋π鍵,從而形成穩(wěn)定的配位化合物。
????基于以上原理,運用“GR-943B”能使Ca2+、Mg2+d軌道發(fā)生能級分裂,且是有π分子軌道的化合物作為π接受配位體,當這些化合物與鈣(鎂)鹽類作用時,可與Ca2+、Mg2+形成穩(wěn)定的配位化合物,從而破壞結(jié)垢化合物的分子結(jié)構(gòu),將其溶解除去。
????對于污垢中的生物粘泥,GR-943B中的生物滅活組份與其反應(yīng),消除或降低粘性。失活后的污泥極易脫離垢層或金屬表面,分散溶解于水中而除去。
????三、中央空調(diào)系統(tǒng)常見的運行故障及產(chǎn)生的原因
????中央空調(diào)因日常運行過程中,其水系統(tǒng)常發(fā)生結(jié)垢、腐蝕和生物粘泥等,嚴重時影響中央空調(diào)系統(tǒng)的正常運行、增大運行成本,縮短設(shè)備的正常使用壽命,導(dǎo)致設(shè)備提前報廢。這些故障主要由以下幾個原因造成:
????1、空調(diào)系統(tǒng)用水一般都采用未經(jīng)處理的含有大量Ca2+、Mg2+等成垢離子的自來水,這些成垢離子在水溫升高或蒸發(fā)濃縮時極易從水中飽和析出沉積在冷凝器、蒸發(fā)器管內(nèi)的金屬面上而形成水垢。
????2、冷卻水系統(tǒng)大多采取敞開式散熱,大氣中的泥沙及各種菌藻微生物可通過冷卻塔進入冷卻水系統(tǒng),而冷卻水的運行溫度非常適合微生物的生長繁殖,從而使系統(tǒng)中不可避免產(chǎn)生大量菌藻物。菌藻物極易形成微生物粘泥,附著在冷卻塔填料和主機換熱器管內(nèi),與水垢混合在一起形成生物性污垢。
????3、水中的溶解氧和鹽類對空調(diào)系統(tǒng)的金屬材質(zhì)產(chǎn)生氧腐蝕和化學(xué)腐蝕。由于中央空調(diào)系統(tǒng)是由多種材質(zhì)組成的,在含有大量電解質(zhì)鹽類物質(zhì)的水中,不同金屬間就形成了電偶和腐蝕電池,從而對系統(tǒng)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。結(jié)垢和生物粘泥也會導(dǎo)致金屬產(chǎn)生垢下腐蝕和微生物腐蝕。
????4.一種習(xí)慣的認識是,原水經(jīng)過軟化之后,水的pH值提高了,因而水的腐蝕性也降低了。實際上,鍋爐鋼在原水和軟化水中的腐蝕速度都很大,按照鍋爐腐蝕標準,都屬于事故性腐蝕級。而且,軟化水比原水的腐蝕性更大。原水中含有天然緩蝕劑重碳酸鈣,它是一種陽極性緩蝕劑,當在鋼表面同陰極反應(yīng)產(chǎn)物氫氧根離子相遇時,即生成碳酸鈣沉淀而覆蓋于陰極表面。由于陰極過程被抑制,鋼的腐蝕速度減小。當原水被軟化之后,隨著硬度成分被除去,水中原有的天然緩蝕劑已不存在,因而水的腐蝕性增加了。同時,腐蝕產(chǎn)物覆蓋與金屬表面而成垢得情況變得嚴重了。因此,對使用軟化水的系統(tǒng),更有必要采取防腐措施。
????四、結(jié)垢和腐蝕的危害
????1、能耗大幅增加,運行成本上升:空調(diào)系統(tǒng)結(jié)生水垢和生物粘泥后,使主機冷凝器和蒸發(fā)器傳熱效率下降,循環(huán)水流通面積變小,流通阻力增大,冷卻水和冷凍水進、出口溫度升高,排氣壓力增大,從而導(dǎo)致能耗大幅度增加,使運行成本增大。
????2、系統(tǒng)工作效率下降,影響制冷和供暖:空調(diào)系統(tǒng)結(jié)垢會造成主機工作效率下降,冷水出口溫度升高,影響冷氣正常供應(yīng)。當結(jié)垢和粘泥故障嚴重時,會導(dǎo)致主機高壓保護而中斷運行。風(fēng)機散熱管結(jié)垢也會使冬季供暖效率下降,房間溫度偏低。
????3、縮短設(shè)備使用壽命、增加設(shè)備維修費用:結(jié)垢和粘泥故障影響系統(tǒng)正常運行,需進行周期性的清洗和檢修,從而大幅度增加設(shè)備的檢修和清洗費用。這種費用遠高于系統(tǒng)正常維護保養(yǎng)費用。由于腐蝕的產(chǎn)生,使空調(diào)水系統(tǒng)金屬材料受到損傷,這種損傷將使設(shè)備及管線使用壽命縮短,造成空調(diào)水管道和末端設(shè)備潰爛滲漏,直接損傷房間裝飾材料,增加維修和裝潢費用,嚴重時導(dǎo)致主機系統(tǒng)提前報廢。
????五、中央空調(diào)清洗市場技術(shù)現(xiàn)狀
????迄今為止,國內(nèi)外中央空調(diào)水系統(tǒng)結(jié)垢后均采用強腐蝕性酸洗除垢,強酸性清洗對空調(diào)系統(tǒng)危害很大;
????1、腐蝕金屬,損傷主機,縮短空調(diào)使用壽命,導(dǎo)致設(shè)備提前報廢;酸洗技術(shù)是借助強腐蝕性的酸溶解中央空調(diào)系統(tǒng)中的污垢。由于中央空調(diào)水系統(tǒng)是多材質(zhì)體系,酸對金屬具有強烈的化學(xué)腐蝕,從而使中央空調(diào)系統(tǒng)使用壽命大大縮短。其原因如下:
????(1)酸(如鹽酸)本身能與設(shè)備的主要材料(如鋼、銅)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使鋼、銅以離子形式溶于水中,對金屬造成腐蝕,即使加入緩蝕劑,也不能完成阻止反應(yīng)發(fā)生,對設(shè)備仍會造成危害。如果清洗時間延長,產(chǎn)生大量氧化性較強的Fe3+離子,對設(shè)備將會造成更大的腐蝕。
????(2)加入酸后,酸本身能在水中電離,產(chǎn)生大量的陰、陽離子,大大提高水溶液的電導(dǎo)率,加速微電化學(xué)反應(yīng),加速對設(shè)備的腐蝕。
????(3)在清洗中,設(shè)備(主要是換熱器的脹管處)易發(fā)生下列四種危害性較強的腐蝕:間隙腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕。其中在銅管與鋼板脹接處,在設(shè)備制造時本身存在微小尺寸間隙(脹接處兩邊),極易造成間隙腐蝕。在銅管凸出處,一般垢較厚,易造成垢下腐蝕(由于濃差電池作用),加入大量C1-離子后,由于C1-具有較突出的加速點蝕作用,有可能使設(shè)備局部點蝕穿孔。在脹接處,由于設(shè)備本身是異種金屬(鋼、銅)接觸,存在電位差(鋼電位高于銅),溶液電導(dǎo)率增加后,將加速電偶腐蝕。最后C1-具有明顯的加速晶間腐蝕的作用,由于晶間幾何尺寸極小(幾微米),發(fā)生腐蝕后,肉眼不易發(fā)現(xiàn),這對于不銹鋼換熱器來說較危險,很有可能出現(xiàn)不銹鋼表面未見銹蝕,而由于晶間腐蝕,已經(jīng)使不銹鋼板蝕穿的現(xiàn)象。
????(4)銅管與鋼板一般采取脹接方式聯(lián)接,嵌入量僅幾絲(百分之幾毫米),較易腐蝕穿孔。
????(5)一旦腐蝕,引起泄漏,水將進入氟里昂中:氟里昂遇見水(即使是空氣里的水份),發(fā)生反應(yīng),生成HCI(鹽酸)、HF(氫氟酸),鹽酸是強酸,腐蝕性很強,氫氟酸腐蝕性更強,一般金屬均能迅速腐蝕(包括一般的不銹鋼,只有高鉻鎳含鉬的不銹鋼除外)。一旦腐蝕穿孔(即使是針孔),生成HCI、HF,這兩種酸會反過來腐蝕穿孔處,增大孔徑,加大漏水量,生成更多的HCI、HF,造成惡性循環(huán)。對于溴化鋰機組,則對密閉性要求更高,溴化鋰隨水或空氣將大大增加其腐蝕性,造成機組嚴重腐蝕,甚至于報廢。
????(6)因為微量滲漏就會造成惡性循環(huán),而微小的滲漏在做壓力氣密性試驗時較難發(fā)現(xiàn)(清洗后一般不做氣密性試驗),做真空度試驗時,真空度下降不明顯,也難以發(fā)現(xiàn)。
????中央空調(diào)主機冷凝器、蒸發(fā)器管壁很薄,強腐蝕性的酸洗液容易將其腐蝕穿孔,損傷嚴重時,可使主機當時報廢。近年來,國內(nèi)已發(fā)生多起由于酸洗不當導(dǎo)致價值近千萬元的中央空調(diào)系統(tǒng)洗完即報廢的清洗事故。綜上所述,由于中央空調(diào)設(shè)備及制冷劑的特殊性,不宜采用傳統(tǒng)清洗技術(shù)。
????2、損傷室內(nèi)裝修材料、增加設(shè)備維修費用;由于酸洗極易造成中央空調(diào)系統(tǒng)金屬腐蝕損傷,即使是輕度損傷,多次酸洗后的空調(diào)系統(tǒng)在運行一段時間后,也會因腐蝕損傷而頻繁維修和更換損傷零部件,從而大大增加系統(tǒng)維修費用。更為麻煩的是,賓館、酒店、高檔寫字樓的中央空調(diào)系統(tǒng),若酸洗不當會造成管路腐蝕泄漏,泄漏的酸洗液會損傷室內(nèi)裝飾,維修泄漏管道或更換損傷部件都會導(dǎo)致對室內(nèi)環(huán)境的重新裝修,其直接后果是空調(diào)用戶不僅要支付設(shè)備損傷部分的維修更換費用,而且還要付出對室內(nèi)重新裝修的更多費用,影響正常經(jīng)營和辦公。這些費用和損失有時常常是酸洗工程款的數(shù)倍甚至十幾倍。
????3、清洗效率低、除垢不徹底;酸洗只能將中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的碳酸鹽水垢除去,對硫酸鹽及硅質(zhì)性污垢無法溶解,因此清洗后系統(tǒng)內(nèi)殘存大量難溶垢,空調(diào)設(shè)備洗凈率低,清洗后難以有效恢復(fù)中央空調(diào)的致冷效率和冬季供暖效率。
????4、一般需停機清洗,并需要改變其運行參數(shù)。
????5、排水無法達到國家環(huán)保要求,毒害生物、污染環(huán)境;酸洗溶液中含有大量的劇毒和強腐蝕性化學(xué)物質(zhì),COD、BOD值超過國家環(huán)保指標幾百倍甚至幾千倍,廢液對花、草植物和水生物具有強烈的毒性和危害性。目前各地清洗公司和水處理公司為降低工程成本,對酸洗廢液都不處理而直接排放,從而對生態(tài)環(huán)境造成極大破壞和危害。
????六、中央空調(diào)化學(xué)清洗技術(shù)發(fā)展趨勢
????鑒于酸洗技術(shù)對中央空調(diào)設(shè)備的強腐蝕性和對生態(tài)環(huán)境的高污染性,目前國內(nèi)外都在積極研究開發(fā)安全、無污染的清洗技術(shù)。由于水處理和化學(xué)清洗對中央空調(diào)系統(tǒng)的安全、正常運行影響很大,近年來酸洗不當造成價值千萬元的中央空調(diào)系統(tǒng)嚴重腐蝕甚至報廢的酸洗事故時有發(fā)生。因此,國內(nèi)部分省區(qū)的技術(shù)監(jiān)管機構(gòu)已開始對中央空調(diào)清洗實行嚴格的清洗安全監(jiān)管。國家環(huán)保局也把酸洗技術(shù)列為九大污染源頭之一,將進行限制和治理。國內(nèi)部分地區(qū)已嚴格禁止酸洗中央空調(diào)和其它熱交換設(shè)備。
????隨著國家環(huán)保立法和執(zhí)法力度的加大,用高效、安全、無污染的化學(xué)清洗技術(shù)替代目前使用的酸洗技術(shù),必將成為中央空調(diào)清洗技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。中性無酸清洗技術(shù)成功地應(yīng)用于中央空調(diào)清洗領(lǐng)域,無疑是一條二十一世紀中央空調(diào)化學(xué)清洗和水處理技術(shù)發(fā)展的必由之路。
????七、中央空調(diào)化學(xué)清洗的目的
????結(jié)垢和微生物粘泥及由此伴生的腐蝕故障,對系統(tǒng)的安全、正常和低成本運行影響極大,需定期進行化學(xué)清洗,通過安全有效的化學(xué)清洗可達到如下目的:
????1、徹底清除冷卻水和冷凍水系統(tǒng)內(nèi)的各種水垢、微生物粘泥和腐蝕產(chǎn)物,保證系統(tǒng)安全正常運行,顯著提高制冷效率和供暖效率;
????2、降低運行成本,大幅度節(jié)約能源,清洗后可使系統(tǒng)電耗量或油(氣)耗量降低20-30%;
????3、保護金屬及塔填料,消除腐蝕隱患,延長設(shè)備使用壽命。
????八、中央空調(diào)化學(xué)保養(yǎng)的目的
????由于中央空調(diào)水系統(tǒng)運行中容易產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢和粘泥故障,為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全和低成本長周期運行,就需要對水系統(tǒng)進行有效的日常維護保養(yǎng)。通過維護保養(yǎng)可達到如下目的:
????1、有效抑制菌藻滋生繁殖,防止產(chǎn)生大量生物粘泥,阻止系統(tǒng)阻力上升,防止水系統(tǒng)結(jié)生水垢;
????2、消除水中的溶解氧、微生物等有害物質(zhì)對金屬材質(zhì)對金屬的腐蝕,保護系統(tǒng)中的各種材質(zhì)不受損傷,延長設(shè)備使用壽命;
????3、確保系統(tǒng)工藝正常,使設(shè)備保持良好的換熱效率;
????4、降低運行成本,大幅度節(jié)約能源,良好的水質(zhì)可使系統(tǒng)電耗量或燃料耗量降低20-30%;
????九、GR-943格瑞中性無酸清洗技術(shù)特點
????為了解決酸洗中央空調(diào)因腐蝕損傷導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏甚至報廢以及酸洗廢液嚴重污染環(huán)境的難題,蘭州緩蝕技術(shù)研究所經(jīng)多年科技攻關(guān),研究成功GR-943中性無酸、無污染化學(xué)清洗技術(shù),填補了國內(nèi)外中央空調(diào)及工業(yè)設(shè)備中性無酸綠色清洗技術(shù)的空白,其產(chǎn)品中性無腐蝕、環(huán)保無污染和對各種成分的水垢都能有效清除的技術(shù)性能,徹底解決了多年來困擾化學(xué)清洗行業(yè)的設(shè)備腐蝕難題、硫酸鹽難溶垢無法清洗的難題以及生產(chǎn)設(shè)備不能運行清洗和酸洗廢液嚴重污染環(huán)境等連鎖性的難題,徹底實現(xiàn)了工業(yè)化學(xué)清洗從過程到結(jié)果形成完全良性循環(huán)。
無酸安全的中性清洗技術(shù)以其優(yōu)異的技術(shù)性能在國內(nèi)工業(yè)化學(xué)清洗行業(yè)創(chuàng)造了一系列記錄,通過國家級專家技術(shù)鑒定的無酸安全中性化學(xué)清洗技術(shù),由國家質(zhì)檢總局授權(quán)中國鍋爐水處理協(xié)會注冊認證的無酸安全中性化學(xué)清洗技術(shù),由國家技術(shù)監(jiān)督局審查備案的無酸安全中性化學(xué)清洗技術(shù),由國家水協(xié)委托全國各地技術(shù)監(jiān)督局所屬鍋爐壓力設(shè)備主管機構(gòu)——鍋檢所、特檢所對其除垢、防垢和防腐蝕性能運行檢測證明,是真正高效的無酸安全中性化學(xué)清洗技術(shù)產(chǎn)品。與目前使用的酸性技術(shù)相比,用GR-943中性無酸清洗技術(shù)中央空調(diào)具有如下技術(shù)特點:
????1、中性無腐蝕、安全可靠。除垢過程清洗液的pH值保持中性,腐蝕率為0.1g/m2·h,低于中性水對金屬的腐蝕率,清洗過程對設(shè)備金屬無任何腐蝕損傷,不會造成系統(tǒng)損傷泄漏和縮短空調(diào)設(shè)備使用壽命,清洗后能在金屬表面形成防腐性能優(yōu)良的保護膜,確保中央空調(diào)系統(tǒng)清洗后安全、正常和高質(zhì)量運行。
????2、綠色無污染、不傷花草。經(jīng)衛(wèi)生部門鑒定GR-943清洗劑屬無毒品,清洗廢液無需處理即能符合國家排放標準,廢液對人體、花草無任何影響,對環(huán)境無污染,屬綠色環(huán)保產(chǎn)品,真正實現(xiàn)了中央空調(diào)及工業(yè)設(shè)備的綠色清洗。
????3、清洗效率高、除垢徹底。能有效清洗各種類型的水垢和藻類微生物粘泥,特別是對酸洗技術(shù)無法除去的硫酸鹽、硅質(zhì)化合物等難溶性污垢也能徹底清洗干凈,除垢率達到95%以上,清洗后能有效恢復(fù)并提高中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷和供暖效率。
????4、不需停機,可在中央空調(diào)等熱交換設(shè)備正常運行的條件下,徹底清除水系統(tǒng)內(nèi)的各種污垢,不影響生產(chǎn)及使用。
????5、防垢防腐。設(shè)備日常運行中加入少量GR-943,可防止設(shè)備水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕。
????6、經(jīng)濟性能好。GR943清洗費用只有“EDTA”法的1/2~1/10。性價比特佳。
????7、節(jié)能效果顯著、降低運行費用。采用本技術(shù)清洗后,可使中央空調(diào)耗電量(氟機)或耗油量(溴機)大幅度下降,節(jié)約電費可達30%以上。由于除垢徹底,清洗過程對設(shè)備無損傷,清洗后可保證設(shè)備安全有效、長周期運行,從而使空調(diào)系統(tǒng)維修費用和水處理費用大幅下降,給用戶帶來實實在在的經(jīng)濟效益。
????十、中央空調(diào)保養(yǎng)劑的工作原理
????1、GR-943D1是中央空調(diào)冷卻水運行保養(yǎng)劑,該保養(yǎng)劑選用可與水中結(jié)垢金屬離子結(jié)合的配位體,與水中Ca2+、Mg2+金屬離子起螯合反應(yīng),形成穩(wěn)定的可溶性螯合物,從而有效地防止水中結(jié)垢沉積。該保養(yǎng)劑里又含有殺菌滅藻的組份,能有效地防止水中各種菌藻的繁殖及生物粘泥的產(chǎn)生,保持了系統(tǒng)清潔狀態(tài)。GR-943D1含有獨有的緩蝕防腐成份,能有效地保護系統(tǒng)內(nèi)各種金屬不受損傷,延長設(shè)備的使用壽命。由于以上性能確保了空調(diào)冷卻水系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài),可大幅度降低電耗及清洗費用。
????2、GR-943D2是用于中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的日常運行維護保養(yǎng)劑,該保養(yǎng)劑內(nèi)含有多種高效的復(fù)合緩蝕劑,對系統(tǒng)里的鋼、銅、不銹銅等各類金屬材質(zhì)起良好的保護作用。該保護劑含有獨特的除氧劑,能有效地除去水中溶解氧,消除了溶解氧對設(shè)備的腐蝕損傷,避免垢下腐蝕。GR-943D2內(nèi)含有可抑制微生物生存的金屬離子,可降低微生物對設(shè)備的腐蝕,保證設(shè)備的安全運行,延長設(shè)備使用壽命。