不同濃度的乙二醇溶液具有不同溫度的凝固點(diǎn)，同時具有熱容量大、傳熱性能好、無沉淀、腐蝕性弱、穩(wěn)定性好、價(jià)格適中、與水能很好的融合、使用方便的特點(diǎn)，在制冷系統(tǒng)中常作為載冷劑使用，可以用于使用點(diǎn)低于０℃的低溫環(huán)境，也可用于在冬季低于０℃室外環(huán)境中制冷裝置的保護(hù)，起防凍液的作用。由于乙二醇水溶液有許多特性，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用有許多不同于一般的空調(diào)水系統(tǒng)。本文介紹在某項(xiàng)工程中使用乙二醇溶液作為載冷劑用于工藝空調(diào)的案例，重點(diǎn)介紹了制冷系統(tǒng)中乙二醇溶液補(bǔ)液加壓裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題。

 

１　工程應(yīng)用

１．１　采用乙二醇水溶液載冷劑的原因

 

本工程的乙二醇溶液補(bǔ)液加壓裝置用于３套獨(dú)立的風(fēng)冷冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)補(bǔ)液，其中二套為工藝空調(diào)（分為大倉空調(diào)Ｋ１和小倉空調(diào)Ｋ２），另一套空調(diào)Ｋ３用于除塵系統(tǒng)的環(huán)境補(bǔ)風(fēng)。三套空調(diào)均為負(fù)責(zé)空氣處理的空調(diào)機(jī)組和提供空調(diào)冷源的風(fēng)冷制冷機(jī)組組成（除塵系統(tǒng)的環(huán)境補(bǔ)風(fēng)還需冬季熱泵制熱）。三套風(fēng)冷制冷機(jī)組均安裝在標(biāo)高為１６．０ｍ的室外設(shè)備平臺上。

 

大倉空調(diào)Ｋ１和小倉空調(diào)Ｋ２風(fēng)冷冷水機(jī)組要求全年提供溫度為５℃～７℃的冷凍水用于空調(diào)機(jī)組的除濕與降溫。該工程冬季室外空調(diào)設(shè)計(jì)溫度要求按－１０℃計(jì)算。通過對負(fù)荷特點(diǎn)的分析、空氣處理的要求和氣候條件，為防止在冬季停電等意外情況下將空調(diào)的風(fēng)冷冷水機(jī)組損壞，需采用乙二醇水溶液作為載冷劑。按設(shè)備生產(chǎn)商提供的資料，風(fēng)冷制冷冷水機(jī)組采用膨脹罐定壓，要求壓力為８０～１２０?。耄校?。

 

除塵系統(tǒng)的環(huán)境補(bǔ)風(fēng)空調(diào)Ｋ３是將新風(fēng)處理到設(shè)定溫度，防止含濕量過高的空氣與物料接觸，物料吸附空氣中水分結(jié)塊和粘附在設(shè)備上。在室外溫度較高時，Ｋ３空調(diào)需制冷運(yùn)行，將新風(fēng)溫度降低到２０℃后，送安裝輸送設(shè)備的環(huán)境。在冬季，Ｋ３空調(diào)需制熱運(yùn)行，以維持設(shè)備環(huán)境溫度，防止大倉和小倉內(nèi)空氣結(jié)露，即Ｋ３空調(diào)也有維持環(huán)室內(nèi)境溫度的功能?？照{(diào)水系統(tǒng)采用膨脹水箱定壓，定壓水箱底標(biāo)高為１８．０ｍ。由于現(xiàn)場自來水壓偏低，無法正常給膨脹水箱補(bǔ)水，為防止冬季由于補(bǔ)水不及時導(dǎo)致水系統(tǒng)低流量保護(hù)，低溫時凍壞風(fēng)冷冷水（熱泵）機(jī)組，也需采用乙二醇水溶液作為載冷劑。

 

１．２　乙二醇溶液濃度的確定

本工程冬季室外空調(diào)設(shè)計(jì)溫度要求按－１０℃計(jì)算，對應(yīng)的乙二醇水溶液凝固點(diǎn)質(zhì)量濃度為１９．８％，考慮一定的余量，本設(shè)計(jì)采用質(zhì)量濃度為３０％乙二醇水溶液，對應(yīng)的凝固點(diǎn)溫度為－１４．１℃。

 

１．３　乙二醇水溶液緩蝕劑

乙二醇溶液具有一定的腐蝕性，對金屬的腐蝕大于水，尤其是對焊料和鋼鐵的腐蝕遠(yuǎn)大于水。本設(shè)計(jì)采用在乙二醇水溶液中加緩蝕劑方法防腐，以減緩對金屬的損傷，延長系統(tǒng)使用壽命。按乙二醇水溶液蝕劑生產(chǎn)商的要求，每１　ｍ３乙二醇水溶液加６?。耄缇徫g劑。其效果是緩蝕率達(dá)９５％以上。

 

１．４　乙二醇的補(bǔ)液加壓系統(tǒng)的組成及水泵選型

三套空調(diào)乙二醇水溶液容量和系統(tǒng)定壓要求見表１。

乙二醇水溶液的補(bǔ)液加壓系統(tǒng)由３個容量為１　０００?。倘芤合?、二臺補(bǔ)液加壓立式管道泵（一臺備用）、閥門與管道、乙二醇溶液桶（盛放濃度９９．９％的乙二醇溶液）、乙二醇溶液泵、控制箱等組成。由于投資等因素制約，采用為手動控制補(bǔ)液加壓，手動排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣。

 

立式管道泵不僅需對３套空調(diào)水系統(tǒng)補(bǔ)液，還需對Ｋ１空調(diào)和Ｋ２風(fēng)冷水冷機(jī)組膨脹罐加壓到８０～１２０?。耄校幔瑱C(jī)組與水泵的標(biāo)高差為１６?。?，考慮到制冷系統(tǒng)溶液容量，選擇型號為ＥＳＬ３２－２００補(bǔ)液加壓立式管道泵，主要技術(shù)參數(shù)為：流量Ｇ＝３．５?。恚常?，揚(yáng)程Ｈ＝５３?。恚β剩危剑场。耄?。補(bǔ)液加壓立式管道泵還有混合攪拌溶液箱中溶液的作用。

 

１．５　乙二醇的補(bǔ)液加壓系統(tǒng)的管道施工

乙二醇水溶液的補(bǔ)液加壓系統(tǒng)的室內(nèi)管道采用ＰＰ－Ｒ管道，室外采用無縫鋼管。為減少乙二醇溶液的用量和避免隨意排放對環(huán)境的不利影響，管道zui低點(diǎn)均設(shè)有管徑相同的排水管，以方便乙二醇水溶液排放時的收集，收集時用軟管連接系統(tǒng)zui低排水點(diǎn)與溶液桶頂部注入孔，靠重力將水溶液入流入溶液箱，無法重力回流的余液再用軟管接溶液泵加壓注入溶液箱。管道的布置盡量避免在設(shè)備上部，防水溶液泄漏對金屬尤其是鍍鋅金屬部件的腐蝕。管道的施工和閥門管件應(yīng)嚴(yán)密，不允許有滲漏。施工完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)，確保滲漏點(diǎn)均被整改到位。乙二醇水溶液加壓補(bǔ)液加壓系統(tǒng)流程見圖１

 

１．６　乙二醇水溶液的調(diào)配與加注

（１）乙二醇水溶液的調(diào)配

３個乙二醇溶液箱編號為溶液箱１、溶液箱２、溶液箱３，其中溶液箱１用于調(diào)配乙二醇水溶液。操作時，先將自來水按比例加入溶液箱１，再將純乙二醇溶液用溶液泵從溶液桶中按比例注入溶液箱１中，啟動補(bǔ)液加壓立式泵混合攪拌溶液箱１中的溶液。取樣用乙二醇濃度儀檢測溶液濃度，配置的溶液濃度達(dá)到質(zhì)量濃度３０％后，再加入乙二醇水溶液緩蝕劑，用補(bǔ)液加壓立式泵將配置好的溶液注入溶液箱２或溶液箱３，可隨時用于系統(tǒng)的補(bǔ)液。

 

（２）乙二醇水溶液系統(tǒng)的補(bǔ)液

本工程向系統(tǒng)加注乙二醇水溶液前按如下流程作準(zhǔn)備：空調(diào)水統(tǒng)沖洗完畢；在０．６?。停校崴畨合略噳汉细?，各系統(tǒng)無任何滴漏現(xiàn)象（含水泵、閥門等）；空調(diào)循環(huán)（３套空調(diào)系統(tǒng)分別配置有循環(huán)水泵）水泵運(yùn)行３　ｈ以上，再次檢查是否有泄漏點(diǎn)；在水系統(tǒng)zui低排水點(diǎn)排盡水系統(tǒng)中的水，要檢查確認(rèn)余水排盡；清洗各過濾器；關(guān)閉所有排水閥。再次檢查溶液的濃度符合設(shè)計(jì)要求。

 

加注時需二人操作，先開啟相關(guān)閥門，一人在風(fēng)冷冷水機(jī)組處觀察Ｋ１、Ｋ２空調(diào)膨脹罐上的壓力表，或觀察Ｋ３空調(diào)膨脹水箱的液位計(jì)。另一人開啟補(bǔ)液加壓立式管道泵，當(dāng)達(dá)到Ｋ１、Ｋ２空調(diào)膨脹罐上設(shè)定壓力（８０～１２０?。耄校幔┗颍耍晨照{(diào)膨脹水箱的液位值，關(guān)閉補(bǔ)液加壓立式管道泵，并關(guān)閉相關(guān)閥門。Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３空調(diào)是分別加注溶液的。二醇系統(tǒng)安裝實(shí)例見圖２。

２　乙二醇水溶液補(bǔ)液加壓裝置使用情況介紹

經(jīng)加壓補(bǔ)液后，Ｋ１、Ｋ２空調(diào)膨脹定壓罐顯示壓力在８０～１２０?。耄校?，二套空調(diào)各自的循環(huán)水泵運(yùn)行，由于系統(tǒng)內(nèi)空氣逐步被排除，導(dǎo)致壓力降低，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時循環(huán)水泵停止運(yùn)行，同時低壓報(bào)警，需及時加壓補(bǔ)液。膨脹罐壓力在１周內(nèi)趨于穩(wěn)定，如果系統(tǒng)沒有泄露點(diǎn)，系統(tǒng)壓力基本不變，系統(tǒng)可長期運(yùn)行穩(wěn)定。Ｋ３空調(diào)膨脹水箱在液位低于設(shè)定值時也應(yīng)及時補(bǔ)液，趨于穩(wěn)定的時間更短。在加液完成后的１周內(nèi)，應(yīng)不間斷的查巡，低于設(shè)定值時應(yīng)及時補(bǔ)液。經(jīng)幾個月運(yùn)行，乙二醇水溶液補(bǔ)液加壓裝置運(yùn)行良好、滿足設(shè)計(jì)要求。

 

３　乙二醇水溶液補(bǔ)液加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意的問題

（１）乙二醇水溶液的濃度的確定

乙二醇水溶液應(yīng)按使用目的不同和使用環(huán)境的不同確定合理的濃度。濃度過高，會增加溶液的成本，溶液的濃度越高黏度越大，系統(tǒng)循環(huán)的阻力增加，循環(huán)水泵需要更高的動力，如濃度為３０％乙二醇的管道阻力修正系數(shù)為水的１．２５７倍（溶液溫度為５℃），循環(huán)水泵的動力相對水有較大的提高。乙二醇水溶液有zui高濃度的限制，一般不高于質(zhì)量濃度的６０％，如系統(tǒng)使用電動三通閥調(diào)節(jié)進(jìn)入空調(diào)機(jī)組冷卻盤管的水容量，有些電動三通閥生產(chǎn)商要求zui高濃度不超過５０％。乙二醇水溶液質(zhì)量濃度低于２０％容易引起細(xì)菌的滋生。由于乙二醇水溶液濃度對系統(tǒng)防凍的重要性，實(shí)際操作中要求準(zhǔn)確檢測溶液濃度，實(shí)際操作時有兩點(diǎn)需特別注意：系統(tǒng)中沖洗和試壓未排盡的存水導(dǎo)致實(shí)際溶液濃度低于要求值；配置的乙二醇溶液濃度不準(zhǔn)確，發(fā)現(xiàn)濃度未達(dá)到設(shè)定濃度，應(yīng)予調(diào)整。

 

（２）乙二醇水溶液補(bǔ)液加壓泵的揚(yáng)程

乙二醇水溶液加壓泵的揚(yáng)程取決于膨脹罐要求的壓力、風(fēng)冷水冷機(jī)組與補(bǔ)液加壓泵的相對位置和管道的阻力。應(yīng)注意膨脹罐的壓力各生產(chǎn)廠商的不同，一般要求３０～６０?。耄校?，本工程中風(fēng)冷冷水機(jī)組膨脹罐的要求壓力為８０～１２０　ｋＰａ，有較大提高；乙二醇水溶液容重大于水，如３０％乙二醇水溶液的容重為１．０３５，本工程風(fēng)冷水冷機(jī)組與補(bǔ)液加壓泵的相對位置差約１６?。?，需增加水泵揚(yáng)程０．５６?。?；由于乙二醇水溶液黏度大于水，水系統(tǒng)的阻力也增加了。水泵的揚(yáng)程計(jì)算應(yīng)考慮上述因素。

 

（３）自動補(bǔ)液加壓脫氣裝置

由于條件限制，本工程乙二醇水溶液補(bǔ)液加壓采用手動，系統(tǒng)的排氣為自動＋手動。雖然降低了造價(jià)，但存在下列問題：補(bǔ)液時需二人配合，加注溶液后１周內(nèi)需人員頻繁巡查和多次補(bǔ)液，工作強(qiáng)度相對較大；再次補(bǔ)液后會帶入系統(tǒng)少量空氣，膨脹罐指示壓力會變低，有時會出現(xiàn)低壓報(bào)警。建議在條件允許時，采用專用的定壓補(bǔ)液脫氣裝置，可根據(jù)膨脹罐的壓力自動補(bǔ)液至設(shè)定壓力，同時盡量減少帶入系統(tǒng)內(nèi)的空氣，避免停機(jī)，減少系統(tǒng)趨向穩(wěn)定的時間。

 

（４）防止乙二醇水溶液倒流

由于膨脹罐的設(shè)定壓力為８０～１２０　ｋＰａ，風(fēng)冷水冷機(jī)組與補(bǔ)液加壓泵的相對位置差約１６　ｍ，如操作不當(dāng)，乙二醇水溶液有可能倒流回溶液箱，溶液箱裝滿后溢流到地面，對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。本設(shè)置分別在乙二醇水溶液加壓泵出口和分別接入Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３空調(diào)支管上設(shè)置止回閥，防止乙二醇水溶液倒流，同時要求操作人員在完成補(bǔ)液加壓后，及時關(guān)閉相關(guān)閥門。

（５）乙二醇水溶液的回收

乙二醇水溶液的回收和回用，不僅可降低溶液的用量，也減少了向環(huán)境排放的量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮該因素，盡量采用重力流入溶液箱，對無法重力流入箱內(nèi)的溶液配置專用的溶液泵注入溶液箱。

（６）避免乙二醇水溶液與空氣的接觸

由于乙二醇水溶液與空氣的接觸后容易降解和分解，Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３空調(diào)均采用閉式循環(huán)，其中Ｋ１、Ｋ２采用膨脹罐定壓，可完全與外界空氣隔離。Ｋ３空調(diào)采用膨脹水箱定壓，水箱除溢流管外盡量封閉，以減少溶液與空氣接觸的機(jī)會。