空氣處理機組冷卻散熱片不停車清洗法化學(xué)清洗案例9

伊藤日出生

（日本，999001）

1 共性事件

化學(xué)清洗顧問伊藤日出生接到一家食品工廠維修科負責人的電話。這家工廠的空調(diào)溫度在一點點升高，無法調(diào)整到管理溫度，希望伊藤日出生調(diào)查一下情況。

圖1 大型冷凍機

這家工廠的空調(diào)是空氣處理機組，安裝著大型冷卻散熱片的機組分布在工廠的各個地方。產(chǎn)生冷水的冷凍機位于一層的設(shè)備室內(nèi)，經(jīng)過鍋爐加熱的水蒸汽，供再熱器散熱片升溫之用。但是，工廠內(nèi)的溫度很高，沒有使用再熱器，只有冷卻散熱片發(fā)揮著重要作用。圖1是大型冷凍機的照片。

2 現(xiàn)場的調(diào)查

在電話聯(lián)系了工廠維修科的負責人后，伊藤馬上直奔事件現(xiàn)場。因為他很清楚，空調(diào)運行不良的原因是循環(huán)冷水系統(tǒng)狀況欠佳，因此，他請維修科負責人事先目測確認冷凍機出來的冷水溫度、安裝在工廠屋頂?shù)木彌_池的冷水溫度，以及流經(jīng)這些設(shè)施的冷水流量和流速，并確認工廠各部分分配的冷水配管的溫度等。

到達現(xiàn)場后，伊藤穿上防塵服和防塵帽，套上防水套鞋實施調(diào)查，在聽取維修科負責人說明情況的同時，著手調(diào)查流經(jīng)各機器的冷水溫度、冷凍機本身的運行狀況、冷水循環(huán)泵、緩沖池、空氣處理機組的冷卻散熱片的臟污程度，以及流經(jīng)這些設(shè)施的循環(huán)冷卻水入口溫度和出口溫度。沿著冷卻水的流動系統(tǒng)，按照機器安置的順序依次調(diào)查下去。

3 現(xiàn)場調(diào)查嫌疑最大的設(shè)備

被冷凍機冷卻的水順利循環(huán)，冷水溫度和循環(huán)流量也很正常，配管中安裝的溫度計顯示的是平常工作時的溫度。很顯然，整個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)都很正常。機器設(shè)備沒有異常，且運轉(zhuǎn)都很正常。因此，伊藤日出生懷疑是熱交換不良引起的。

沒有調(diào)查的設(shè)備只剩下空氣處理機組的冷卻散熱片。因為即將要鎖定事故現(xiàn)場的元兇，伊藤心中既感到不安，又覺得有點興奮。

4 對懷疑的冷卻散熱片的調(diào)查

接下來調(diào)查的是散熱片表面的污垢，以及循環(huán)冷卻水的入口溫度與出口溫度。

巨大的空氣處理機組，它的冷卻散熱片高度遠遠高于普通成人的身高，體積非常龐大。

打開空氣處理機組的門，伊藤等人進入到機組內(nèi)部，這才發(fā)現(xiàn)散熱片上覆蓋著黑灰色的淤泥。因低溫而結(jié)露的水分正從空氣處理機組表面大量流下來，流到U型接水盤中后被排出。發(fā)生增殖的淤泥，覆蓋在鋁制冷卻散熱片的表面。因為淤泥還沒有增殖到堵塞鋁散熱片間隙的程度，因此，送風量還不至于減少。但是，通過散熱片向外送風的空氣與冷卻的鋁散熱片接觸不良，降低了冷卻效率。這種臟污狀態(tài)表明，該對鋁散熱片實施化學(xué)清洗了。這是對第一嫌疑對象——冷卻散熱片表面狀況實施的調(diào)查。

其次，實施的事故現(xiàn)場調(diào)查，是被認定有嫌疑的、循環(huán)冷卻水通過的冷卻散熱片的銅管內(nèi)部。由于銅管被流經(jīng)的空氣帶走冷量，溫度上升。循環(huán)冷卻水流經(jīng)銅管時，水中生存的細菌就會附著在銅管內(nèi)表面，在此生存繁殖。隨著時間流逝，細菌繼續(xù)增殖下去，就會形成厚厚的生物膜，附著在管壁上。這就是導(dǎo)致冷卻散熱片熱交換不良的原因，也會妨礙將冷卻水的溫度傳導(dǎo)至銅管。圖2是冷卻散熱片的照片。

這次調(diào)查測定了冷卻散熱片的循環(huán)冷卻水入口溫度和出口溫度，根據(jù)二者的溫差判斷熱交換是否正常。通常情況下，在冷卻循環(huán)水冷卻大型散熱片時，必須在兩個地方設(shè)置溫度計。為了便于實施調(diào)查試驗，準備啟動已經(jīng)停止運行的送風扇。伊藤與維修科負責人一同調(diào)查了送風室與送風機周圍，確認安全后啟動風扇的指令開關(guān)。運行一會后，分別測定冷卻水入口與出口兩處的溫度。與預(yù)想的一致，這兩處的溫度，僅有微小的溫差。銅管內(nèi)部潛伏的嫌疑對象也就清楚了。

由此斷定，銅管內(nèi)表面附著的淤泥，是引起銅管熱交換不良的原因。而冷卻散熱片外側(cè)、內(nèi)側(cè)均出現(xiàn)了熱交換不良現(xiàn)象，這正是妨礙工廠空調(diào)調(diào)整的主要原因。

圖2 冷卻散熱片

圖3 冷卻配管和溫度計

5 冷卻散熱片與銅管的清洗對策

對鋁冷卻散熱片采用堿性清洗劑清洗，很容易就能去除散熱片表面的淤泥。

對銅管實施化學(xué)清洗，在氣相側(cè)與液相側(cè)應(yīng)該采取完全不同的化學(xué)清洗方法。

清洗銅管內(nèi)部時，專門安裝了單獨的清洗回路。單獨清洗的好處是僅對冷卻散熱片進行清洗，但由于設(shè)備相當老舊，根據(jù)以往的清洗經(jīng)驗，冷卻水配管上安裝的5英寸閥門不可能完全關(guān)閉。即使通過冷卻水配管的清洗溶液再少，也不能采用化學(xué)清洗方法。因此，斷定不能對其進行單獨清洗，應(yīng)該對整個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)清洗展開研究。圖3是冷卻配管和溫度計的照片。

6 冷卻水系統(tǒng)整體清洗的研究

整個冷卻水系統(tǒng)能夠觀察到的開放部分就是緩沖池。伊藤爬到屋頂調(diào)查循環(huán)冷卻水，發(fā)現(xiàn)冷卻水流動正常，緩沖池內(nèi)壁被鐵銹和生長的淤泥所覆蓋。緩沖池外面包覆著用于阻擋外部熱量的保溫材料。從現(xiàn)場的實際情況推測，發(fā)揮熱交換作用的冷卻翅片管內(nèi)部大概形成了厚厚的淤泥，判斷可能是它妨礙了冷卻翅片管的熱交換效果。后來經(jīng)研究認定，在所有設(shè)備運行的情況下，冷卻水系統(tǒng)的整體清洗不會失敗。

7 可靠性高的冷卻水系統(tǒng)整體清洗檢查

從緩沖池投入淤泥清洗劑，可觀察到清洗過程，但是清洗劑的投入量和清洗后的清水沖洗更換有問題。

工廠負責人告訴伊藤，由于生產(chǎn)流水線不能停止工作，冷水循環(huán)系統(tǒng)也不能停止循環(huán)。但是，如果不對整個冷卻水系統(tǒng)實施化學(xué)清洗，工廠的空調(diào)溫度就不能調(diào)整，他拜托伊藤日出生想方設(shè)法找到其它更好的方法。自從事化學(xué)清洗業(yè)務(wù)時起，伊藤一直與日本三大財團的化學(xué)公司分支機構(gòu)保持著業(yè)務(wù)聯(lián)系。迄今為止，伊藤解決過相當過分的要求，而這次化學(xué)清洗對象不是對狹小范圍內(nèi)產(chǎn)生影響的設(shè)備，而是對整個工廠生產(chǎn)都有影響的事件，因此在解決此問題方面存在很大的麻煩。不過，伊藤認為整個冷卻水系統(tǒng)的清洗不會失敗。

在不停止生產(chǎn)線，所有設(shè)備都照舊正常運行的情況下實施化學(xué)清洗，伊藤精神極為緊張。因為這家工廠的設(shè)備也都相當陳舊，擔心清洗過程中會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。由于僅采用淤泥清洗劑清洗，因此，需要考慮最低有效濃度的清洗劑量。這樣濃度的量既不會對設(shè)備配管造成損害，又能取得理想的淤泥去除效果。以過去的實際清洗經(jīng)驗來看，淤泥處理的最低必要過氧化氫濃度換算成固體物質(zhì)，其濃度為2.5%。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)整個保水量為25 m3～30m3，保水量很大。勘察完這些情況，伊藤日出生最終決定使用清洗劑的固體物質(zhì)濃度為3%。

8 清洗后的水洗、更換新水、排水情況調(diào)查

決定了清洗劑濃度，接下來就需要考慮清洗后的水洗問題。由于設(shè)備不能停止運行，冷卻水循環(huán)照舊，就需要對整個冷卻水系統(tǒng)進行水洗。調(diào)查緩沖池的補充水配管，發(fā)現(xiàn)它有一根手動的供水配管，試著打開這個閥門，立刻流出了大量混雜著鐵銹和淤泥的水。因為水很快就變清澈，所以關(guān)閉了閥門后，調(diào)查這次是否能夠向冷卻水系統(tǒng)緩慢輸送少量水。因為搞清楚了能夠緩慢調(diào)整冷卻水量，看起來邊用水稀釋邊進行水洗和更換新水也沒問題。如果緩沖池檢查口可以打開，清洗溶液被補充水稀釋，水量增加，多余的清洗溶液能從緩沖池檢查口溢流出來。之所以采用邊緩慢供水邊水洗的方法，理由是：在設(shè)備運行的同時，邊用少量補充水稀釋清洗溶液濃度，邊為冷卻水系統(tǒng)更換新水，常溫的補充水進入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，不會對冷水造成大的升溫，也不會給冷凍機的制冷能力增加太大的負荷。進一步講，由于臟污的黑紅色清洗廢液邊稀釋，邊緩慢排水，排出的廢液看著并不明顯。因為緩沖池位于屋頂，設(shè)備冷卻水與其它污水混合，一起被排放到雨水系統(tǒng)。因此，在設(shè)備不停止運行的情況下，完全可能同時對整個冷卻水系統(tǒng)實施水洗、更換新水、排水。

9 實施化學(xué)清洗

冷卻散熱片清洗，是在生產(chǎn)設(shè)備進行檢查和清掃停工時，伊藤讓工廠在日程表中安排半天時間對鋁散熱片實施清洗的。清洗人員使用中型高壓清洗機展開脫脂清洗和高壓水洗，作為事故主要原因之一（冷卻散熱片）完全被清除干凈了。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的清洗，由于是邊運行邊清洗，可以像往常一樣清洗。不過，考慮到可能發(fā)生的意外情況并兼顧工廠的生產(chǎn)過程，就能在不停車的情況下清洗整個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

清洗施工可以采用平常的清洗方法，循環(huán)冷卻水的水洗和更換新水則有別于平常的化學(xué)清洗。在充分思考的基礎(chǔ)上，伊藤決定實施循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的清洗。按照事前的調(diào)查，循環(huán)冷卻水保水量為30m3，過氧化氫固體物換算濃度為3%時，清洗進展順利。圖4是冷卻散熱片的照片，圖5是散熱管的清洗。

10 清洗后的水洗、更換新水及排水

如前所述，打開補充水的手動閥門，邊稀釋循環(huán)冷卻水邊水洗、更換新水。排水是被稀釋的水通過緩沖池的檢查口溢出，流到屋頂?shù)挠晁潘埽潘膽覞嵛铮⊿S：Suspended Solids）也被稀釋到不用擔心的程度。對清洗過程觀察了5h后，確認水洗和更換新水都進行得非常順利，因此，伊藤日出生決定繼續(xù)更換新水24h。對于伊藤非常擔心的漏水現(xiàn)象，經(jīng)伊藤公司的清洗操作員和工廠負責人一同目視巡視，確認沒有發(fā)現(xiàn)配管漏水。今天的清洗至此結(jié)束，祈禱明天的清洗也有好的結(jié)果。

第二天，伊藤首先觀察了前天清洗過的緩沖池，他驚訝地發(fā)現(xiàn)緩沖池清洗得異常干凈。停止補充水后，將緩沖池中水的pH值調(diào)成弱堿性。

圖4 冷熱散熱片

圖5 散熱管的清洗

11 通過冷卻散熱片的冷卻水溫度測定

伊藤對冷卻散熱管入口及出口的冷卻水溫度進行了測定，發(fā)現(xiàn)二者的溫差僅有幾度，熱交換如預(yù)期的那樣正常。造成本次事故的另一個原因也被清洗干凈。

大功告成，伊藤心中瞬間充滿了滿足感。之所以取得圓滿成功，是由于針對現(xiàn)場的調(diào)查狀況鎖定了運行不良的部位，并選擇了正確的化學(xué)清洗解決策略，根據(jù)工廠具體狀況采取了相應(yīng)的清洗方法，這是本次清洗成功的關(guān)鍵。圖6是鋁散熱片清洗和冷卻水管清洗的流程圖。

圖6 鋁散熱片清洗和銅管清洗的流程圖

12 現(xiàn)場調(diào)查記事本的制作

在所有設(shè)備照常運行的情況下實施化學(xué)清洗，伊藤心中非常不安，想起來都覺得這決定有些輕率。在掌握重要儀器設(shè)備工作狀況的同時展開化學(xué)清洗，要特別的小心謹慎。在與造紙工廠一樣的鍍鉻大滾子間，高速經(jīng)過的最終產(chǎn)品無紡布被滾子卷起，最終到達屋頂?shù)木彌_池，生產(chǎn)出來的無紡布自始至終一直處于高速運行狀態(tài)。在確認卷起的無紡布沒有問題后，伊藤懸著的心總算放了下來。幸運的是，清洗后所有設(shè)備沒有任何問題，機器的性能恢復(fù)正常，此時，伊藤自己深切感受到化學(xué)清洗的絕妙之處。對調(diào)查事件、原因及現(xiàn)場實物進行推理，根據(jù)思考的解決策略實施化學(xué)清洗，這也帶給伊藤極大的滿足感。像往常一樣，伊藤在事件薄上記錄了事件發(fā)生的原因、使用的清洗劑及用量、清洗過程中水的懸濁狀態(tài)及清洗時間。關(guān)于這次特別重要的水洗、更換新水、排水的方法和所需時間、空氣處理機組的冷卻水入口溫度和出口溫度及出入口溫差都詳細記錄在事件薄上。事件解決后，伊藤回頭冷靜地思考后，認為這是一種高風險的化學(xué)清洗方法。