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膠球清洗裝置安裝于冷水機(jī)組的使用影響？ 

           膠球清洗裝置安裝于冷水機(jī)組的使用影響？膠球清洗裝置具有良好的除垢效果，采用膠球清洗裝置后冷凝器的污垢熱阻平均降低了74.38％，制冷性能系數(shù)平均提高了11.31％。以單位時(shí)間平均運(yùn)行費(fèi)用*低為目標(biāo)函數(shù)，建立了*佳清洗周期計(jì)算模型，通過(guò)優(yōu)化分析，確定了*佳清洗周期，*佳清洗時(shí)間間隔為28ｈ，*佳清洗持續(xù)時(shí)間為8ｈ。在*佳運(yùn)行模式下，單位時(shí)間運(yùn)行費(fèi)用與連續(xù)清洗運(yùn)行模式相比減少了3.78％，投資回收期為2.6ａ。
          冷凝器是冷水機(jī)組的重要組成部分，是制冷劑與冷卻水進(jìn)行換熱的裝置，在換熱過(guò)程中，污垢的存在會(huì)降低冷凝器的換熱效率。對(duì)污垢對(duì)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)換熱器性能的影響作了實(shí)驗(yàn)觀察；冷卻塔系統(tǒng)耗水量的影響進(jìn)行了研究；對(duì)用海水冷卻的換熱器的不同防污處理措施的效果進(jìn)行了評(píng)估和比較。
          因而尋找一種行之有效的除垢方式對(duì)節(jié)能、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要作用。與其他除垢方式相比，采用膠球清洗裝置對(duì)冷凝器進(jìn)行除垢，具有安裝簡(jiǎn)單、操作便捷、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)比同一臺(tái)冷水機(jī)組安裝膠球清洗裝置前后的污垢熱阻和cop，確定膠球清洗裝置的清洗效果，并從經(jīng)濟(jì)性角度提出了膠球清洗裝置的*佳運(yùn)行模式。
實(shí)驗(yàn)裝置
          膠球清洗裝置由發(fā)球裝置、收球裝置、控制器及相關(guān)附件組成。發(fā)球裝置將膠球從冷卻水進(jìn)水側(cè)送入冷凝器，膠球依靠水壓差擦洗掉換熱管內(nèi)壁的污垢，在冷卻水出水側(cè)通過(guò)收球器回收膠球，形成清洗循環(huán)。發(fā)球裝置主要包括膠球收集罐和水泵，用于存放和發(fā)射膠球；收球裝置安裝在機(jī)組冷凝器冷卻水出水管路上，用于收集膠球；控制器為可編程邏輯控制器plc，控制在線清洗的發(fā)球時(shí)間和清洗循環(huán)周期。
          為確定膠球清洗裝置的清洗效果，分別對(duì)同一臺(tái)冷水機(jī)組安裝膠球清洗裝置前后的污垢進(jìn)行檢測(cè)，用熱阻法進(jìn)行污垢檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)主要測(cè)試溫度、流量和輸入功率。測(cè)試參數(shù)包括：冷卻水供回水溫度和流量、冷凝壓力、冷水供回水溫度和流量、冷水機(jī)組輸入電功率等。為保證測(cè)量精度，溫度測(cè)量使用Ａ級(jí)Ｐｔ100鉑電阻溫度計(jì)，精度為±（0.15℃＋0.002ｔ）（其中ｔ為測(cè)量溫度）；流量測(cè)量使用超聲波流量計(jì)，精度為±１％；輸入電功率測(cè)量使用電度表，精度為±0.5％。
          實(shí)驗(yàn)選取的測(cè)試機(jī)組為１臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組，機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表１。
          為了獲得對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，先對(duì)冷凝器換熱管進(jìn)行機(jī)械通刷和化學(xué)清洗，使換熱管表面達(dá)到清潔狀態(tài)，在未安裝膠球清洗裝置的情況下，冷水機(jī)組連續(xù)運(yùn)行并對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。然后停機(jī)，對(duì)冷凝器換熱管進(jìn)行機(jī)械通刷和化學(xué)清洗，當(dāng)換熱管表面達(dá)到清潔狀態(tài)后將膠球清洗裝置
圖１　膠球在線清洗實(shí)驗(yàn)裝置
表１　冷水機(jī)組參數(shù)
額定制冷量／ｋＷ　 1057.5
額定功率／ｋＷ　 199.4
冷凝器接管管徑／ｍｍ　 200
蒸發(fā)器接管管徑／ｍｍ　 200
冷凝器換熱管（管徑×壁厚）／ｍｍ  �h19×2
冷凝器換熱管總內(nèi)表面積／ｍ２　 69.9
冷凝器換熱管材質(zhì) 無(wú)縫銅管
制冷劑 Ｒ１３４ａ
和冷水機(jī)組投入運(yùn)行，并對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)
試。
          由于污垢熱阻的形成需要一定的時(shí)間，為了突出污垢熱阻對(duì)換熱和能耗的影響，本文將２次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的時(shí)間延長(zhǎng)到430ｈ；測(cè)試期間冷卻水泵和冷水泵均為工頻運(yùn)行，水泵流量保持不變；每２ｈ記錄一次冷卻水和冷水的供回水溫度、冷凝壓力、輸入功率等參數(shù)；測(cè)試期間流過(guò)蒸發(fā)器的冷水流量保持不變，冷水的供回水溫度設(shè)定為７℃/12℃，并保持不變。
1.1實(shí)驗(yàn)裝置
          膠球清洗裝置由發(fā)球裝置、收球裝置、控制器及相關(guān)附件組成。發(fā)球裝置將膠球從冷卻水進(jìn)水側(cè)送入冷凝器，膠球依靠水壓差擦洗掉換熱管內(nèi)壁的污垢，在冷卻水出水側(cè)通過(guò)收球器回收膠球，形成清洗循環(huán)。發(fā)球裝置主要包括膠球收集罐和水泵，用于存放和發(fā)射膠球；收球裝置安裝在機(jī)組冷凝器冷卻水出水管路上，用于收集膠球；控制器為可編程邏輯控制器ＰＬＣ，控制在線清洗的發(fā)球時(shí)間和清洗循環(huán)周期。
          為確定膠球清洗裝置的清洗效果，分別對(duì)同一臺(tái)冷水機(jī)組安裝膠球清洗裝置前后的污垢進(jìn)行檢測(cè)，用熱阻法進(jìn)行污垢檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)主要測(cè)試溫度、流量和輸入功率。測(cè)試參數(shù)包括：冷卻水供回水溫度和流量、冷凝壓力、冷水供回水溫度和流量、冷水機(jī)組輸入電功率等。為保證測(cè)量精度，溫度測(cè)量使用Ａ級(jí)Ｐｔ100鉑電阻溫度計(jì)，精度為±（0.15℃＋0.002ｔ）（其中ｔ為測(cè)量溫度）；流量測(cè)量使用超聲波流量計(jì)，精度為±１％；輸入電功率測(cè)量使用電度表，精度為±0.5％。
本文采用的實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)如圖１所示。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
          實(shí)驗(yàn)選取的測(cè)試機(jī)組為１臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組，機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表１。
          為了獲得對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，先對(duì)冷凝器換熱管進(jìn)行機(jī)械通刷和化學(xué)清洗，使換熱管表面達(dá)到清潔狀態(tài)，在未安裝膠球清洗裝置的情況下，冷水機(jī)組連續(xù)運(yùn)行并對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。然后停機(jī)，對(duì)冷凝器換熱管進(jìn)行機(jī)械通刷和化學(xué)清洗，當(dāng)換熱管表面達(dá)到清潔狀態(tài)后將膠球清洗裝置
經(jīng)濟(jì)性分析
          使用膠球清洗裝置，會(huì)增加發(fā)球泵的能耗和膠球損耗費(fèi)用，但由于冷水機(jī)組能效的提高，整個(gè)冷水機(jī)組的運(yùn)行能耗和費(fèi)用將逐漸下降。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，當(dāng)機(jī)組cop達(dá)到4.37后，機(jī)組運(yùn)行能耗將不再下降，此時(shí)關(guān)閉膠球清洗裝置，減少發(fā)球泵能耗和膠球損耗，整體運(yùn)行費(fèi)用將有所下
降。
          通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，隨著清洗間隔時(shí)間的增加，單位時(shí)間內(nèi)的平均運(yùn)行費(fèi)用呈下降趨勢(shì)，當(dāng)清洗間隔時(shí)間為２８ｈ時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)平均運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到*小值，為１９４．４０元／ｈ；隨著清洗間隔時(shí)間的繼續(xù)增加，運(yùn)行費(fèi)用逐漸上升。該清洗技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性可通過(guò)動(dòng)態(tài)投資回收期來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)投資回收期的計(jì)算公式為ｔｔ ｜ａ｜ （１０）Ｐ′＝Ｐ－１＋ｂ式中　Ｐ′ｔ為動(dòng)態(tài)投資回收期，ａ；Ｐｔ為累計(jì)折現(xiàn)值出現(xiàn)正值的年數(shù)，ａ；ａ為上年累計(jì)折現(xiàn)值，元；ｂ為當(dāng)年凈現(xiàn)金流量的折現(xiàn)值，元。膠球清洗裝置的使用壽命按１０ａ計(jì)，初投資為１０萬(wàn)元。若以*佳運(yùn)行周期模式運(yùn)行，使用膠球清洗裝置前后的能耗成本如表２所示。
表２　能耗成本
 平均運(yùn)行費(fèi)用／（元／ｈ） 年運(yùn)行時(shí)間／ｈ 平均負(fù)荷率／％ 年總能耗成本／元
使用前 ２１２．５６　 ２�。福福啊� ８０　 ４８９　７３８．２４
使用后 １９４．４０　 ２�。福福啊� ８０　 ４４７�。福梗罚�６０
　　使用膠球清洗裝置后，年節(jié)省能源成本４１�。福矗埃�６４元。根據(jù)式（１０）可計(jì)算動(dòng)態(tài)投資回收期為２．６ａ，即全部投資可在３ａ內(nèi)收回，在以后的７ａ內(nèi)，完全處于盈利狀態(tài)，每年可獲得３萬(wàn)元的折現(xiàn)值，在膠球清洗裝置的全壽命周期內(nèi)可獲得２１萬(wàn)元收益。且在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還可減少二氧化碳、氮氧化物等的排放，具有一定的環(huán)境效益。
          1、膠球清洗裝置能夠有效清除冷凝器換熱管內(nèi)的污垢，改善換熱效果，降低制冷電耗。實(shí)測(cè)結(jié)果表明：機(jī)組使用膠球清洗裝置后污垢熱阻平均降低７４．３８％，機(jī)組ＣＯＰ平均提高１１．３１％。測(cè)試期間，污垢熱阻基本穩(wěn)定在１．０４× １０－４�。恚病ぁ妫�Ｗ左右，機(jī)組平均ＣＯＰ穩(wěn)定在４．４３左右。當(dāng)未使用膠球清洗裝置時(shí)，污垢熱阻會(huì)隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加而增加，在實(shí)驗(yàn)期間增長(zhǎng)了３７．９９％，機(jī)組ＣＯＰ下降了４．１６％。
2、基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)性分析，確立了*佳清洗間隔時(shí)間為２８ｈ，清洗時(shí)長(zhǎng)為８ｈ，即*佳運(yùn)行周期為３６ｈ，該運(yùn)行模式下單位周期內(nèi)的平均運(yùn)行費(fèi)用*低，為１９４．４０元／ｈ，比連續(xù)運(yùn)行時(shí)的費(fèi)
用低３．７６％。
3、在優(yōu)化運(yùn)行周期的基礎(chǔ)上，使用膠球在線
          核電暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的壓差分布，合理布置通風(fēng)系統(tǒng)，按照具體的壓差要求確定氣流組織，是保證對(duì)氣載污染物實(shí)施動(dòng)態(tài)包容的關(guān)鍵所在。
          主控制室的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與其他廠房有所不同，因?yàn)槭鹿蕰r(shí)，要考慮控制室人員的安全，保證安全事故的有效控制，因此主控室內(nèi)的環(huán)境要求是不能進(jìn)入帶有污染的空氣。按照對(duì)氣載污染物的動(dòng)態(tài)包容理念，主控制通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于其周邊廠房或房間必須要保持*低３０～５０Ｐａ的正壓，才能確保事故情況下氣載污染物對(duì)主控制室人員的安全。對(duì)于整體通風(fēng)系統(tǒng)而言，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣載污染物動(dòng)態(tài)包容，就必須保證相連廠房（或房間）處氣流組織的合理性。
          運(yùn)行的核電廠必須使用碘吸附器對(duì)空氣進(jìn)行處理。碘吸附器按照其吸附作用可分為物理性吸附和化學(xué)性吸附，氣態(tài)放射性碘在二者共同作用下被收集到碘吸附器里。吸附介質(zhì)為活性炭。
碘吸附器分為Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型，在核電廠的應(yīng)用情況如表２所示。
碘吸附器型式 主要機(jī)型 核電廠應(yīng)用
Ⅰ Ｍ３１０ 福清核電１～４號(hào)機(jī)組、方家山核電
Ⅱ ＡＥＳ－９１ 田灣核電１～４號(hào)機(jī)組
Ⅲ－組合式 ＡＰ１０００ 三門(mén)核電、海陽(yáng)核電
Ⅲ－單體式 ＥＰＲ 臺(tái)山核電
表２　碘吸附器在核電廠的應(yīng)用
          氣流服務(wù)房間的特殊要求，確定系統(tǒng)的布置方案，使氣流能夠與相鄰房間或廠房保持所要求的負(fù)壓；同一個(gè)廠房?jī)?nèi)的不同房間由于其功能不同，對(duì)房間的負(fù)壓要求也不同，要作特別處理。
          對(duì)氣載污染物的動(dòng)態(tài)包容，總體上要確定和保證不同區(qū)域和不同廠房之間的動(dòng)態(tài)壓差（如圖１所示）。按照氣流方向合理布置和實(shí)施核島廠房通風(fēng)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，就能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)氣載污染物的動(dòng)態(tài)包容。