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高效清洗玻璃钢冷却塔填料

本文探讨了在结垢导致不可逆转的损坏之前清洁玻璃钢冷却塔填料的方法。
在过去的一个世纪中,一次冷却是许多冷却塔的普遍特征,而有关进气和排气问题的环境法规基本上已迫使新项目过渡到冷却塔或某些情况下的水冷冷凝器。适当的化学控制对于冷却塔中稳定的热传递及其物理稳定性至关重要。但是即使进行了严格的化学进料和监控,冷却塔,尤其是塔的玻璃钢冷却塔填料,仍会积聚水垢和微生物沉积物,从而阻碍了热交换,在最坏的情况下,还可能导致塔的部分坍塌。
 
冷却塔的性能高度取决于热交换器的热回水与通过塔抽出或吹出的冷空气之间的接触效率。通过使用冷却塔玻璃钢冷却塔填料来增强热传递,数十年来,冷却塔玻璃钢冷却塔填料已演变为复杂的设计,可最大程度地增加空气与水的接触。高效PVC薄膜填充的图示如下。
 
从早期的飞溅填充设计过渡到现代高效类型,减少了冷却塔的投资和运营成本。然而,在空气与水之间提供良好接触的曲折路径也使这些玻璃钢冷却塔填料极易结垢。先进的结垢可将重量增加约10倍,导致玻璃钢冷却塔填料塌陷到集水槽中,并需要昂贵的玻璃钢冷却塔填料更换。
 
适当的化学处理
尽管本文着重于清洁已经开始积聚沉淀物的玻璃钢冷却塔填料的方法,但最重要的是要了解在正常运行期间进行适当的化学处理对于防止严重或突然的水垢和结垢问题至关重要。关于冷却系统中的水垢(和腐蚀)控制,磷酸盐/膦酸盐处理的长达四十年之久的方法已被基于聚合物的非磷化学方法所取代,这有两个主要原因。一是由于有毒藻类大量繁殖的问题困扰着许多水域,对环境中磷的排放越来越受到管制和限制。其次,事实证明,新的聚合物程序对于冷却系统中的水垢和腐蚀控制更为有效。
 
冷却系统中最严重的问题通常与微生物污染有关。因此,实际上所有系统都将某种形式的氧化性杀菌剂作为主要处理剂,最常见的是漂白剂,但也可能是气态氯,漂白剂/溴化钠,二氧化氯,一氯胺和一溴胺。在许多设施中,在电力行业中尤其如此,这是一个问题,这是由美国环境保护署(USEPA)制定并由美国环境保护署(USEPA)制定的法规,规定每天2小时内的可用氯平均残留量不得超过0.2 ppm,因为“最佳可用技术”。对于如此受限制的植物,每天只允许进行少于9%的处理,从而使微生物有机会沉降并开始形成保护性粘液层。
 
处理污损玻璃钢冷却塔填料的选项
 
高效清洗玻璃钢冷却塔填料

许多设施遭受了多孔塑料玻璃钢冷却塔填料的污染。替换实物填充是一个潜在的解决方案,但可能会导致重复出现的情况。另一个选择是切换到低污垢填充设计,该设计通常具有更高的垂直流型,更少的表面纹理以及有时板之间的间距更大,所有这些都以牺牲一定的冷却效率为代价。由于玻璃钢冷却塔填料的更换在材料和停机时间两方面都可能很昂贵,因此其他人选择了化学或机械方式清洁玻璃钢冷却塔填料。选择更换还是清洁以及清洁方法需要仔细考虑。该决定取决于结垢程度,结垢剂的物理和化学性质,填充类型以及处理冷却塔排污时的环境因素。例如,在结垢严重的薄膜包装中,某些通道可能会被完全堵塞,从而阻止清洁溶液流过,并可能充当过滤器的作用,以清除在包装其他部分中除去的固体。如果沉积物的总量立即释放到循环水流中,将导致非常高的悬浮固体,并且在排放之前,必须将排污物转移或处理。污垢的类型也根据循环水的性质和所使用的处理化学物质而有很大不同。随着时间的流逝,污垢基质将起过滤介质的作用,将额外的悬浮固体截留在玻璃钢冷却塔填料的缝隙中,并阻碍空气和水的流动。此时,构成用于选择玻璃钢冷却塔填料的驱动力的效率标准变为无效。
 
随着时间的流逝,高效玻璃钢冷却塔填料的效率将越来越低,可能会增加其初始重量的10倍,开始在支撑梁周围挤压,最终塌陷到集水槽中。在操作人员明显感觉到性能损失或玻璃钢冷却塔填料开始变形的时候,将清洁作为一种选择已经为时已晚。需要更换填料。但是,如果在早期和中等阶段发现了结垢,则可以根据结垢的性质选择几种清洁方法。
 
多孔塑料玻璃钢冷却塔填料的清洁选项
 
清洁塔架玻璃钢冷却塔填料的最合适方法取决于多个因素,包括安全问题,系统冶金学,在役与非役清洗,对工厂运营的潜在影响,清洗液的处置方式,对环境的影响,以及污垢物的化学和物理性质。
 
矿物质秤
 
硬质矿床最常见的是二氧化硅/硅酸盐或碳酸钙(方解石)。低温下二氧化硅的溶解度最低,并且沉积物通常在温度最低,水浓度最高的逆流填充装袋的底部附近发生,并且不均匀的水/空气分布会导致干燥点或局部集中的区域。方解石沉积物通常遍布玻璃钢冷却塔填料,但通常向底部最重。填充填料顶部附近的较高温度具有最低的方解石溶解度,并促进了更快的沉积动力学。但是,当水通过玻璃钢冷却塔填料时,矿物质会因蒸发而略微浓缩,并且随着汽提过量的CO2,pH值将略有上升。
 
可以在任何类型的硬垢早期有效使用的一种技术是应用某些类型的表面活性剂,这些表面活性剂会穿透硬质沉积物并导致其从略微柔软的塑料基材上剥落下来。除正常的阻垢剂程序外,通常还应将表面活性剂的使用时间延长60-180天。该程序永远不会100%有效,但通常会清除70-80%的结垢矿物。在执行清洁过程之前,必须确定并纠正结垢状况。
 
对于大型水冷却系统,其中主要的水垢沉积物是方解石,可以通过降低操作pH和/或浓缩周期来清洁玻璃钢冷却塔填料,直到在填充条件下水相对方解石而言不饱和为止。方解石通常充当沉积基质的粘合剂,因此将碳酸钙溶解在沉积基质中可能会产生不成比例的效果。原则上,随着时间的流逝,任何程度的不饱和都会有效。对于已经使用它进行pH控制的许多工厂来说,硫酸是显而易见的选择,但是在使用这种有害化学物质之前,需要非常仔细的计划,涉及工厂人员,化学品供应商和任何外部承包商。其他工厂可能更喜欢使用更安全,腐蚀性较小的酸,例如有机酸或受抑制的氨基磺酸。 [4]在中等pH值下,某些有机酸比无机酸更有效,并且与硫酸具有协同作用。在pH为5时,与单独的硫酸相比,施加适当的有机酸将使方解石的溶解速率提高10-20倍。
 
对于轻质碳酸钙结垢,离线泡沫酸清洗非常成功,至少在较小的塔上非常成功。填充包装顶部的熟练专家会使用强酸泡沫。泡沫的性质允许酸在其缓慢向下通过玻璃钢冷却塔填料时与水垢接触。根据工厂的安全性和环境要求,相对较少量的用过的且大部分被中和的泡沫清洁溶液将被收集到集液槽中并进行处理,或与可能正在使用的相邻塔单元的其他循环水混合。
 
矿物氧化皮也可以通过机械方式进行原位或异位清洁。由于其相对于柔性PVC的脆性,可以通过从下面就地机械清洁填充包装来成功清除水垢。
 
微生物/有机沉积物基质
 
微生物生长或有机物充当沉积基质粘合剂的沉积物具有柔软,有时像油灰一样的稠度。与矿物鳞片不同,微生物来源的沉积物往往主要堆积在玻璃钢冷却塔填料的中间。直接在喷嘴下方的水速通常足够高以阻止微生物粘附。因此,有时无法检测到微生物引发的结垢,因为在从顶部看去喷头下方的检查中看不到它。随着水流速度降低到玻璃钢冷却塔填料中的几英寸,微生物开始在表面定居,充当悬浮固体通过玻璃钢冷却塔填料的过滤器。玻璃钢冷却塔填料中部的结垢往往比底部更严重,这是因为悬浮的固体在到达底层之前就被滤出了,并且由于玻璃钢冷却塔填料的最后几英寸并没有物理上支撑厚而柔软的沉积物。无法从顶部或底部清楚地查看微生物污染,再加上检查填充中间层的困难,通常会使这种类型的污染直到进行到晚期才被发现。工厂人员试图在塔操作期间使用从称重传感器上悬挂下来的填料段来监视填料结垢,或者通过在塔盖的末端切开一个检修窗口以允许定期拆除中间段以使用人工升降机进行检查,或者将一部分玻璃钢冷却塔填料悬挂在主玻璃钢冷却塔填料包装下方,以使其易于检查和称重。所有这些方法都可以使用,但没有一种方法被证明是完全令人满意的。
 
存在几种从冷却塔玻璃钢冷却塔填料中去除生物淤泥基质沉积物的有效方法。超卤化是一种广泛尝试的方法,但是其有效性通常令人失望。重要的考虑因素是系统组件的潜在腐蚀以及在排放前需要脱氯。
 
微生物基质通常含水量很高,彻底干燥后会收缩并从表面脱离。但是,即使冷却塔位于低湿度气候下,即使在风扇的帮助下,有效地使冷却塔填料变干也可能会造成问题。二氧化氯也已经用作冷却塔生物膜的清洁剂,并取得了一些成功。但是,使用微生物或有机粘合剂对沉积物进行最广泛实践和最有效的清洁方法是过氧化氢(H2O2),因为它的氧化强度以及随着化学物质与有机沉积物发生反应而产生的氧气微气泡的物理作用。过氧化氢的积极环境特征涉及迅速分解为水和氧气,并且易于使用是促使过氧化物用作塔填料清洁剂的其他因素。典型剂量在500-3,000 ppm活性H2O2范围内。与大多数清洁操作一样,添加少量的表面活性剂将有助于减少沉积物。通常添加聚合物分散剂以帮助将除去的固体保持悬浮状态,直到可以将其吹散为止。
 
许多生物质由细胞外和细胞内水以及有机物组成,这些有机物将通过过氧化物清洗而溶解。沉积物中的很大一部分通常包含大量的泥土和淤泥,这些泥土和淤泥会释放到水中。图5和图6说明了在清洁前后,在中等污垢的高效冷却塔填料上形成的黏土粘土基质的外观。
 
 
在矿床中无机物含量高的情况下,循环水会变得很混浊。在清洁严重结垢的系统时,应预见冷却塔排污中可能会产生高悬浮固体,并在工作计划范围内予以考虑。
 
概要
首先应尽一切努力防止沉积。考虑到进水水质,微生物控制,是否存在预处理设备以及外部污染物可能通过空气传播的污染物或工艺流体进入塔的可能性,应指定一种与系统合理预期相适应的填充类型。泄漏。
应当严格监测微生物和沉积物控制计划,以确保其在预期范围内并提供所需的结果。
应检查任何预处理和侧流固体去除设备的性能,以确保此类设备能够输送并保持规定范围内的悬浮固体。
工厂人员应积极进行检查和监视。如果尽早发现结垢,则有更多选择,而成本更低。
应考虑定期,轻巧,预防性地维护塔填料清洁。随着时间的推移,大多数高效率玻璃钢冷却塔填料往往会逐渐增加重量。年度预防性维护清洗可以稳定或逆转这种趋势。
如果需要清洁,则必须充分考虑安全和环境因素。清洁需要工厂人员与化学品供应商/顾问之间进行仔细的计划和协调。人员安全至关重要。同样,清洁会释放出许多悬浮固体,如果不仔细控制,可能会弄脏设备或造成处置问题,而无须事先计划。
如果发生结垢,则应考虑所有补救措施,但通常应以适用于矿床性质和数量的成本最低且最具侵略性的方法作为起点。在早期阶段识别和纠正结垢条件的成本最低,如果允许结垢条件持续存在,则比积极清洗或最终填充更可取。
所有系统都不相同,应优先与清洁厂商和水处理专家进行仔细协商。