始终保持冷却塔高效运转

文/ Volker Wöhrmann

始终保持冷却塔高效运转

文/ Volker Wöhrmann

冷却塔就是这样保持其“头脑”冷却的 ——在化工、能源等流程工业领域，许多企业的生产过程都依赖于冷却水的可靠供应。而对于湿热的冷却塔来说，微生物污染是一个亟待解决的难题。当生物出现钙沉淀影响冷却能力时，就必须立即采取行动。

大型工业用气体供应商Linde公司在杜伊斯堡市有3台大型的为化工和电子工业领域的客户提供不同工业气体的LZA气体分离设备。例如在食品生产和包装过程中利用液氮的食品生产厂和使用医用纯氧的医疗机构以及不同工业领域中的中型企业也都是这家工业用气体专业生产厂的客户。

这3台设备最重要的组成部分就是供应冷却水的设备。冷却水设备之所以重要是因为它们要在气体分解之前对压缩后的热空气进行冷却。这一冷却过程是在空分装置工艺空气冷却器中直接与空气气流相互接触来实现的。另外，在蒸发冷却器中的工艺冷却水是利用氮气冷却的，在这一过程中会有部分冷却水蒸发掉了。

每一台气体分离设备都配备有1台空分装置工艺空气冷却器和1台蒸发冷却器。它们的高度大约25 m，直径大约5 m。这些冷却塔中的填料是无序包装的拉希格环。拉希格环是一种体积大、重量轻的塑料体，其任务是把热交换时水与空气或者水与氮气相互接触的有效面积增大若干倍。拉希格环不会堵塞的表面对足够的冷却效率有着非常重要的意义。

原来与现在的比较：该图清楚地表明了工艺冷却水设备上腔清理后的成果

杜绝微生物的存在

在提供食品级和医用级质量气体这一条件下，非常完善的卫生状态是必须的。尽管工艺用气在清洁和完全干燥后，再在后续的分子筛地过滤中已不再可能有微生物的生命存在了，但食品、药品生产厂对消除一切可能的存在途径仍然十分重视。他们要求冷却水要处在绝无微生物的状态。尤其是2015年开始生效的德国工程师协会技术规范VDI 2047-2“中间冷却设备的卫生操作”要求也是必须高度注意的。

Linde公司杜伊斯堡市生产基地中有两台中间冷却塔（RKW 1和RKW 2）为气体分离设备提供冷却水。补充到中间冷却塔中的补加水是由附近的冶炼厂提供的。为避免生物污染，利用过氧化氢（H2O2）进行消毒。另外，在RKW 2号中间冷却塔的入口处还安装了一台臭氧发生器。尽管如此，还是在冷却腔内发现了微生物的滋生。目前考虑的解决方案是在冷却水中加入一些二氧化氯进行消毒，用紫外线照射杀死这些微生物。与此同时，在经常出现不利条件（天气、季节、温度）下或在微生物反复萌发时使用生物杀灭剂来清除微生物。然而，中间冷却塔和其它设备部件中的生物膜滋生，例如冷却器中的生物膜滋生是不可能全部清除的。在LZA气体分离设备中对清除微生物膜给予了特别的关注，它配有一台能够去除生物膜的消毒设备，并能够在去掉生物膜之后再来一次冲击式地消毒。

冷却设备的温度曲线是随着季节或负载地变化而变化的，另外，另一台LZA气体分离设备是有相关的冷却塔提供冷却水的。它有固定的温度差和压力差极限值，也就是超过这一极限值时就要进行气体分离的方法在这里是行不通的。空分装置工艺空气冷却器上下两个冷却腔的预防性目视检查时就发现填料和管道中已经出现很强的钙化沉积物了。在这种情况下，蒸发冷却器以最大的流通能力工作运行，使设备在一段时间内打开冷却水旁通阀进行工作。从已经工作了很长时间和与其它基地同类设备相互比较的经验中可以得知拉希格环已经严重堵塞了。从中长期无故障和经济性运行的角度来看，有必要对冷却器进行清理了。

成功的停机检修

大型的设备维修和除钙措施只能在设备停产的时候才能实施。拉希格环的结钙程度和微生物萌生和生物膜去除等问题得出的结论是在下一次停机检修（2016年7月、8月中的两周时间）之前做好LZA气体分离设备冷却器检修的准备。Linde公司将这一任务委托给有着丰富经验的专业技术服务公司Korinexan工业技术服务公司。

这一工业用气生产设备于7月27日开始停止生产，将设备内的全部液体介质排空，然后暖机、化学IBC容器定位。从8月1日起开始真正的除垢和卫生消毒工作。然后Korinexan公司开始了隔离带和安全装置地安装以及安全装置现场使用的技术培训。隔离带内的工作协调和任务指令下达等都是由技术服务商负责的，这也延伸到了维修期间关键区域内的人员进出限制。在整个停产维修期间，参与维修任务企业的工作是由合同发包方负责的，这也是成功地完成大型冷气设备维修的必要条件之一。

由于维修工作量较大，因此两台冷却设备要同时进行除钙和消毒。除钙消毒的范围包括了冷却设备内部所有的安装部件、组件，从接合面上部的表面到拉希格环直至最下方的底壳。在安装好所有的装备，例如水箱、水泵和软管之后，出于安全的考虑，首先进行一次带水的试运行。试运行成功之后再加入清洗剂，灌入冷却设备中。除钙工作的第一步从14:00开始到17:00结束。然后封闭了整个施工工地、锁好了所有的人员进出口，保证夜间的安全。

第二天和第三天继续循环冲洗。在整个冲洗、清理过程中对冲洗液中除钙剂的含量始终进行着监控。整个除钙冲洗过程中有几次清水冲洗，污水中和以及在污水池中除污。第三天最后一次冲洗后，利用消毒剂对设备上腔和末端出口进行喷洒消毒。随后将拆卸下来的部件、组件重新安装到位。这样就保证了技术服务工作能够按时顺利完成。

检修后会发生什么

在完成了其他维修工作之后，如在更换了变速箱和闸板阀之后，接着就是冷却设备的冷运行和重新启动，整个停产时间准时在年度第32周时结束。

两座冷却塔在8 h的循环清理中清除了结钙，在后续的7 h循环中清理掉了生物膜，并完成了杀菌消毒。为了能够量化这种除钙措施的效果，一般来讲可以通过对温度和水流流量的检测加以验证。但在本例的情况下水流的温度和设备的冷却能力随季节变化差别很大，换句话说，实际中没用运行状态的可比性。但通过上述措施之后，冷却塔的水流流量明显的增加了，原来必须开启的蒸发冷却塔旁通管路又可以重新关闭了，冷却效率重新又回到“绿色范围”内了。对于工业气体生产厂家来讲，除钙是一个可持续性的成果。

杀菌消毒的效果可以用嗜肺军团菌的检查结果来验证。在工艺冷却塔停产之前其底部检测到的嗜肺军团菌数量为3 500 KBE/100 ml。此次停产检修的目标是将嗜肺军团菌的数量减少到VDI 2047-2标准规定的100 KBE/100 mL之内。这一目标实现了杀菌消毒后检测到的数据为90 KBE/100 mL。尤其是在冷却塔难以消毒的大面积表面消毒中，这种消毒方法可以说是非常成功的。

但在随后的几周里，因夏季高温，细菌的数量有所上升，我们必须找到出现这些问题的原因。估计可能的原因有：一方面是冷却水的质量很长时间以来一直没有得到彻底的改善，另一方面是冷却水系统中没有彻底拆卸下来的管道死角。 为了长久的掌握这一系统的工况，建议按照VDI 2047-2标准进行卫生技术领域中的薄弱环节评估分析，找出问题所在。估计需要采取一些长期措施，例如定量添加二氧化碳或者利用紫外线消毒等措施。 ●

计划是成功的一半

Korinexan公司从一开始就参与了停机检修计划的制定。也多次进行实地考察就制定了检修预案。根据所获得的资料制定了检修项目实施计划和详细的工程报价。由于在检修开始时LZA气体分离设备首先要停机（关机），因此事先不知道在气体分离设备停机后是否仍然有水、风、电气等资源可供利用或者要从外部做好准备。另外，像水箱、水泵和工作容器安放在什么位置、如何处理以及劳动安全等也都对项目实施有着重要的影响。在停机检修期间始终要用较大量的特殊化学品，而这些化学品又要求‘就地’安全存放、保管。

在Linde公司主持的一次会议上，所有参与停机检修的企业一起确定了原来制定的停机检修计划。Korinexan公司为两座冷却塔制定的检修计划是整个停机检修项目计划中的核心，也是整个计划时间段中的中期；在前后依次进行的检修工作中，为除钙和消毒只留了3天的时间。这里，除钙消毒为成功实施检修计划铺平了道路。

三组数据

100KBE/100 mL

VDI 2047-2标准规定的冷却水塔底部的军团菌菌株数极限值

大约50种

已知的军团菌血清型大约60余种

>95%

大于95%的军团菌不被人们认知，尽管有必须报告的要求

本文作者系Korinexan公司的销售经理。