Chemiczne czyszczenie instalacji chłodniczych Cz. 2. Agregaty chłodnicze i instalacje wody lodowej
Ocena użytkowników: / 8
SłabyŚwietny 
Data dodania: 23.04.2012

Zachowanie wysokiej sprawności pracy agregatów chłodniczych i klimatyzacyjnych wymaga okresowego oczyszczania powierzchni wymiany ciepła parowników i skraplaczy, a niekiedy całej instalacji. Najłatwiej i najszybciej można to wykonać poprzez ich czyszczenie chemiczne.

 

2012_04_26a

 

Artykuł jest kontynuacją tematu podjętego w wydaniu styczniowo- lutowym 2012 na stronie 40.
Miarą skuteczności wymiany cieplnej parownika jest różnica temperatury czynnika chłodniczego i strumienia schładzanego medium. Aby uzyskać maksymalną sprawność wymiany ciepła dla różnych wielkości (mocy chłodniczej) parowników, producenci podają różne wartości prędkości przepływu wody lodowej (inne dla wody a inne dla glikolu). Obliczenia takie dokonywane są, oczywiście, dla czystych instalacji. Jeżeli w parowniku powstanie osad kamienia, to w znaczny sposób ogranicza się sprawność wymiany cieplnej poprzez zmniejszenie samej powierzchni wymiany i przenikalności cieplnej rurki miedzianej oraz warstwy osadu. Wówczas, mimo zachowania nominalnego przepływu wody lodowej, temperatury na wejściu i wyjściu parownika są dalekie od żądanych, co w konsekwencji prowadzi do wydłużenia cyklu schładzania zładu w instalacji, a to skutkuje podniesieniem kosztów energii elektrycznej dla pracy sprężarek.
Jeśli temperatura medium (wody lodowej, wodnego roztworu glikolu itp.) spada, obniża się temperatura i ciśnienie czynnika chłodniczego, a w konsekwencji zmniejsza się ilość pracy, którą musi wykonać sprężarka. Zależności istniejące pomiędzy grubością osadu a spadkiem wydajności cieplnej przedstawiono na wykresie (rys. 1.). Proszę zwrócić uwagę, iż osad już o grubości zaledwie 0,2 mm powoduje spadek wydajności chłodniczej o około 8 proc., a osad o grubości 1,6 mm może ograniczyć moc urządzenia o nawet 50 proc., czyli mniej więcej tyle energii marnujemy niepotrzebnie.
Na prędkość narastania kamienia wodnego wpływa temperatura powierzchni wymiany ciepła i prędkość przepływu wody – im niższa jest temperatura rurki parownika oraz większa prędkość przepływu wody, tym mniejsza jest podatność na odkładanie się na niej osadu. Jednak w przypadku parownika, jak już zaznaczono, prędkość przepływu wody musi być dostosowana do prędkości odparowania czynnika, dlatego też celowo zmniejsza się ją poprzez zamontowanie pionowych blach kierujących. Ma to istotny wpływ na przebieg czyszczenia, a zwłaszcza na dokładne wypłukanie szlamu z niedostępnych przestrzeni.

 

2012_04_26bRys. 1. Zależność grubości osadu do spadku wydajności cieplnej parownika

 

Według niektórych opinii, chemicznemu czyszczeniu powinny być poddawane wyłącznie parowniki płaszczowo-rurowe, o rozszerzaniu bezpośrednim z odparowaniem czynnika w rurach, kiedy warstwa osadu powstaje na ich zewnętrznej powierzchni, a zastosowany obieg wody lodowej jest typu zamkniętego. Natomiast drugi typ – parowniki zalane – ze względu na możliwość demontażu dennic zaleca się czyścić mechanicznie, za pomocą wyciorów (w praktyce bywa to nieskuteczne, gdyż najczęściej okazuje się, że agregat ustawiony jest tak blisko ściany lub innego urządzenia, że czyszczenie wyciorem jest po prostu niemożliwe). Często okazuje się, że twardy osad kamienia nie ulega usunięciu, w przeciwieństwie do wycieranych odkrytych fragmentów delikatnych miedzianych rurek (rys. 2.).
W tej sytuacji najlepszym sposobem odkamieniania jest chemiczne czyszczenie, pozwalające praktycznie bez zbędnego demontażu urządzeń, skutecznie usunąć osad, przy maksymalnym skróceniu czasu wyłączenia instalacji z pracy, gdyż przy zastosowaniu dobrych preparatów czyszczenie trwa około 4÷8 godzin.

 

Przygotowanie czyszczenia parownika
Chociaż ze względu na rodzaj stosowanych materiałów oraz podobieństwo konstrukcji, czyszczenie parownika i skraplacza płaszczowo-rurowego jest podobne, różni je typ kamienia, który determinuje zastosowanie określonej technologii czyszczenia (zazwyczaj skraplacze chłodzone są wodą w obiegu otwartym, której ubytki są uzupełniane, co powoduje zatężanie soli i zwiększenie prędkości odkładania się kamienia wodnego). (...)

 

Przygotowanie czyszczenia skraplacza
W skraplaczach gaz przepływa zawsze w przestrzeni międzyrurowej płaszcza, gdzie skraplany jest przepływem zimnej wody w rurkach. W przypadku sprężarek dwustopniowych najczęściej stosuje się dwustopniowe rozprężanie. W skraplaczu dolna część wiązki rur wyodrębniona jest za pomocą blachy rozdzielającej i stanowi przeciwprądowy dochładzacz ciekłego czynnika, zasilany wodą dopływającą do chłodzenia skraplacza. Płaszcz rozprężania bezpośredniego i wymiennik rurowy skraplacza z asymetrycznym obiegiem czynnika chłodniczego, utrzymują prawidłową prędkość przepływu czynnika wewnątrz rurek w czasie zmian faz z ciekłej w gazową. (...)

 

2012_04_27a
Rys. 2. Stan po czyszczeniu wyciorem

 

Przygotowanie czyszczenia skraplacza typu drycooler
Wbrew obiegowej opinii, kamień wodny powstaje także na lamelach skraplaczy typu dry-cooler i to niezależnie od tego, czy skraplacz posiada system zraszania wodą, czy też nie. Dla przykładu, na rysunku 6. przedstawiono stan lameli skraplaczy bez zraszaczy, pokrytych warstwą osadu powstałego z wody deszczowej, kurzu i zanieczyszczeń organicznych, głównie pyłków traw.
W wyniku braku przepływu powietrza temperatura i ciśnienie czynnika chłodniczego wzrosły tak bardzo, że sprężarki pracowały non stop. Ponieważ skraplacze zamontowano w pozycji pionowej, aby w trakcie natrysku roztworu czyszczącego na zakamienioną powierzchnię lameli nie tracić dobrego roztworu, pod każdym skraplaczem należało zbudować tacę ociekową (rys. 7.).
Dodatkowo, ze względu na przewodnictwo elektryczne roztworu preparatu Kamix, które jest 10 tys. razy większe niż w przypadku czystej wody, przed czyszczeniem należało zdemontować wentylatory, aby natryskiwany roztwór nie dostał się do uzwojeń silników elektrycznych.
Jeszcze większy zakres przygotowań obejmowało czyszczenie skraplacza dry-cooler Carrier z systemem zraszaczy o długości 10 metrów i szerokości 2,38 m, którego konstrukcję stanowiły profile i blaszane ściany ze stali ocynkowanej. Spowodowało to konieczność zastosowania preparatu Kamix ZN, gdzie ubytek ocynku podczas kontaktu z kwasem wynosi poniżej 3 proc.
Ponieważ od góry skraplacz miał 12 wentylatorów, aby zapobiec przypadkowemu natryskowi kwasu na silniki elektryczne, do natrysku roztworu należało wykonać poziome tryskacze.
Pod lamelami dookoła zamontowano instalację wodną, uruchamianą w upalne dni. Wyrzuca ona od dołu strumienie wody, które natychmiast są zaciągane podmuchem powietrza ku górze przez lamele i w postaci mgły schładzają wężownicę. Wraz z wodą, która szybko odparowuje, tworząc jednocześnie kamień wodny, w lamele dostają się różne zanieczyszczenia organiczne (pyłki traw, ptasie odchody, puch i pióra; liście itp.), powodując szybkie tworzenie się osadu kamienia wodnego, poprzerastanego glonami (rys. 8.).
Aby zmniejszyć zużycie preparatu i podczas czyszczenia odzyskiwać ściekający roztwór, należało nieckę betonową obramowaną stalowym płaskownikiem wyłożyć grubą folią budowlaną, aby powstała taca ociekowa (rys. 9.).

 

2012_04_27bRys. 3. Podłączenie do parownika SULZER

 

Przygotowanie czyszczenia instalacji wody lodowej
W takim czyszczeniu zasadniczą trudność stanowi określenie ilości kamienia do usunięcia. Pewne wskazówki co do typu osadu może dać badanie składu chemicznego wody lodowej (ponieważ obieg wodny parownika jest zamknięty, a cyrkulacja ma miejsce w rurach wykonanych najczęściej ze stali czarnej i wypełnionych w chwili uruchomienia agregatu natlenioną wodą wodociągową, obok kamienia wodnego, na powierzchni wymiany ciepła tworzy się warstwa tlenków żelaza oraz osadów organicznych, przy udziale bakterii beztlenowych). Jednak brak możliwości wykonania rewizji sprawia, że podstawą obliczenia nie jest masa kamienia, ale masa preparatu niezbędnego do przygotowania skutecznego stężenia roztworu, determinowanego znaną pojemnością zładu. Innym ograniczeniem może być zamontowanie agregatów klimatyzacyjnych w piwnicy, powodujące konieczność wystawienia agregatów czyszczących na zewnątrz i stosowania długich węży (rys. 10.). Czyszczenie wykonywane jest zazwyczaj w dwóch cyrkulacjach roztworów preparatów Kamix S+ lub Kamix KW oraz DUO+ w stężeniu niższym – około 4 proc., co zmniejsza koszty, a nie wpływa na skuteczność usunięcia osadu (zgodnie z normami UDT urządzenie uznaje się za wyczyszczone, jeśli co najmniej 95 proc. powierzchni wymiany ciepła będzie metalicznie czysta).
Ze względu na to, że osad oraz szlam powstałe z wody lodowej zawierają dużą ilość żelaza Fe3+, zasadniczą trudnością jest jego roztworzenie i wypłukanie z układu (rys. 11.).
W przypadku, gdy instalacja wody lodowej ma zbiornik, do czyszczenia można użyć pomp obiegowych instalacji lub podłączyć dodatkową pompę o dużym przepływie i wysokości podnoszenia, co sprawi, że część osadu zostanie usunięta mechanicznie. Odgazowanie instalacji oraz dozowanie preparatu będzie następować bezpośrednio w zbiorniku. W taki sposób czyszczenie przeprowadzono m. in. w zakładzie Colgate Palmolive, gdzie użyto 700 kg preparatu Kamix, uzyskując roztwór o stężeniu 3 proc. Przed czyszczeniem zaleca się wykonanie badania składu wody (realizuje je np. Pracownia Badania Wód Przedsiębiorstwa Geologicznego POLGEOL S.A w Warszawie, wykonując oznaczenia 21 parametrów). Ponieważ czyszczenie prowadzono przy pracujących agregatach, temperatura roztworu wynosiła 8°C. W tej sytuacji, uwzględniając niższą prędkość liniową roztwarzania osadu, czyszczenie prowadzono przez dwa tygodnie, kontrolując postęp reakcji miareczkowaniem alkacymetrycznym. Czyszczenie zakończono w momencie uzyskania jednakowych oznaczeń badanych próbek roztworu.
Gdy instalacja nie ma zbiornika wody lodowej, wówczas do czyszczenia należy użyć wysokowydajnego agregatu, np. UCz 12- 15, mającego duży zbiornik zarobowy, umożliwiający dokładne wymieszanie dozowanych preparatów. Dodatkowo, dla usuwania na bieżąco powstałych podczas czyszczenia gazów, w instalacji należy sprawdzić prawidłowe działanie wszystkich odpowietrzników (najlepiej pływakowych), a niesprawne wymienić. Czyszczenie klimakonwektorów i chłodnic wentylatorowych najlepiej jest prowadzić jednocześnie z czyszczeniem instalacji wody lodowej. Przyczyną tego jest montowanie takich urządzeń pod sufitem (najczęściej podwieszanym), a w przypadku budynków o dużej kubaturze – na znacznej wysokości.

 

2012_04_29bRys. 9. Taca ociekowa z folii do odbioru natryskiwanego od góry roztworu czyszczącego

 

Wykonanie chemicznego czyszczenia
Czyszczenie agregatów i instalacji chłodniczych należy prowadzić pod koniec zimy, a instalacji klimatyzacyjnych już po zakończeniu sezonu grzewczego, ale jeszcze przed rozpoczęciem eksploatacji klimatyzacji. Powodem tego są optymalne temperatury powietrza, które zapobiegają zbyt szybkiemu nagrzewaniu się roztworu, co przyspiesza odparowanie kwasu. (...)

 

Neutralizacja roztworów poprocesowych (...)

 

Ocena chemicznego czyszczenia (...)

 

 

2012_04_30Rys. 15. Spływający od góry roztwór usuwa kamień wodny,
a rozluźnione zanieczyszczenia organiczne wypłukuje z lameli na tacę

 

Podsumowując temat, należy zauważyć, że dzięki uzyskanym efektom, a w konsekwencji zmniejszeniu zużycia energii elektrycznej, koszt odkamienienia urządzeń zwraca się po około 6 miesiącach, a więc przez następne 18 miesięcy eksploatacja przynosi znaczne oszczędności, w stosunku do urządzeń, których powierzchnia wymiany ciepła jest zakamieniona. W takim też reżimie zaleca się prowadzenie odkamieniania metodą chemicznego czyszczenia.
W następnym numerze „Chłodnictwa i Klimatyzacji” zostanie opublikowana cz. 3. artykułu pt. Chemiczne czyszczenie wież chłodniczych i skraplaczy natryskowo-wyparnych.

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.