11．4循环水系统的清洗

11．4　循环水系统的清洗

当集中空调循环水系统运行一定时间后，由于在使用过程中受物理或化学等作用的影响，或水处理不理想，系统中常会产生一些盐类沉淀物、腐蚀杂物和生物黏泥等。这些污染物都会直接影响热交换器的换热效率和减小管道的过水断面，因此必须进行清洗。而清洗同时又是预膜处理的基础。

预膜处理是为了保护金属表面免遭腐蚀，利用某些化学药剂与水中的两价金属离子（如Ca^2＋、Zn^2＋、Fe^2＋等）形成络合物，在金属表面形成一层非常薄的膜，牢固地粘附在金属表面上，从而抑制水对金属的腐蚀，也包括防止微生物的腐蚀。这种膜常称为保护膜或防腐蚀膜。

实践证明，水系统的清洗与预膜处理是减少腐蚀、提高热交换效率、延长管道和设备使用寿命的有效措施之一。因此，清洗与预膜是日常水处理不可缺少的重要环节，其过程为：水冲洗→化学药剂清洗→预膜→预膜水置换→投加水处理药剂→常规运行。

11．4．1　清洗对象与方式

集中空调循环水系统的清洗包括冷却水系统的清洗和冷冻水系统的清洗。

冷却水系统的清洗主要是清除冷却塔、冷却水管道内壁、冷凝器换热管内表面的水垢、生物黏泥、腐蚀产物等沉积物。冷冻水系统的清洗主要是清除蒸发器换热管内表面、冷冻水管道内壁、风机盘管内壁和其他空气处理设备内部的污垢、腐蚀产物等沉积物。

清洗方式一般分为物理清洗和化学清洗。物理清洗主要是利用水流的冲刷作用来去除设备和管道中的污染物；化学清洗则是采用酸、碱或有机化合物的复合清洗剂来清除设备和管道中的污染物。

1）物理清洗

利用清洁的自来水以较大的水流速度（不小于1．5m／s）对与冷却水接触的所有设备和管道进行5～8h的循环冲洗，借助水流的冲击力和洗刷力来清除设备和管道中的泥砂、松散沉积物和各种碎屑杂物，并通过主管道的最低点或排污口排放掉清洗水，同时拆洗Y形水过滤器。

由于热交换器内的换热铜管管径较小，为避免系统清洗出来的污泥杂物堵塞换热管，清洗水应从热交换器的旁路管通过。热交换器的清洗则采用拆下端盖，单独用刷子和水对每根换热管进行清洗的方法。

物理清洗的优点是：可以省去化学清洗所需的药剂费用；避免化学清洗后清洗废液的处理或排放问题；不易引起被清洗的设备和管道腐蚀。存在的缺点是：部分物理清洗方法需要在集中空调系统停止运行后才能进行；清洗操作比较费工；有些方法容易造成设备和管道内表面损伤等。可选用冷凝器在线自动清洗系统，采用清洗胶球，在电脑程序控制下实现清洗以及胶球的自动化运行。

2）化学清洗

化学清洗是通过化学药剂的化学作用，使被清洗设备和管道中的沉积物溶解、疏松、脱落或剥离的清洗方法。一般来说，化学清洗不仅能去除系统中的油污，而且能消除各种结垢物、金属腐蚀物和生物黏泥。为了减少化学清洗剂的用量，前述的物理清洗也是系统清洗不可缺少的一环，尤其是在泥沙、污物沉积较多的情况下，先用水冲洗一遍是很有必要的。

化学清洗的优点是：沉积物能够彻底清除，清洗效果好；可以进行不停机清洗，使集中空调系统照常供冷或供暖；清洗操作比较简单。存在的缺点是：易对设备和管道产生腐蚀；产生的清洗废液易造成二次污染；清洗费用相对较高。

3）化学清洗方法类型

（1）酸洗法清洗

酸洗法清洗（简称酸洗）是利用酸洗液与水垢和金属腐蚀产物进行化学反应生成可溶性物质，从而达到将其去除的目的。

（2）碱洗法清洗

碱洗法清洗（简称碱洗）一般是利用碱性药剂的乳化、分散和松散作用，去除系统中的油污及油脂等。其中松散作用只对硅酸盐垢有效果，对其他大多数盐垢则不起去除作用。碱洗主要用于去除设备内的油污或预涂的除锈剂，此外还用来中和酸洗后的酸性水，清洗循环冷却水系统时一般均不采用碱洗方法。

（3）有机复合清洗剂清洗

有机复合清洗剂清洗是利用某些具有特殊功能的有机化合物，配制成具有杀菌、分散、剥离、溶解等作用，同时在清洗过程中对金属又不产生腐蚀影响的专用清洗剂，投入到循环水系统中进行清洗。例如，用有机磷酸盐和聚丙烯酸钠的混合物作为清洗剂，投加量约为80～100mg／L，pH值控制在6～7．5，清洗约24h就能取得较好效果，也可以将各种有助于清洗作用的化学药剂分别投加到循环水系统中来达到此目的。此时，要首先使用各种杀生剂（如氯）或具有杀生和剥离作用的次氯酸盐、新洁尔灭等，将系统中的菌藻杀灭，并对粘附于管壁表面的污垢进行剥离。然后再投加具有分散作用的羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸钠或氨基四甲叉膦酸（EDTMP）以及聚磷酸盐等，改变垢的结构和形态，使之成为可以被水冲走的松散沉积物。同时要降低循环水的pH值，这不仅能提高杀生剂的效力，而且还能溶解循环水系统中结成的一些盐类垢，并可以防止聚磷酸盐水解可能产生的磷酸钙垢。系统按上述处理方法运行一定时间后（一般1～3d），通过对循环水质的变化（如浊度、铁浓度等）分析，再进行大量排污，即将系统中清洗液全部置换，在这一排污置换过程中也起到了对系统的冲洗作用。

4）酸洗剂

常用于集中空调水循环系统中设备和管道酸洗的酸洗剂可分为无机酸和有机酸两大类。无机酸酸性强、成本低、清洗速度快，但腐蚀性也强；有机酸酸性弱、腐蚀小，但成本高。

（1）无机酸类酸洗剂

常用作酸洗剂的无机酸有盐酸、硫酸、硝酸和氢氟酸。无机酸能电离出大量氢离子（H＋），因而能使水垢及金属的腐蚀产物较快溶解。除此之外，酸根的存在对水锈和锈层的溶解也有一定的影响，有时还是关键的。由于氢离子还能氧化铁，因此在用无机酸类酸洗剂进行化学清洗时，有潜在的金属腐蚀危险。为了防止在酸洗过程中产生腐蚀，通常还要在酸洗液中加入缓蚀剂。

（2）有机酸类酸洗剂

常用于酸洗的有机酸有氨基磺酸和羟基乙酸。

5）碱洗剂

常用于集中空调循环水系统设备和管道碱洗的碱洗剂有氢氧化钠和碳酸钠。

6）停机化学清洗

在集中空调系统不供冷或不供暖的情况下，不论是其冷却水系统还是用户侧水系统，也不论是清洗单台设备还是清洗全系统，在一个闭合回路中，化学清洗一般按下列程序进行：水冲洗→杀菌灭藻清洗→碱洗→水冲洗→酸洗→水冲洗→中和钝化（或预膜）。

（1）水冲洗

水冲洗的目的是尽可能冲洗掉回路中的灰尘、泥沙、脱落的藻类以及腐蚀产物等一些疏松的污垢。冲洗时水的流速以大于0．15m／s为宜，必要时可作正反向切换冲洗。冲洗合格后，排尽回路中的冲洗水。

（2）杀菌灭藻清洗

杀菌灭藻清洗的目的是杀灭回路中的微生物，并使设备和管道表面附着的生物黏泥剥离脱落。在排尽冲洗水后重新将回路注满水，并加入适当的杀生剂，然后开泵循环清洗。在清洗过程中，必须定时测定水的浊度变化，以掌握清洗效果。一般浊度是随着清洗时间的延长逐渐升高的，到最大值后，回路中的浊度即趋于不变，此时就可以结束清洗，排除清洗水。

（3）碱洗

碱洗的主要目的是去除回路中的油污，以保证酸洗均匀（一般是在回路中有油污时才需要进行碱洗）。在重新注满水的回路中加入适量的碱洗剂，并开泵循环清洗，当回路中的碱度和油含量基本趋于不变时即可结束碱洗，排尽碱洗水。

（4）碱洗后的水冲洗

碱洗后的水冲洗是为了去除回路中残留的碱洗液，并将部分杂质带出回路。在冲洗过程中要经常测试排出的冲洗水的pH值和浊度，当排出水呈中性或微碱性，且浊度降低到一定标准时，水冲洗即可结束。

（5）酸洗

酸洗的目的是去除水垢和腐蚀产物。在回路充满水后，将酸洗剂加入回路中，然后开泵循环清洗。在可能的情况下，应切换清洗液的循环流动方向。清洗过程中，定期（一般每半小时一次）测试酸洗液中酸的浓度、金属离子（Fe^2＋、Fe^3＋、Cu^2＋）的浓度、pH值等，当金属离子浓度趋于不变时即为酸洗终点，排尽酸洗液。

（6）酸洗后的水冲洗

此次水冲洗是为了去除回路中残留的酸洗液和脱落的固体颗粒。方法是用大量的水对回路进行开路冲洗，在冲洗过程中，每隔10min测试一次排出的冲洗液的pH值，当接近中性时停止冲洗。

（7）中和钝化（或预膜）

金属设备或管道经过酸洗后，其金属表面处于十分活泼的活性状态，很容易重新与氧结合而被氧化生锈。因此，设备或管道在清洗后暂时不使用时，就需要进行钝化处理，然后加以封存。

钝化即金属经阳极氧化或化学方法（如强氧化剂反应）处理后，由活泼态转变为不活泼态（钝态）的过程。钝化后的金属由于表面形成紧密的氧化物保护薄膜，因而不易腐蚀。常用的钝化剂有磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，在90℃下钝化1h即可。

7）不停机化学清洗

在有些情况下，集中空调系统需要清洗但又不能停止供冷或供暖，此时就要采用不停机的化学清洗方法。为了避免在清洗时出现短路现象，清洗过程中要根据系统不同部位的情况分别单独开启或关闭，以保证集中空调系统任何部位都能得到充分的清洗而无死角。

对于冷却水系统，通常利用冷却塔的集水盘（槽）作为配液容器。将各种清洗药剂直接加入冷却塔的集水盘（槽）中，通过冷却水的循环流动，将清洗药剂带到系统各处产生清洗作用。

对于冷冻水系统，则利用膨胀水箱或外接配液槽来加入清洗药剂。当使用膨胀水箱加药时，要在加药后，从系统的排污口排除一些冷冻水，使膨胀水箱的药剂能吸入系统中。当使用外接配液槽时，配液槽与系统的连接管要接在冷冻水泵的吸入口段。在清洗药剂吸入系统后，药剂会随冷冻水循环流到系统各处，同时产生清洗作用。

由于不停机清洗不存在清洗后系统不使用的问题，因此在清洗后也就不需要钝化而只需要预膜。此外，一般在使用的集中空调循环水系统中，油污存在的可能性不大，因而也不需要进行碱洗处理。此时，集中空调循环水系统不停机化学清洗的程序为：杀菌灭藻清洗→酸洗→中和→预膜。

（1）杀菌灭藻清洗

杀菌灭藻清洗的目的、要求与停机清洗基本相同，只是在清洗结束后不一定要排水，当系统中的水比较浑浊时，可从系统的排污口排放部分水，并同时由冷却塔或膨胀水箱将新鲜水补足以达到使浊度降低即稀释的目的。

（2）酸洗

酸洗的目的、要求与停机清洗基本相同，所不同的是：在酸洗前要先向系统中加入适量的缓蚀剂，待缓蚀剂在系统中循环均匀后再加入酸洗剂。一般不停机酸洗要在低pH值下进行，通常维护pH值为2．5～3．5。

在酸洗过程中，可以加入一些表面活性剂，如多聚磷酸盐等来促进酸洗效果。酸洗后应向系统中补加新鲜水，同时从排污口排放酸洗废液，以降低系统中水的浊度和铁离子浓度。然后加入少量的碳酸钠中和残余的酸，为下一步的预膜打好基础。

（3）预膜

预膜完后将高浓度的预膜水用边补水边排水的方式稀释，控制稀释到总磷值为10mg／L左右即可。

11．4．2　预膜处理

循环水系统设备和管道的内表面，经化学清洗后呈活性状态，极易产生二次腐蚀，因此要在化学清洗后立即进行预膜处理。

预膜处理就是向循环水系统中投加某些化学药剂，使与循环水接触的所有经清洗后的设备、管道金属表面形成一层非常薄的、能抗腐蚀、不影响热交换、不易脱落的均匀致密保护膜的过程。形成的保护膜类型与所投加化学药剂的性质有关，不同的化学药剂在金属表面形成的保护膜亦不相同，一般常用的保护膜有两种类型，即氧化型膜和沉淀型膜（包括水中离子型和金属离子型）。

预膜处理和酸洗后的钝化处理作用一样，也是使金属的腐蚀反应处于全部极化状态，消除产生电化学腐蚀的阴、阳极闸的电位差，从而抑制腐蚀。

在确认系统已清洗干净并换入新水后，投加预膜剂，启动水泵使水循环流动20～30h进行预膜。预膜后如果系统暂不运行，则任由药水浸泡；如果预膜后即转入正常运行，则于一周后分别投加缓蚀阻垢剂和杀生剂。经预膜处理后的系统，一般均能减轻腐蚀，延长设备和管道的使用寿命，保证连续安全地运行，同时能缓冲循环水中pH值波动的影响。

当某些原因造成循环水系统的腐蚀速度突然增高，或在系统中发现带涂层的薄膜脱落时，都可以认为是系统的膜被破坏了，此时就需进行补膜处理。补膜一般是增大起预膜作用的抑制剂用量，使抑制剂的投加量提高到常规运行时用量的2～3倍，其他控制条件可与预膜处理时基本相同。

个别设备的预膜处理，是指那些更换的新设备或个别检修了的设备在重新投入使用前的预膜处理。这种预膜处理与对整个循环水系统进行的预膜处理基本相同，即将配制好的预膜液用泵进行循环；也可以采用浸泡法，将待预膜处理的设备或管束浸于配制好的预膜液中，经过一定时间后即可以取出投入使用。这两种处理方法均比在整个循环水系统中进行预膜处理容易，成膜质量也能保证。

由于冷却塔通常由人工定期清洗，而且也不需要预膜，再加上对冷却塔除外的循环冷却水系统进行清洗和预膜的水不需要冷却，因此为了避免系统清洗时的脏物堵塞冷却塔的配水系统和淋水填料，加快预膜速度，避免预膜液的损失，循环冷却水系统在进行清洗和预膜时，循环的清洗水和预膜水不应通过冷却塔，而应由冷却塔的进水管与出水管间的旁路管通过。