01
循環水處理對空壓站的影響
空壓站的循環水在使用時必須經過細緻的處理，才能滿足正常使用需求，否則就會帶來很多不良影響。
1.1 腐蝕。腐蝕會縮短空壓機及配套設備的使用壽命，增加維護費用及生產成本，甚至造成空壓機報廢。同時，還會造成資源和能源浪費，引發災難性事故，甚至造成環境污染。
1.2 結垢。結垢會增加管線輸送壓力差及電力消耗，降低冷卻器傳熱效率或傳熱不均，造成空壓機普遍高溫，增大工廠非計劃性停車概率，甚至會造成冷卻器或空壓機直接報廢。同時，還會導致垢下腐蝕，降低緩蝕劑性能。
1.3 微生物粘泥。微生物粘泥形成污垢沉積物，降低冷卻水的冷卻效果，增加能耗並影響正常生產。粘泥聚積在冷卻塔填料的表面或填料間，少量粘泥會減少冷卻水通道截面積，降低冷卻水流量和冷卻效果，增加泵壓；大量粘泥將堵塞換熱器（冷卻器）中冷卻水通道，從而使冷卻水無法工作。粘泥覆蓋在換熱器內的金屬表面，阻止緩蝕劑與阻垢劑到達金屬表面，阻止殺生劑殺滅粘泥中和粘泥下的微生物，使其功效降低，加劇垢下腐蝕。此外，粘泥覆蓋在金屬表面，形成差異腐蝕電池，加速金屬設備腐蝕。
1.4 水溫變化快。冷卻水走管程水溫變化快，會增加冷卻器管材的熱應力，造成管子穿孔或出現裂縫，縮短冷卻器使用壽命，嚴重的會出現冷卻水進入氣管路或油管路，造成設備故障。
1.5 水壓不穩定，過小或偏大。循環水壓力過小，會造成冷卻器進出水溫差升高，冷卻效果下降，機組高溫甚至停機；循環水壓力偏大，會造成電能浪費，冷卻器進水壓力偏大，進而使冷卻器水管破裂，縮短冷卻器使用壽命或引發機器故障。
02
空壓站房改善措施
2.1 封閉式防噪聲設計
因國家環保對工業企業廠界環境噪聲排放有明確規定，而空壓機運行噪聲較大，故站房採用封閉式防噪聲設計，以滿足環保需求。
2.2 合理設定站內溫度
空壓機是以吸入空氣後進行壓縮而產生壓縮空氣的設備。空氣經壓縮後體積變小、壓力升高，壓縮過程產生的壓縮熱，大部分被冷卻器中的冷卻循環水帶走，以保證後一級壓縮效率或後處理設備的運行需求，少部分壓縮熱使機器設備溫度不斷升高，繼而熱量輻射到周圍環境中去，使周圍環境溫度不斷升高。對於封閉式空壓站房而言，更是如此。
空壓機周邊環境溫度不斷升高，會造成諸多不良影響。如：空壓機進氣溫度不斷升高、出口壓力和流量均降低、壓縮效率不斷下降等，進而使循環水溫度逐漸上升，導致循環水管及冷卻器的腐蝕及結垢傾向加劇，周而復始、惡性循環，最終導致空壓機高溫停機。
因此，封閉式空壓站房應充分滿足通風換氣需求，保證空壓站內溫度在合理範圍內，一般不超過40 °C。
2.3 合理布局保證通風換氣
為實現站內通風換氣順暢，應遵循「站房構建合理、機器布局恰當」的原則。一般而言，封閉式站房高度不低於空壓機高度的2倍，機器之間、機器與牆體之間保持不小於2 m的距離，以保證空氣流動及合理的維修空間；在靠近空壓機散熱風扇排風口高處一側安裝排風扇或通風球將熱空氣排出，在其對面低處一側安裝冷風機將站外空氣冷卻後引入空壓站內，使站內空氣形成低進高出的良性循環，空壓站的通風布置見圖1。
按照上述原則，對公司1號封閉式離心空壓站房進行改造，效果對比見表1。
由表1可以看出，空壓機封閉式站房經通風換氣改造後，站房環境溫度、機組排氣溫度及循環水溫度均有明顯下降，既能改善機組運行環境，又有利於改善水質。
2.4 優化進氣系統
進氣系統依次通過自潔式空濾（集中過濾空壓機進氣）、翅片冷卻器（冷卻）、導風筒（外敷保溫層）連接空壓機空濾進氣口（見圖2），可以很大程度上降低空壓機的進氣溫度，大幅提升壓縮效率，降低機組發熱量，進而有效降低循環水溫度。
山東德州某棉紡廠採用上述優化空壓機進氣系統改造後，空壓機排氣溫度下降10 °C~20 °C，電流和循環水溫度也有不同程度下降。
綜上所述，合理布置和構建空壓站房，改善空壓站房通風設施、優化空壓機進氣系統，可以改善空壓機運行環境，提升空壓機運行效率，降低循環水溫度，減少冷卻塔負荷及水分蒸發，有利於穩定循環水水質。
03
循環水水質控制措施
3.1 採用軟化水處理設備
軟化水設備，即降低水硬度的設備，其主要作用是去除水中的鈣鎂離子，活化水質、殺菌滅藻、防垢除垢等。一般軟化水設備（軟水器）採用陽離子交換樹脂，將水中的Ca2+，Mg2+置換出來，具體過程為：樹脂吸收一定量的鈣鎂離子後，用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，當樹脂上的硬度離子被置換出來並隨再生廢液排出罐外，樹脂便恢復軟化交換功能，此過程周期性循環使水得到軟化。這種軟化水處理技術發展較快，水處理設備需根據實際情況成套購置，初期投資較大，只需遵循設備使用規程即可穩定控制水質，但循環水仍需定期抽檢，以保證水質合規。
冷卻循環水採用軟化水，可有效減少或防止循環水管路和空壓機冷卻器結垢、傳熱不均及垢下腐蝕，保證空壓機冷卻器換熱效率及緩蝕劑性能，有利於穩定水質。
目前，一般工業軟化水處理成本約為1.5元/t，具體隨設備差異、水質差異等因素而定。
3.2 採用水處理劑
水處理劑是指用於水處理的化學藥劑，廣泛用於紡織、印染、石油、化工等行業。通過向循環水中添加一定比例的水處理劑，可有效防止水源污染，阻止水垢及微生物粘體形成，控制結垢、減緩腐蝕，達到降低能耗、延長設備使用壽命的目的。
這種加入水處理劑以防止循環水結垢、腐蝕、微生物滋生的水處理技術，屬於化學水處理技術的一種，它包括酸洗、清洗、預處理、覆膜、正常投加、殺菌滅藻、循環水定期抽樣檢驗、排垢、根據檢驗結果調整投藥比例、冷卻器定期檢查腐蝕程度等程序，是當前公認的有效手段。
採用水處理劑控制循環水水質的技術設備，投資少、占用空間小，但需要結合實際情況，專案制定循環水處理方案，採用專業的複合水處理劑和完善的技術服務，持續調整和優化水處理劑用量配比，並定期抽檢水樣以保證循環水控制合規。
筆者公司空壓站一直採用水處理劑控制循環水水質，迄今已有20餘年。通過持續調整和優化水處理劑用量配比，循環水水質主要指標穩定：pH值為7.58~8.37，總硬度（以CaCO3計）的質量分數為158.23 mg/L~254.60 mg/L，即1.59 mmol/L~2.56 mmol/L(以CaO計，8.89 °dH~14.30 °dH)，滿足空壓機使用需求，且空壓機運行參數常年也比較穩定。
3.3 採用循環水控制系統
無論採取哪種方法控制水質，結合自身實際情況，設計並使用空壓站循環水控制系統都必不可少，它能夠與空壓站值班人員的巡檢工作形成有效互補，更利於水質的監測與調控。
筆者公司自行研發的「一種空壓站循環水監控系統」實用新型專利，通過小型計量泵（簡稱「藥泵」）自動按量投加循環水處理劑（如阻垢緩蝕劑等）；通過浮球閥控制水池水位；通過水位傳感器+測控儀表監測水池水位；通過pH值傳感器、水硬度傳感器+測控儀表監測循環水pH值和循環水硬度；通過壓力傳感器+測控儀表監測循環水水壓；通過在循環水管路關鍵部位安裝水位傳感器+測控儀表監測水溫；通過在外排水管路上安裝電磁排水閥，由循環水溫測控儀表、循環水硬度測控儀表發出控制信號控制電磁排水閥開關，從而控制外排水量、循環水處理劑的投放量、冷卻塔的開停數量，以此控制冷卻循環水的水溫和水質，使其達到使用要求。應用該系統，使空壓機循環水系統的關鍵信息能夠得到直觀、有效、及時的監控，便於值班人員及時做出調整，保證水質穩定。
04
建立空壓站循環水管理規程
結合空壓站自身特點，除進行有利於循環水良性控制的各項改進外，還要利用這些改進措施管控循環水系統的各項要素，從而使循環水系統持續有效運行。建立切合實際的空壓站循環水管理規程，其內容必須涵蓋循環水系統的各項要素，且要易於理解、儘可能指標化，保證可操作性強等。筆者公司根據自身特點制訂循環水管理規程並不斷完善，在實際使用過程中取得了良好效果。該規程涵蓋循環水要素如下。
a) 循環水水壓保持為0.25 MPa~0.40 MPa。水壓低時依次檢查水泵運行情況、水泵出水單向閥、水泵出水閘閥、備機進水閥門、外排水閥門、冷卻塔閥門以及循環水管路有無破損、壓力表及傳感器是否工作正常；水壓高時依次檢查空壓機進水濾網、空壓機冷卻器、冷卻塔閥門、壓力表及傳感器是否工作正常。
b) 循環水溫度，5~9月份為32 ℃~33 ℃，其餘時間為28 ℃~30 ℃。水溫低時依次檢查水池補水閥、冷卻塔、外排水閥、溫度計及水溫傳感器運行狀況；水溫高時依次檢查水池補水閥、冷卻塔、外排水閥、室外濕球溫度、溫度計、水溫傳感器及機組運行狀況。
c) 循環水pH值保持為6.5~8.5。pH值低是投藥量增加導致，依次檢查投藥量（投藥記錄）、藥泵運行情況、pH計（和精密pH試紙測量結果進行比對）；pH值高是排水量少導致，依次檢查排水閘閥、排水電磁閥。
d) 循環水硬度，以CaCO3計，6~9月份保持在1.79mmol/L（10°dH）以下，其餘月份保持在2.51 mmol/L（14 °dH）以下。硬度高一般是由排水量少導致，依次檢查排水閘閥、排水電磁閥、硬度計（與送檢結果比對）運行狀況。
e) 當pH值及硬度偏離控制指標且無回好跡象，需立即匯報，由管理人員統籌處理並及時送檢補水及循環水水樣，並與合作水處理劑廠家共同尋求解決辦法，使循環水質儘快合規。
f) 根據上述各項要素制定《空壓站循環水抄表記錄》，或將上述各項要素整合進《空壓機巡檢記錄》。定時記錄循環水各項要素數據，便於值班人員及時掌握循環水各項數據，及時做出檢查和調控；同時也便於管理人員追溯和分析空壓機循環水各要素數據變化趨勢及關聯，從而逐步細化各種調控措施，掌握最佳投藥量。
本微信節選自《紡織器材》2022年6期《紡織企業循環水處理對空壓站的影響及對策》。
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