始終保持冷卻塔高效運轉

文/ Volker W?hrmann

始終保持冷卻塔高效運轉

文/ Volker W?hrmann

冷卻塔就是這樣保持其“頭腦”冷卻的 ——在化工、能源等流程工業領域，許多企業的生產過程都依賴于冷卻水的可靠供應。而對于濕熱的冷卻塔來說，微生物污染是一個亟待解決的難題。當生物出現鈣沉淀影響冷卻能力時，就必須立即采取行動。

大型工業用氣體供應商Linde公司在杜伊斯堡市有3臺大型的為化工和電子工業領域的客戶提供不同工業氣體的LZA氣體分離設備。例如在食品生產和包裝過程中利用液氮的食品生產廠和使用醫用純氧的醫療機構以及不同工業領域中的中型企業也都是這家工業用氣體專業生產廠的客戶。

這3臺設備最重要的組成部分就是供應冷卻水的設備。冷卻水設備之所以重要是因為它們要在氣體分解之前對壓縮后的熱空氣進行冷卻。這一冷卻過程是在空分裝置工藝空氣冷卻器中直接與空氣氣流相互接觸來實現的。另外，在蒸發冷卻器中的工藝冷卻水是利用氮氣冷卻的，在這一過程中會有部分冷卻水蒸發掉了。

每一臺氣體分離設備都配備有1臺空分裝置工藝空氣冷卻器和1臺蒸發冷卻器。它們的高度大約25 m，直徑大約5 m。這些冷卻塔中的填料是無序包裝的拉希格環。拉希格環是一種體積大、重量輕的塑料體，其任務是把熱交換時水與空氣或者水與氮氣相互接觸的有效面積增大若干倍。拉希格環不會堵塞的表面對足夠的冷卻效率有著非常重要的意義。

原來與現在的比較：該圖清楚地表明了工藝冷卻水設備上腔清理后的成果

杜絕微生物的存在

在提供食品級和醫用級質量氣體這一條件下，非常完善的衛生狀態是必須的。盡管工藝用氣在清潔和完全干燥后，再在后續的分子篩地過濾中已不再可能有微生物的生命存在了，但食品、藥品生產廠對消除一切可能的存在途徑仍然十分重視。他們要求冷卻水要處在絕無微生物的狀態。尤其是2015年開始生效的德國工程師協會技術規范VDI 2047-2“中間冷卻設備的衛生操作”要求也是必須高度注意的。

Linde公司杜伊斯堡市生產基地中有兩臺中間冷卻塔（RKW 1和RKW 2）為氣體分離設備提供冷卻水。補充到中間冷卻塔中的補加水是由附近的冶煉廠提供的。為避免生物污染，利用過氧化氫（H2O2）進行消毒。另外，在RKW 2號中間冷卻塔的入口處還安裝了一臺臭氧發生器。盡管如此，還是在冷卻腔內發現了微生物的滋生。目前考慮的解決方案是在冷卻水中加入一些二氧化氯進行消毒，用紫外線照射殺死這些微生物。與此同時，在經常出現不利條件（天氣、季節、溫度）下或在微生物反復萌發時使用生物殺滅劑來清除微生物。然而，中間冷卻塔和其它設備部件中的生物膜滋生，例如冷卻器中的生物膜滋生是不可能全部清除的。在LZA氣體分離設備中對清除微生物膜給予了特別的關注，它配有一臺能夠去除生物膜的消毒設備，并能夠在去掉生物膜之后再來一次沖擊式地消毒。

冷卻設備的溫度曲線是隨著季節或負載地變化而變化的，另外，另一臺LZA氣體分離設備是有相關的冷卻塔提供冷卻水的。它有固定的溫度差和壓力差極限值，也就是超過這一極限值時就要進行氣體分離的方法在這里是行不通的。空分裝置工藝空氣冷卻器上下兩個冷卻腔的預防性目視檢查時就發現填料和管道中已經出現很強的鈣化沉積物了。在這種情況下，蒸發冷卻器以最大的流通能力工作運行，使設備在一段時間內打開冷卻水旁通閥進行工作。從已經工作了很長時間和與其它基地同類設備相互比較的經驗中可以得知拉希格環已經嚴重堵塞了。從中長期無故障和經濟性運行的角度來看，有必要對冷卻器進行清理了。

成功的停機檢修

大型的設備維修和除鈣措施只能在設備停產的時候才能實施。拉希格環的結鈣程度和微生物萌生和生物膜去除等問題得出的結論是在下一次停機檢修（2016年7月、8月中的兩周時間）之前做好LZA氣體分離設備冷卻器檢修的準備。Linde公司將這一任務委托給有著豐富經驗的專業技術服務公司Korinexan工業技術服務公司。

這一工業用氣生產設備于7月27日開始停止生產，將設備內的全部液體介質排空，然后暖機、化學IBC容器定位。從8月1日起開始真正的除垢和衛生消毒工作。然后Korinexan公司開始了隔離帶和安全裝置地安裝以及安全裝置現場使用的技術培訓。隔離帶內的工作協調和任務指令下達等都是由技術服務商負責的，這也延伸到了維修期間關鍵區域內的人員進出限制。在整個停產維修期間，參與維修任務企業的工作是由合同發包方負責的，這也是成功地完成大型冷氣設備維修的必要條件之一。

由于維修工作量較大，因此兩臺冷卻設備要同時進行除鈣和消毒。除鈣消毒的范圍包括了冷卻設備內部所有的安裝部件、組件，從接合面上部的表面到拉希格環直至最下方的底殼。在安裝好所有的裝備，例如水箱、水泵和軟管之后，出于安全的考慮，首先進行一次帶水的試運行。試運行成功之后再加入清洗劑，灌入冷卻設備中。除鈣工作的第一步從14:00開始到17:00結束。然后封閉了整個施工工地、鎖好了所有的人員進出口，保證夜間的安全。

第二天和第三天繼續循環沖洗。在整個沖洗、清理過程中對沖洗液中除鈣劑的含量始終進行著監控。整個除鈣沖洗過程中有幾次清水沖洗，污水中和以及在污水池中除污。第三天最后一次沖洗后，利用消毒劑對設備上腔和末端出口進行噴灑消毒。隨后將拆卸下來的部件、組件重新安裝到位。這樣就保證了技術服務工作能夠按時順利完成。

檢修后會發生什么

在完成了其他維修工作之后，如在更換了變速箱和閘板閥之后，接著就是冷卻設備的冷運行和重新啟動，整個停產時間準時在年度第32周時結束。

兩座冷卻塔在8 h的循環清理中清除了結鈣，在后續的7 h循環中清理掉了生物膜，并完成了殺菌消毒。為了能夠量化這種除鈣措施的效果，一般來講可以通過對溫度和水流流量的檢測加以驗證。但在本例的情況下水流的溫度和設備的冷卻能力隨季節變化差別很大，換句話說，實際中沒用運行狀態的可比性。但通過上述措施之后，冷卻塔的水流流量明顯的增加了，原來必須開啟的蒸發冷卻塔旁通管路又可以重新關閉了，冷卻效率重新又回到“綠色范圍”內了。對于工業氣體生產廠家來講，除鈣是一個可持續性的成果。

殺菌消毒的效果可以用嗜肺軍團菌的檢查結果來驗證。在工藝冷卻塔停產之前其底部檢測到的嗜肺軍團菌數量為3 500 KBE/100 ml。此次停產檢修的目標是將嗜肺軍團菌的數量減少到VDI 2047-2標準規定的100 KBE/100 mL之內。這一目標實現了殺菌消毒后檢測到的數據為90 KBE/100 mL。尤其是在冷卻塔難以消毒的大面積表面消毒中，這種消毒方法可以說是非常成功的。

但在隨后的幾周里，因夏季高溫，細菌的數量有所上升，我們必須找到出現這些問題的原因。估計可能的原因有：一方面是冷卻水的質量很長時間以來一直沒有得到徹底的改善，另一方面是冷卻水系統中沒有徹底拆卸下來的管道死角。 為了長久的掌握這一系統的工況，建議按照VDI 2047-2標準進行衛生技術領域中的薄弱環節評估分析，找出問題所在。估計需要采取一些長期措施，例如定量添加二氧化碳或者利用紫外線消毒等措施。 ●

計劃是成功的一半

Korinexan公司從一開始就參與了停機檢修計劃的制定。也多次進行實地考察就制定了檢修預案。根據所獲得的資料制定了檢修項目實施計劃和詳細的工程報價。由于在檢修開始時LZA氣體分離設備首先要停機（關機），因此事先不知道在氣體分離設備停機后是否仍然有水、風、電氣等資源可供利用或者要從外部做好準備。另外，像水箱、水泵和工作容器安放在什么位置、如何處理以及勞動安全等也都對項目實施有著重要的影響。在停機檢修期間始終要用較大量的特殊化學品，而這些化學品又要求‘就地’安全存放、保管。

在Linde公司主持的一次會議上，所有參與停機檢修的企業一起確定了原來制定的停機檢修計劃。Korinexan公司為兩座冷卻塔制定的檢修計劃是整個停機檢修項目計劃中的核心，也是整個計劃時間段中的中期；在前后依次進行的檢修工作中，為除鈣和消毒只留了3天的時間。這里，除鈣消毒為成功實施檢修計劃鋪平了道路。

三組數據

100KBE/100 mL

VDI 2047-2標準規定的冷卻水塔底部的軍團菌菌株數極限值

大約50種

已知的軍團菌血清型大約60余種

>95%

大于95%的軍團菌不被人們認知，盡管有必須報告的要求

本文作者系Korinexan公司的銷售經理。