空气压缩机冷却水系统的改进

【摘要】煤矿空气压缩机的冷却器经常发生堵塞情况，清理过程复杂且费用高，而且要影响压缩机的正常运行，我们经过研究决定对冷却水系统进行改造，通过安装过滤装置并且采用自动反冲洗装置，减少了由于水锈等杂质引起的堵塞的情况。

【关键词】空气压缩机；冷却水；过滤；软化；反冲洗

一、主要内容

空气压缩机是煤矿所用主要设备之一，它的安全运行是煤矿安全生产的保障。冀中能源股份有限公司显德汪矿所使用的空气压缩机，由于使用年限较长，压缩机冷却器经常隔一段时间就会出现堵塞的故障，影响安全生产，这种堵塞情况主要是由于冷却水不洁净引起的，为了解决这一问题我们对冷却系统进行了改进，采用了一套冷却水过滤装置来解决这个问题，具体内容如下：

我们设计改进的过滤装置由离心泵，多介质机械过滤器，水软化装置以及臭氧消毒装置组成。其工作程序是先由离心泵将冷却水输送到多介质机械过滤器，经过过滤的水去除了悬浮物，颗粒等杂质，然后到达水软化装置将钙镁等金属离子去除，最后经过臭氧消毒装置杀菌后到达压缩机冷却器进行冷却器工作。

我们采用了两台KQL80/160-7.5/2立式离心泵，为后续处理装置提供原始水动力，该泵一备一用，流量50m3/h，扬程32米，电机功率7.5Kw。通过该泵提供的水到达多介质机械过滤器，该过滤器是一个碳钢环氧防腐过滤罐体，内部装填石英砂和无烟煤滤料，滤料高度2米。其中石英砂采用4种规格，分别为10-16mm；6-10mm；2-4mm；1-2mm，自下而上分层分布，填料高度1.6米；无烟煤的块度为1-2mm，装填于石英砂上部，填料高度0.4米，水的处理能力50m3/h。

多介质机械过滤装置是利用不同填料分层分布，填料间所形成狭窄水流通道，使水中的悬浮物、颗粒状杂质被桥架结构所截留，随着截留杂质的增多，由所截留杂质形成滤膜越密，其过滤压差也逐渐增大，水通量随之减小，出水阻力不断增加，当压差达到设定值时（设定为0.1Mpa），触发自动反冲洗装置，通过切换水流方向，以清除杂质的沉淀，减少出水阻力，提高水流量。反冲洗装置通過开、关设备上的五个阀来实现设备的正常供水以及对过滤器的反冲洗（阀组开关状态如下所示），正常供水时A、B、D阀开启，C、E、F阀关闭，供水通过A、B阀到达过滤器，经过过滤后通过D阀进入水软化装置，反冲洗时，A、C、E阀开启，B、D、F阀关闭，供水经过A、C阀反向进入过滤器，将过滤截留的杂质通过排污管道排出，反冲洗过程由计时单元控制，达到设定时间后装置停止反冲洗并自动切换到正洗状态，对装置进行正清洗，等装置被清洗到出水清澈时，自动切换到正常过滤状态，继续净化水质。整个清洗过程大约耗时10-20分钟，并由控制单元自动控制完成，无需人为干预。

经过多介质机械过滤装置后的水去除了大颗粒的杂质，然后进入软化装置，位于预处理后端的软化装置是负责将水中能生成水垢的钙、镁等离子置换出去，防止在膜元件的表面生成水垢，影响膜元件的使用寿命的一种设备。其工作原理是利用设备内部添装的离子交换树脂，将可以生成水垢的钙镁离子置换成不会生成沉淀的钠离子，从而起到防垢的目的。

设备采用全自动控制阀流量控制，保证设备出水水质稳定可靠，整个工作过程无需人为干预，全自动运行，人唯一需要做的事情就是定期向盐箱内加盐，用以消除钙镁离子。离子交换树脂选用超高性价比的英国的“漂莱特”树脂，有效地降低设备的运行费用并延长树脂的更换周期。

最后经过软化的水到达臭氧消毒装置，臭氧是利用发生器高压放电氧化空气中的氧使之生成臭氧的，其作为一种极其有效的消毒剂，且在制备和使用中无需人为干预并且无排放，无污染，在水处理领域已经得到广泛应用。根据本方案要求的处理水量，我们采用的臭氧发生器型号为HH-O3-40，产气量为40g/h，气源为空气源，功率为2Kw。

臭氧能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。臭氧与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时，0.5-1min内就可以致死细菌。达到相同灭菌效果（如使大肠杆菌杀灭率达99%）所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。

此外，臭氧还可以氧化、分解水中的污染物，在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低COD、BOD等都具有显著的效果。该发生器的电极采用铬铁合金制作，耐用性能优越。臭氧通过喷射混合的方式投加，投加比例为3mg/L，使水中臭氧的溶解度值保持在0.4-0.5mg/L，可在4分钟内杀灭所有细菌和致病菌。臭氧属广谱无残留无污染的消毒方式，由于臭氧的不稳定性，在自然环境中会自行分解为氧，安全环保。

二、经济及社会效益

经过以上工艺处理后的循环水优于现在所用水质，出水硬度≤0.03mmol/L，水中藻类及微生物去除大部分，经过处理的软化水进入空气压缩机的冷却器后大大减少了堵塞的现象，清理周期从一年四次减少为一年一次，提高了压风机的工作效率和开机率，减少了冷却器管道堵塞问题，为煤矿的安全发挥了很好的作用。

参考文献

[1]成大先.《机械设计手册》.化学工业出版社，1998.

[2]沈鸿.《机械工程手册》.机械工业出版社出版，1982.

作者简介

申金素，女，1978年5月出生，河北高邑人，工程师，在冀中能源能源股份有限公司显德汪矿机电科从事技术工作.