冷却塔水处理基础知识

控制结垢的方式
通过排放来限制生垢物质的浓度
修改系统的流速或者温度 保持系统干净 添加化学阻垢剂
– 扩大溶解杂质
– 防止颗粒形成附着沉积
排放&循环控制的重要性
排放会直接影响水&阻垢剂成本
– 太多的水剂试剂排放 – 排水太少会增加垢，能源消耗及其他问题
Maintain max cycles consistent with good results!
封闭冷却水系统
典型ຫໍສະໝຸດ Baidu/C 系统
Condenser
Evaporator
冷却塔
抽风横流式冷却塔
强制通风冷却塔
冷却& 冷凝
冷凝器是个巨大的制冷机器
– 通常使用水来传递或转移热量
– 也可以使用空气作为传递冷和热的介质
冷却器是把不想要的热从一个地方去除 制冷器以吨计
– 1 吨 = 12,000 BTU/小时移热
压缩循环制冷每吨增加3000 BTU的热量 压缩循环冷却器每吨排出15,000 BTU/hr热. 冷却塔蒸发率~ 1.53 加仑每小时每吨
增强型冷却器管
蒸发器 & 冷凝器外壳 & 管 HX
通常使用增强型HX铜管
也叫来复线管 管面凹凸
– 增加湍流
– 增加表面积 – 增加热传递 增加潜在的腐蚀和沉淀 强化– 凸出非常接近
Millions $ 导致减少寿命、可靠、安全性
生物膜和生物污染
细菌生成胶装物成为生物膜
– “油滑”的感觉
– 高绝缘性 – 甚至可能不可见
及时杀菌剂增加也能保护细菌
当生物膜上有污泥，泥沙，纤维，臭虫，耐腐蚀的产品等 引起的生物污染。.
生物膜或生物污染称为
形成军团菌
提高生物控制效率
– 抑制剂产品功能，水质，系统设计，操作条件下，监控 程序
– 注意:低缓蚀剂流动能造成垢的快速形成
– 定期现场监测是很重要的
排放线管的成本
Cycles 2 3 5 7 9 11 Annual Bleed 15,768,000 7,884,000 3,942,000 2,628,000 1,971,000 1,576,800 Annual Make Up 31,536,000 23,652,000 19,710,000 18,396,000 17,739,000 17,344,800 Annual Water Cost $ $ $ $ $ $ 94,608 70,956 59,130 55,188 53,217 52,034 Annual Total Inhibitor Cost Annual Cost $ $ $ $ $ $ 32,850 16,425 8,213 5,475 4,106 3,285 $ $ $ $ $ $ 127,458 87,381 67,343 60,663 57,323 55,319
双管路系统
三管路系统
四管路系统
四个管路的空气
有效的水处理
帮住最大化的提高HVAC（空调） 系统的寿命、效率、可靠 性、安全性，较少费用。 帮助控制腐蚀、沉淀及微生物生长 Part of the overall PM program for an HVAC system
锈蚀
铁锈引起的后果
碳酸钙垢
碱性条件下，钙离子形成
随着温度变化会被溶解一部分
– 温度升高溶解性下降 – 冷凝管是冷却系统中最热的点
氧
溶解气体
氧溶解在水中
冷却水塔含有腐蚀性的氧
冷却水处理
冷却水系统主要问题
有效的解决问题方案!
生锈
– 毁坏系统的金属 – 形成沉淀
沉淀物
– 降低热传递效率 – 增加能量损耗
收水器 避免死角&其他停滞区域 保护水池, 顶端& 其他湿润区域from sunlight
使用耐腐蚀建筑材料
便于冲洗和完整的排水设计
日常清理&消毒
每年至少一次清扫和消毒，最好两次 干净的系统是减少风险的关键，，因为泥沙，淤泥， 有机物质促进军团菌的增长
旁流过滤能减少所需减少清理
– 实际工作
生物监测的重要性
Only way to know if MB control program is effective
– 现场调查 – 实验室调查
改变杀菌剂添加量& 清理周期来维持好的结果。 控制总体菌群数量来控制军团菌
WT对能源成本的影响
HVAC系统中主要的能源消耗者:
Penetrate slime better than oxidizers
Less corrosion concerns Usually required with an oxidizing biocide program A single or dual non-oxidizing biocide program is not considered a “best practice” program for Legionella risk reduction


pH值
碱度


硬度
氧
电导率
测量水的“传导”电流的能力 用于测量总固体溶解量 更高的电导率，更高的溶解固体量 电导率随着锅炉和冷却塔中液体的浓缩而提高
pH
Acidic
1 2 3 4 5 6
Neutral
7 8 9
Alkaline
10 11 12 13 14
测量水中的酸碱性
– pH 7.0 被认定为中性
封闭系统
广泛用于柔和的冷却&加热
配制
– 2, 3, & 4 管道系统 – 初级&次级回路 – 独立冷却系统 – 封闭的冷凝器回路 – 软化水回路（热泵）
封闭系统
水损失不严重的话比较容易处理
– 处理方式多样 – 更经济 – 低污染
即使小的腐蚀或微生物成长都会引起大的沉积问 题
– 设计为较低的污物限度
System Design & Operation
Cleaning & Disinfection
Biocide Additions
Biomonitoring
不仅仅使用化学试剂!
需要有效的控制微生物
日常生物监测 适当添加杀菌剂& 有计划的清洁/消毒
系统设计能很好的帮助微生物测量
系统设计
杀菌剂类型
非氧化性杀菌剂
– 通过投毒方式杀死或抑制细菌生长 – 特定微生物
氧化型杀菌剂
– 通过“burning up”方式抑制细菌生长 – Non-specific kill mechanism
– 氯, 溴 , 双氧水, 臭氧, etc.
非氧化性的杀菌剂
Control some bugs that oxidizers can’t
– 金属损坏
– 减少系统寿命 – 机器失效
腐蚀产物
– 降低热传导效率 – 流动性受限制 – 增加操作成本
控制锈蚀的方式
耐腐蚀材料
价格较贵，但设备寿命较长
通过保持合理的周期（排放）来平衡生锈/结构的形 成趋势 好的结垢& 微生物控制 使用腐蚀抑制剂
– 合理的抑制 – 维持在一个合理的范围
流动慢 高温 阻垢剂低 悬浮固体较多
生垢的坏处
冷凝器表面越脏冷却性能越差
– 制冷的温度高于设计的温度
– 制冷剂的压力增加，以至于它将会凝结在较高的温度 – 需要压缩机加倍工作
压缩机设计在一个确定冷凝温度& 压力工作下， 给定的负荷
– 冷凝器压力也称head pressure – 温度高, head pressure也高
压缩循环制冷机
冷凝器核心是压缩机
容积式压缩机
– 往复式（看起来像汽车发动机） – 螺旋式 – 滚筒式 – 小型冷却器
离心压缩机
– 最常见的大型冷却器 – 像有个扇子在冷却器上
压缩循环冷凝器
压缩机r
离心式
往复式
螺旋式
压缩循环冷凝器的蒸发率
1吨制冷剂 = 12,000 BTU/hr 蒸发器散热.
千吨冷却水塔多50%负荷进行运作
0.01厚度冷凝系管壁导致的损耗= 每年增加电费$51,219! *
污垢增加 – 潜在腐蚀 – 军团菌增加 – 维护成本 – 潜在不可预测的关机
•
以一个0.75千瓦/吨冷却水组作为参考& 电力消耗$0.06 千瓦时
水处理的伙伴关系
训练有素的操作人员能帮助制定一个成功处理计划 来降低总费用。 培训与现场测试，可以有巨大的 回报! 水处理代表在现场服务的时间 很少! 水处理操作指南
Two basic types of chillers
– Vapor Compression – Absorption
典型的冷凝器
冷凝器 蒸发器
蒸汽压缩式制冷机
像家庭空调一样控制
相同的构造: 压缩机、冷凝器、膨胀阀& 蒸发器
需要制冷剂
– 制冷剂内部添加，主要把热量从一个地方移到另一个地 方 – 氨 – 氟利昂
水中的杂质导致生锈、沉淀等相关问题
雨水是最常见的方式
– 冷凝水(无杂质) – 但是雨水不会以纯净状态时间太长
水循环
在循环过程中，杂质进入水中
– 溶解气体 – 溶解固体 – 悬浮固体


水质受地质影响很大
水质受时间而改变
Key Problem Causing Impurities
电导率
1000 Ton Load, 24 Hr/Day, 365 Days/Year, Water Cost = $3.00/1000 Gallons Inhibitor Cost = $2.50/lb., Inhibitor Feed Rate = 100 ppm
微生物控制不好造成的影响
生锈&金属出问题 热交换表面形成杂质 & 浪费能 源 军团菌 系统停机& 产品问题 高维护费用
– 冷却机
– 循环泵 – 塔风机
– 空气处理风机
任何其中一个都会带来很大运营成本影响
挑选最佳的杀菌剂计划
没有一个杀菌计划是通用的
Best practices guidelines for Legionella control specify use of an oxidizing biocide
Other things to consider
– 系统设计& 运营状况 – 水质 – Existing feed & control equipment – Availability of personnel to monitor program – 经济因素
– 造成垢下腐蚀
微生物控制差
– 引发生锈, 沉淀 & 增加潜在的病毒
典型的冷却水系统
开放式冷却水系统
– – – – – – – – 冷却塔, 蒸发式冷凝器, & 流体冷却器 水蒸发而释放热量到大气 冷却水溶解一定浓度固体需要排放 补加水（水蒸发和排放的水） 冷却, 热水, & 软化水 回路 无蒸发 除泄露损失水很少 主要关系控制腐蚀
– 帮助文件步骤& 与你的程序关联
基础水化学
水
纯水是无色, 无味, & tasteless
化学方程式H2O
水具有多种特性，同时是个优良
传热介质。
– 安全 – 性价比高 – 高热容量(能吸收和释放更多的热量)
The Universal Solvent
水常被称为广泛溶剂
水具有超强的溶解性
冷水塔水处理基础
项目
1. 水处理的重要性 2. 水化学 3. 冷却水处理
水处理的重要性
水处理的有效性
最大化提高锅炉& 冷却水系统
– 生活
– 效率 – 可靠 – 安全
最小化节约费用
– 燃料, 水, 化学品, 维护 护, & 人工 维
水系统处理是维护预防项目中非常重要的一个部 分。
较差水处理导致的浪费
pH低显酸性
– pH越低越容易生锈
pH高显碱性
– pH越高越容易生垢
碱度
测量酸中和的能力
与pH有关 低pH 低碱度&导致生锈 高pH 碱度高
– 能形成垢
硬度
水中含有大量的钙镁离子
这些物质导致水变硬
软水剂会降低硬度
钙是常见杂质
– 在碱性条件容易形成垢
所有热交换系统形成沉积垢的重要因素
沉淀物
物质沉淀
– 碳酸钙 – 其他杂志 – 流动性低
– 通常形成在热交换表面
大部分沉淀物是混合物
– 泥土、铁锈、泥浆等等. – 所有被称为污物 – 某些杂质相对独立
Calcium Carbonate & Slime Deposit in Condenser Tubes
影响水垢形成的因素
由于流动不畅而导致水中溶解高矿物质