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工业生产中使用的中、低压空压机，多采用两级压缩。其级间配有中间冷却器降低压缩空气温度，节能能耗，保证安全生产和空压机的出气能力。为了降低压缩空气排出温度，还配置有末端冷却器。
空冷器一般采用工业水冷却。因此，空冷器长期运行后其内部都有水垢生成。水垢增生防碍了热交换，减少了空冷器内部截面积，严重时完全堵塞管路，造成空压机排气温度超过工艺要求的现象。
我厂汽轮空压机组运行4年后，空冷器锈蚀、结垢较严重，冷却效果下降，装置的性能不稳定，曾出现因排出压缩空气超温而自动停机的情况。因此，空冷器必须进行清洗除垢。
1 空冷器清洗除垢的方法
我厂汽轮空压机空冷器结构比较复杂，管径小，材质主要由碳钢、黄铜、紫铜等多种金属组成。根据空压机空冷器的结构、材质、结垢情况及现场条件，在溶垢实验的基础上，我们确定酸洗工艺为：80g/kgHCL加2.5g/kg缓蚀剂，在常温下使动态循环清洗和浸泡清洗交替进行。浸泡可以使清洗液与水垢充分接触反应，循环可以将杂质带出空冷器。
首先，在配液槽中配制好清洗液，然后启动酸泵。将清洗液从空冷器的出水端送入，通过空冷器冷却水通道由进水端排出，返回配液槽。这种循环方式，使浓度较高的清洗液先与结垢较重的出水端接触。在清洗液循环开始后不久，空冷器上部的排气阀和排液槽中有大量气体冒出，说明水垢中的CaCO3与清洗液反应生成了CO2等气体。同时，每隔30min测定一次清洗液的酸含量，清洗液酸浓度基本维持稳定(保持在20g/kg以上)，配液槽内液体中已无CO2逸出，表明除垢已经完成。停泵排放废酸液，快速用清水冲洗，直至清洗系统中pH值上升为4～5。
然后，配制含10g/kg NaOH的中和液，调节清洗系统中液体pH值为10～11。当中和液循环约20min混合均匀后，停止循环，静置浸泡。由于NaOH又是理想的钝化剂，所以在钢铁的自然腐蚀电位下，使溶液pH为9～11，可使金属表面形成磁性氧化铁而处于钝态[1]。在这里，NaOH起到中和、钝化和防腐作用。待符合要求后，排尽废碱液，再立即用清水彻底清洗。
废酸、废碱的排放，要注意中和及稀释，防止污染环境。
清洗操作结束后，检查空冷器铜管及水室内壁，发现除垢完全，设备及管路畅通，露出金属本色，酸洗液中碳钢试片的腐蚀速度小于10g/(m2·h)完全符合化学清洗的质量要求。及时恢复装置原状，重新投入生产运行，空冷器的优良换热性能得到了恢复。
2 空冷器清洗除垢的实际意义
化学清洗除垢前后，我厂汽轮空压机空冷器的运行工艺参数如表1和表2所示。
表1 空压机中间冷却器除垢前后运行工艺参数
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除垢前 |
除垢后 |
备 注 |
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时间 |
温度
t1/℃ |
压力（表压）
p1/MPa |
时间 |
温度
t2/℃ |
压力（表压）
p2/MPa |
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压缩机进气 |
1994年
5月
20日
10：00 |
19.8 |
0 |
1994年
6月
13日
10：00 |
24.2 |
0 |
（1）空压机中间冷却器，1994年6月9日除垢，1994年6月11日正式恢复生产运行
（2）表中压力为仪表记录值进行换算后的数据 |
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中冷器进水 |
21.5 |
0.25 |
20.8 |
0.122 |
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中冷器出水 |
27 |
0.075 |
30 |
0.045 |
|
中冷器出气 |
51 |
0.09653 |
32 |
0.0986 |
|
排出压缩空气 |
25 |
0.16 |
25 |
0.19 |
表2 空压机末端冷却器除垢前后运行工艺参数
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除垢前 |
除垢后 |
备 注 |
|
时间 |
温度
t1/℃ |
压力（表压）
p1/MPa |
时间 |
温度
t2/℃ |
压力（表压）
p2/Mpa |
|
压缩机进气 |
1994年
12月
2日
10：00 |
17.6 |
0 |
1994年
12月
7日
10：00 |
13.6 |
0 |
（1）空压机末端冷却器，1994年12月5日除垢，1994年12月7日正式恢复生产运行
（2）表中压力为仪表记录值进行换算后的数据 |
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中冷器出气 |
32 |
0.09653 |
34 |
0.09791 |
|
末冷器进水 |
15 |
0.20 |
14.5 |
0.15 |
|
末冷器出水 |
23.3 |
0.03 |
25.3 |
0.09 |
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排出压缩空气 |
55 |
0.12 |
25 |
0.17 |
采用化学清洗方法除去空压机冷却器中结垢，对于保证正常生产，搞好设备现场管理，节能，安全和保证空压机出力等方面，都具有重要的意义。
2.1 提高换热效率
空冷器除垢后，换热效率大大地提高，空压机的正常运行得到了保证。
如表3所示，水垢的导热系数为钢板的几十分之一至几百分之一。因此，空冷器除垢后，压缩空气侧的热量传到冷却水侧的效率显著提高，空气排出的温度大大降低。从表1和表2看出，汽轮空压机组中间冷却器的空气出口温度，夏季由除垢前的51℃降低到除垢后的32℃；末端冷却器的压缩空气排出温度，冬季也由除垢前的55℃降低为除垢后的25℃，同时，空冷器除垢后，避免了空压机排出的气温过高而自动停机的故障发生，空压机的额定产气能力得到了很好的保证。
这对于保证生素质量，连续不断地供应无菌空气的工业生产正常进行，是十分有利的。
2.2 节省动力消耗
空压机空冷器除垢后，使空气压缩过程接近于等温压缩过程，因而节省了空压机动力消耗。
表3 金属与垢层导热系数的比较
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名 称 |
钢 |
氧化铁垢 |
硅酸盐水垢 |
硫酸垢水垢 |
碳酸钙（镁）水垢 |
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导热系数
（W/m.K） |
46.51~69.77 |
0.1163~0.2326 |
0.0581~0.2326 |
0.5814~2.9100 |
0.5814~6.9800 |
由空压机设计的热力计算知道[3]，等温压缩过程消耗的功比其它过程少。中间冷却器排气温度的高低，对空压机的能耗和压缩比都有明显的影响。
由多变压缩过程可知，从空压机前一级出来的空气，经过除垢后的中冷器却移除多余的热量后，降低了气体进入二级压缩的起点攻压缩终了的温度，降低了空气压缩的多变指数值，使压缩过程接近于等温过程，从而减少了动力消耗。因此，空压机的操作运行也就越经济。
经过计算，空压机中冷器除垢后比除垢前可以少耗动力约6.2%。
2.3 降低冷却水耗量
空冷器除垢后，冷却水的利用率大大地提高，冷却水耗量大大地降低。困此，减少了空冷器对冷却水流量和压力供给的需要。
据统计，我厂汽轮空压机组空冷器结垢运行比无垢运行一年多耗冷却水约40万吨。
2.4 提高压缩空气品质
空冷器除垢后，提高了送出压缩空气的质量，降低了压缩空气中水分等的含。显然，这是一项强化空气净化系统降温除湿过程的措施，使输送出的空气更为干澡洁净。
除垢后的空冷器，将经一级压缩后的热空气冷却到要求的温度，然后送到二级压缩。这样，一级压缩排出的空气经过中冷器后有一中分湿气的水分析出，由中冷器的气水分离器排出。同时，二级压缩空气经过除垢的末冷器得到较充分的冷却，降低了送出空气的温度，析出的水分由末冷器的气水分离器排除。这样，经过两次有效冷却分离除去水分送出的空气更为干燥。
经过工艺计算[4]，我厂汽轮空压机组空冷器清除水垢，夏季中冷器将空气中的绝对含湿量由17.0g水分/kg绝干空气，降低到15.65g水分/kg绝干空气，析出冷凝水量为1.35g水分/kg绝干空气；冬季末冷器也可将空气中的绝对含湿量由8.118g水分/kg绝干空气降低到7.496g水分/kg绝干空气。析出冷凝水量为0.622g水分/kg绝干空气。由此可见，压缩机空冷器除垢后比除垢前使压缩空气中的绝对含湿量明显地降低。这对于抗生素发酵工程的空气除菌具有特殊的重要意义。
由于压缩空气是在干燥状态下进入发酵车间总过滤器的，在过滤器底部没有水分出现。这样，原来在夏季常开的排气阀都得到关闭或微开，同时因为排除了铁锈使整个空气系统减少了排气损失。同时，避免了由于空气带水而造成生产的马鞍型，减少了发酵染菌，使抗生素发酵单位明显提高。显然，这方面所产生的经济效益是很大的。
2.5 保证设备安全运行
空冷器除垢后，保证了空压机的安全运转，避免了各种事故的发生。
在空气压缩过程中，结垢的空冷器不能将热的压缩空气冷却到要求的温度。这对于空压机的安全运行是很不利的。
空压机空冷器除垢后，压缩空气时产生的热量被工业冷却水大量地带走，改善了空压机的运行工况，空气排出的温度大为降低。这避免了空压机冷却水系统因锈蚀、结垢堵塞被迫停车检修、停工减产，严重时甚至会造成设备、人身事故的发生。因而，大大地延长了设备使用寿命，减少了空压机停车检修及更新的时间。
3 结束语
生产实践表明，化学清洗除垢，具有清洗效率高、质量好、操作简便、劳动强度小等优点。
清除空压机空冷器的水垢，对于保证安全生产，降低空压机操作运行的能耗、水耗，提高压缩空气质量，提高经济效益等诸方面，都表现出明显的作用。压缩空气减湿除水，对于抗生素发等对空气质量要求较高的领域，具有特别重要的实际意义。
参考文献
1. 窦照英. 中低压锅炉水处理.北京：水利电力出版社，1987.
2. 上海市劳动局锅炉安全监察处编著. 工业锅炉安全技术基础.北京：劳动人事出版社，1983.
3. 西安交通大学透平压缩机教研室编著. 离心式压缩机原理.北京：机械工业出版社，1980.
4. 赵本兴.强化空气净化系统中空气冷却器降温除湿能力的方法. 节能与设备，1995，(3)：27～30.
Chemical cleaning for air compressor cooler and its valuation
Zhao Benxing
(Sichuan Long March Pharmaceutical
Co. LTD., Leshan 614006)
Abstract The application of chemical cleaning for air compressor cooler has been proved effectively. The spot cleaning results indicate that the chemical cleaning have advantage of economy, security and strengthening management of equipment, etc.
Key words air compressor cooler chemical cleaning valuation
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