制冷系统立式水冷冷凝器管内污垢的自动清洗技术

制冷系统立式水冷冷凝器管内污垢的自动清洗技术彭德其俞天兰俞秀民蒋少青廖吉林刘桂英刘跃平（湖南株洲工学院帅科机械清洗研究所株洲412008）析，从提高年平均运行效率的角度对现在常用的污垢清洗方法作了简单评述，介绍了新研究的纽带自动清洗技术原理和管内的膜状旋流色水试验以及初次应用试验，结果表明综合效益颇高。

主题词污垢自动清洗纽带水冷冷凝器1水垢热阻对运行效率影响的严重性立式水冷器是一种广泛应用的通用热交换设备，有数万台之多，其中最多的是制冷系统的立式冷凝器。立式水冷冷凝器中冷却水的温差设计一般为（2~4）°C；高压水清洗是利用高压水的高速动能对污垢产生冲击达到清洗表面污垢的目的；但高压水清洗只适用于硬度较低的污垢，且很难控制它的压力，如果压力过大，就容易造成设备损坏；另外在进行高压水射流清洗时需严格注意安全问题，工作劳动强度大，清洗费用高。

化学清洗常用的有酸洗和碱洗或酸碱混合洗。尽管现在加缓蚀剂，但是化学清洗不可避免对设备腐蚀。加缓蚀剂的同时要注意一些问题，当浓度增加时，在减缓腐蚀的同时极化作用也明显地增加，从而激发了金属在酸液中的溶解过程；当浓度超过几倍时，去极化作用就起主导作用，因而会使腐蚀大大地加快，造成设备寿命降低。化学清洗往往对一些软垢（如污泥）不起作用；另外化学清洗容易对环境造成二次污染。

据广州石化总厂一研究报告介绍：“以工业循环水作为冷却介质，污垢从开始到积污热阻平衡的时间只有25天左右，直接以江河水为冷却介质污垢从开始到积污热阻平衡的时间则更短”。上述清洗方法都是在水冷冷凝器的传热管内污垢达到一定的程度后才进行的周期性的停车清洗。这就意味着水冷冷凝器运行的大部分时间处于积污热阻平衡的最大值状态，因此年均运行效率很低。并且清洗周期愈长，年平均运行效率就愈低。

3立式水冷冷凝器污垢的自动清洗技术为了避免周期性停车清洗这一根本缺点，作者研制了一种自动、连续的在线清洗技术一立式水冷冷凝器自动清洗塑料纽带。立式水冷冷凝器污垢自动清洗技术的结构原理如所示，在水冷冷凝器每根传热管内装入一根塑料螺旋纽带，纽带的宽度比管内径略小，纽带长度与管基本等长，纽带在轴向用管口轴承固定在冷却水进口管端。生产运行时，直接利用水冷冷凝器内冷却水自身的流体动能或位能，带动塑料纽带实现自动的连续转动。在一般情况下，管内的冷却水量不大，处于非满流状态，即冷却水顺管内壁呈膜状流动，是一种有波动性的非稳定流动。具有较好柔性的塑料纽带在冷却水的膜状向下流的波动的诱导作用下发生径向振摆运动（如）。因此，纽带对管内污垢产生频繁地转动刮擦作用，获得在线、连续的自动清洗防垢效果。

自转复合振摆运动的纽带使冷却水的膜状流动受到扰动和导向，纽带作为管内全程插入物1在管内形成非衰减旋流，ie使冷却水在管内全程都沿管内壁成膜状螺旋流流动。对此p作者采用色水进行了对比试验观察。结果表明，采用传统的分水头时，冷却水只在离上管口的约500mm段左右呈衰减旋流，采用纽带后冷却水在全管程作非衰减旋流。非衰减旋流的切向速度分量的强化，使得管内流体运动的合成速度有所增加，管内流程度增大，从而强化了边界层的传热过程。

理论分析和试验研究都表明：立式水冷冷凝器塑料纽带自动清洗机构的应用效果与纽带自身的结构参数（如螺距、宽度、表面粗糙度）传热管的材质、管内表面的污垢情况、冷却水的流量等许多因素有关。实际应用时应该根据不同工况的水冷冷凝器的运行参数，选用适当结构（包括普通型和异型结构的纽带）适当参数的纽带，以求自动清洗和传热强化作用的综合最优化。

4工业应用试验某制药厂有三台大连冷冻机厂制造的立式水冷的氨冷凝器，单台冷凝面积150m2，有281根38mmX3mmX4850mm的冷凝管。用未加处理的河水（含杂质多）作为补充的循环水冷却，管内结垢严重。1998年在这三台水冷冷凝器上进行应用性试验，已经连续运行两年多，没有进行过人工清洗。

某大型冷库的一台大连冷冻机厂制造的立式水冷的氨冷凝器，冷凝面积150m2有281根妁834850mm的冷凝管。使用深井水冷却，硬度很局，结垢十分严重。其中有98根管完全堵塞，达到总管数的32%.由于试验时没有进行预清洗，只能选取其中能够装进螺旋纽带的一些冷凝管进行应用试验。为了使对比结果具有代表性，特在同一台设备的同一根冷凝管作对比测试，管外冷凝温度（37.50°），管内流速0.06m/s.水温用精密温度计测量。纽带安装前后的冷却水进出的温度升高值的测试结果如下表：项目进水温度/°C出水温度/°C水温升高值/C纽带安装前纽带安装后可见，纽带安装后冷却水进出口温度差比安装前提高了27.5%.由于是纽带安装好后马上测量的，管内污垢几乎没有变化，与安装前一样。因此，上述结果表明纽带确实还有一定的传热强化作用。

5自动清洗技术的综合效益现役水冷冷凝器采用这种塑料纽带自动清洗技术进行改造，综合效益如何，为此，以冷凝面积315m2的LN315型立式水冷冷凝器为例进行效益分析。

上，每年运行8000h计算的节水、节电效益最少为7.8万元，而技改总费用约4 7万元，则资金回收期约7个月。

其它方面的综合效益如下：1我于缺水监疆家ic随善水资源的日益潘也水的价格将较大幅度的提高。水冷、冷凝器塑料纽带清洗技术节水、节电效益会更显著。

对于冷却水条件差的用户，水冷冷凝器塑料纽带清洗技术可提高水冷冷凝器的冷凝能力25%以上，凉水塔的负荷下降20%以上。这对于原冷冻设备能力紧张不足、或者需要部分扩产的用户，可以节省水处理设备、冷凝器和凉水塔等等设备费的投资，其综合效益就更显著。

避免了清洗时的高强度劳动，省去周期性的停车清洗费。

6结论立式水冷冷凝器塑料纽带自动清洗技术相对于传统的停车清洗技术具有以下优点：投资回报周期短，自动除垢元件的使用寿命五年左右。在管内流体一定的流速下（平均流速不小于0.10m/s）应用这种自动清洗技术时，塑料螺旋纽带对污垢进行连续的在线清洗，使管内表面保持干净，保证设备常年高效运行，改变了停车清洗的低效率运行状态；同时塑料纽带成本相对低廉，只需一次性少量投入，无其他运行损耗。尤其对于水质差，易结污垢的立式水冷冷凝器效益更高。

技改方便，由于塑料纽带自动清洗技术只需在水冷冷凝器的管内安装一套塑料除垢防垢元件，因而此技术适合于各种型号的新、旧设备。不仅对原设备的本体不进行任何改造，而且可以不停车，在正常生产运行时进行技术改造。