申请日2011.01.24
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号C02F1/50; C02F5/12
摘要
NJTJ系列中央空调水处理药剂配方是国内外未有过的配方，配方中药剂为无公害环保型药剂，改变了中央空调水处理使用有毒或对水环境有污染的药剂的现状。清洗时：冷媒系统腐蚀率碳钢≤0.05、紫铜≤0.001，换热器内壁除垢率≥90%;冷却系统腐蚀率碳钢≤0.0476、紫铜≤0.001，换热器内除垢率≥98%。保养时：对镀锌件及紫铜无腐蚀;冷媒系统碳钢腐蚀率≤0.017、一年保养期内换热器内无污垢;冷却系统碳钢腐蚀率≤0.0183，一年保养期内冷凝器或吸收器内污垢热阻≤1.7×10-4m2·K/W，无军团菌，异养菌≤500个/mL。上述腐蚀率单位为g/m2·h。
权利要求书
1.冷媒水系统清洗药剂配方(代号：NJTJCWC-01、02、03、04)：共有四组配方，每组配方中各项单剂成分和浓度范围。
2.冷却水清洗药剂配方(代号：NJTJOWC-01、02、03、04)：共有四组配方，每组配方中各项单剂成分和浓度范围。
3.冷媒水系统日常保养药剂配方(药剂配方代号：NJTJCWS-01)：配方中的各项单剂成分和浓度范围。
4.冷却水日常保养药剂配方(药剂配方代号：NJTJOWS-01)：配方中的各项单剂成分和浓度范围。
说明书
NJTJ系列中央空调水处理药剂配方
所属技术领域
本实用新型、发明专利涉及中央空调水处理过程中使用的冷媒水、冷却水清洗与保养药剂配方，是首创无公害、环保、高效、经济型药剂配方，属于中央空调冷媒水(含采暖水)及冷却水(含生产工艺冷却水)的除锈去垢、杀菌灭藻清洗和缓蚀阻垢、杀菌灭藻保养。下文中中央空调冷媒水包含采暖水，中央空调冷却水包含生产工艺冷却水。
背景技术
一、随着国民经济的发展，中央空调用户已越来越多，目前国内中央空调用户已达数万家。节省能耗、高效健康运行是中央空调用户追求的目标，也是世界倡导的中央空调发展模式和趋势;要达到中央空调节能、高效、健康的运行，必须解决好中央空调水系统中的缓蚀、阻垢、杀菌问题。腐蚀会大大缩短中央空调水系统的管路和设备的使用寿命;结垢会增加中央空调制冷主机的热阻，使传热效果下降，增加能耗;菌藻的存在使中央空调运行时对人体健康产生隐患。现阶段解决这一问题的措施一般是清洗除锈去垢杀菌灭藻、钝化预膜、日常保养缓蚀阻垢杀菌灭藻的化学方法，统称为中央空调水处理。
1、在冷媒水、冷却水的系统中，广泛使用着碳钢管、镀锌钢管和紫铜管。在冷媒水系统中，由于水中含氧气、二氧化碳和含有腐蚀性的负离子存在，冷媒水金属管道和换热器铜管内壁会发生电化学腐蚀;而在冷却水中，除了具有冷媒水中金属腐蚀的因素存在外，还由于冷却水不停地与空气进行热湿交换，在额定温度下，冷却水中始终有饱和溶解度的氧气与二氧化碳，同时还由于冷却水不断地浓缩和空气中尘埃在水中的集聚，在冷却水金属管道内壁和铜管内壁产生结垢而发生垢下腐蚀，冷却水系统中金属材料的腐蚀会加剧。经过测试，一般冷媒水中碳钢的腐蚀率超过了0.089g/m2·h，紫铜的腐蚀率超过了0.013g/m2·h;冷却水中碳钢的腐蚀率超过了0.14g/m2·h，紫铜的腐蚀率超过了0.015g/m2·h;根据GB50050-2007规定，碳钢的腐蚀率应小于0.066g/m2·h，铜的腐蚀率应小于0.0045g/m2·h。
2、在冷却水中，由于冷却水通过换热器传热表面时，由于温度的升高，会造成有结垢倾向的盐类溶解度下降，同时水中的重碳酸盐会发生热分解，产生碳酸盐沉淀;还由于冷却水经过冷却塔进行热湿交换时，相当于一个曝气的过程，水中的二氧化碳会溢出，从而引起重碳酸盐变成碳酸盐，这些碳酸盐产生沉淀沉积在传热表面形成了硬垢;还由于随着水分子的不断蒸发，冷却水的浓缩倍数会提高，水中溶解盐类的浓度也随之增高，这些盐类因过饱和而析出产生沉淀结垢。经过对连续使用6个月的冷却水换热器(指空调制冷主机冷凝器内壁)的表面水垢测试，结垢厚度达0.8mm，如以碳酸钙硬垢折算，其污垢热阻为1.37×10-3m2·K/W，相比于干净的铜管内壁来说，会使传热量大大下降，根据GB50050-2007规定，换热器水侧污垢热阻应小于3.44×10-4m2·K/W。
3、在冷却水中，由于补水会从空气中带来微生物，在阳光、含氧量充足和32～42℃的环境下，微生物会大量繁殖，于是在冷却水中就产生了大量的绿藻、蓝藻和灰色微生物粘泥，藻类和生物粘泥的产生都会增强金属腐蚀和降低传热效果;冷却水中如产生军团菌还会影响在冷却塔周围生活和工作的人员的身体健康。近年江苏省疾控中心已经有从冷却水中检测出军团菌的先例。
二、自中央空调使用以来，人们一直在寻找解决上述问题的最佳方案，试图用最好的药 剂配方进行中央空调水处理过程中的除锈去垢杀菌灭藻清洗、缓蚀阻垢杀菌灭藻保养。但迄今为止，这些方案都没有达到理想的目标，主要存在如下的问题：
1、中央空调水系统的清洗，不少单位依然采用盐酸、硫酸、硝酸配以适当的缓蚀剂进行清洗，但用这些强酸清洗时操作人员的危险性很大，排放后对水体也造成污染，清洗过程中金属的腐蚀较大;也有介绍用络合剂清洗的，但络合剂清洗成本较高，一般要求在较高的温度下清洗效果才好;也有介绍用氨基磺酸进行清洗的，但没有具体介绍所需配入的碳钢及铜缓蚀剂的成分及浓度，在使用氨基磺酸清洗时，如果水垢中含有硫酸盐和硅酸盐，如何彻底地清除水垢，没有提出最好的方案，也没有说明配套氨基磺酸清洗时所用缓蚀剂的成分和浓度。
2、中央空调冷媒水和冷却水系统中金属的防腐和阻垢，目前所有书籍及手册中推荐的冷媒水和冷却水防腐单剂及缓蚀阻垢药剂配方等都存在一些弊端。
三、结合中央空调实际使用情况，追求缓蚀、阻垢、杀菌效果达到三者动态平衡的最佳值，有时某些药剂配方能够解决缓蚀问题，但是不能很好地解决阻垢(硬垢和软污垢)问题;有些药剂配方能解决阻垢和灭藻问题，但是不能很好地解决缓蚀问题;有些药剂配方虽然能解决缓蚀、阻垢、杀菌问题，但是会造成水体污染或对人体有害。全国约有4万多家中央空调用户，其中百分之九十以上的中央空调用户为了保持其中央空调高效节能、延长寿命、健康运行，每年都要进行中央空调水处理;而在中央空调水处理过程中，清洗、钝化、保养时都要不断地进行排水，平均每年每户大约需排放200余吨，全国中央空调每年排水最少在800余万吨;如果这些排放的水中都带有污染水环境的物质，那将会造成严重的水体污染。中央空调开闭路水的排水一般是不经过城市污水管网的，而是直接由城市雨水管道直接排入水体。常常在饮用水的取水源头发现水中含重金属元素、亚硝酸盐、水藻(如无锡太湖蓝藻事件)等，给人类饮用水的生产和牲畜饮水带来了巨大的危害，但谁也没有想到，一个个保证生产工艺要求和人们舒适性生活要求的中央空调每年会排出大量的污水。随着饮用水供需矛盾的日益加剧，这类陈旧的、传统的药剂配方已不能适应国情发展。
为此，刻不容缓地寻求中央空调水处理过程中清洗和保养药剂的良好配方，以确保中央空调低耗、高效，健康地运行，用无公害、环保、高效、经济型药剂配方来进行中央空调水处理已成为中央空调水处理的研究方向和中央空调水处理的历史使命。
发明内容
一、中央空调水处理复配清洗药剂：
1、冷媒水系统清洗药剂配方(代号：NJTJCWC-01、02、03、04)：
NJTJCWC-01：
300～10000ppm氨基磺酸+30～1000ppm氯化钠+10～300ppm丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物+5～200ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～30ppm苯骈三氮唑
NJTJCWC-02：
300～10000ppm氨基磺酸+10～300ppm丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物+5～200ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～30ppm苯骈三氮唑
NJTJCWC-03：
300～10000ppm氨基磺酸+30～1000ppm氯化钠+5～200ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～30ppm苯骈三氮唑
NJTJCWC-04：
300～1000ppm氨基磺酸+5～200ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～30ppm苯骈三氮唑
注：用上述药剂配方两年来，针对100多家中央空调冷媒水不同使用状况选择使用相应的配方进行清洗，基本将冷媒系统内的污垢和铁锈清洗干净。可以确保清洗过程中碳钢的腐蚀率控制在0.0215g/m2·h以下，镀锌钢管(直径小于100mm的中央空调冷媒水管一般使用镀锌钢管)的腐蚀率在0.05g/m2·h以下，紫铜的腐蚀率在0.001g/m2·h以下;除锈垢能力达到90%以上。
2、冷却水清洗药剂配方(代号：NJTJOWC-01、02、03、04)：
NJTJOWC-01：
15000～75000的氨基磺酸+30～2000ppm氯化钠+10～3000ppm丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物+5～300ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～70ppm苯骈三氮唑
NJTJOWC-02：
15000～75000的氨基磺酸+10～3000ppm丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物+5～300ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～70ppm苯骈三氮唑
NJTJOWC-03：
15000～75000的氨基磺酸+30～2000ppm氯化钠+5～300ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～70ppm苯骈三氮唑
NJTJOWC-04：
15000～75000的氨基磺酸+5～300ppm十二烷基二甲基苄基氯化铵+5～70ppm苯骈三氮唑注：用此药剂配方两年来，针对100多家中央空调冷却水不同的使用状况和制冷机组冷凝器或吸收器内壁污垢不同厚度选择上述配方进行清洗，基本将冷却水系统内的水垢和铁锈清洗干净。可以确保清洗过程中碳钢的腐蚀率控制在0.0476g/m2·h以下，镀锌钢管(冷却塔的喷淋管或钢支架一般是经过镀锌的)的腐蚀率在0.5g/m2·h以下，紫铜的腐蚀率在0.001g/m2·h以下，除垢率大于等于98%。(许多资料上曾介绍，氨基磺酸对镀锌钢管无腐蚀，但实践证明，氨基磺酸对镀锌钢管是有一定腐蚀的，只不过比其他药剂腐蚀性小而已。)
TSG特种设备安全技术规范TSG G5003-2008锅炉化学清洗规则中规定，清洗过程中碳钢的腐蚀速度应控制在6g/m2·h以下，在其他国家规范中还没有查到中央空调清洗过程中金属腐蚀速度的规定。与许多专业清洗单位交流，他们表示有机酸清洗时，对碳钢的腐蚀速度曾达到0.8g/m2·h。以上清洗配方清洗过程中对碳钢和紫铜的腐蚀率在GB50050-2007工业冷却水处理设计规范中规定的使用时腐蚀率以下(在添加日常保养药剂后，碳钢腐蚀率≤0.06675g/m2·h，铜≤0.000445g/m2·h)。
二、中央空调水处理日常保养药剂配方：
1、冷媒水系统日常保养药剂配方(药剂配方代号：NJTJCWS-01)：
100～1200ppm五羟基己酸钠+230～2790ppm硅酸钠+10～150ppm氢氧化钠+1～30ppm苯骈三氮唑+10～150ppm异噻唑啉酮
注：用此药剂配方两年来，针对100多家中央空调冷媒水不同的使用状况选择配方中涉及药剂不同浓度进行日常保养，测定保养过程中使用上述药剂配方碳钢的腐蚀率在0.0076～0.017g/m2·h;此配方对镀锌管无腐蚀，对紫铜管无腐蚀，用挂片或便携式腐蚀率测试仪(美国产9000PLUS)测试，都不能测出腐蚀。翻遍国内外所有关于冷媒水日常保养剂的配方，没有雷同。即使曾有人提出五羟基己酸钠可以和硅酸钠配合使用到中央空调冷媒水中，但如果不注意配方中添加的其他成分，PH值会逐步下降至7以下，水质色度很差，并且会产生悬浮状沉淀，这主要是由于五羟基己酸钠变成了糖酸引起的，所有介绍使用五羟基己酸钠与其他药剂(如苯甲酸钠、水杨酸钠等)复配使用用于中央空调冷媒水，虽然碳钢的腐蚀率达到了一定的标准，但基本都存在水质色度差、有悬浮物沉淀的问题。
2、冷却水日常保养药剂配方(药剂配方代号：NJTJOWS-01)：
5～100ppm丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物+10～150ppm五羟基己酸钠+25～300ppm硅酸钠+1～30ppm苯骈三氮唑+30～150ppm异噻唑啉酮(或10～50ppm三氯异氰尿酸，与异噻唑啉酮是轮换使用的，主要是为了防止生物细菌对同一种杀菌剂长期使用产生抗药性)
注：用此药剂配方两年来，针对100多家中央空调冷却水不同的使用状况选择上述配方中涉及药剂的不同浓度进行日常保养，测定保养过程中使用药剂配方NJTJOWS-01，碳钢的腐蚀率在0.0166～0.0183g/m2·h，此配方对紫铜管几乎没有腐蚀，用挂片或便携式腐蚀率测试仪(美国产9000PLUS)测试，都不能测出紫铜的腐蚀;按实施方式，定期加药排污后，中央空调制冷机组冷凝器或吸收器连续使用六个月后污垢厚度≤0.1mm，污垢热阻≤1.7×10-4m2·K/W，碳钢腐蚀率和污垢热阻符合GB50050-2007工业冷却水处理设计规范中规定的标准：碳钢腐蚀率≤0.06675g/m2·h，污垢热阻≤3.44×10-4m2·K/W，冷却水系统内无军团菌，异养菌≤500个/mL。
此配方中不含无机磷、有机膦及锌盐或其他有毒物质。翻遍国内外所有关于冷却水日常保养剂的配方，没有雷同。
三、NJTJ药剂配方中使用的化学物质说明：
具体实施方式：
一、中央空调冷媒水系统清洗：
准确计算空调冷媒水系统的存水量，先将中央空调冷媒系统水放空，然后将中央空调末端设备制冷效果不好的风机盘管、空调机组进水管的过滤器及总水管上的过滤器拆开洗干净，并将系统加满水;再检查水系统循环排气、补水及排污是否正常?主管上阀门(排污阀等)是否开关自如，是否漏水?如发现不正常和漏水现象，需将上述问题处理好，按以下规程进行中央空调冷媒水系统清洗：
1、先将膨胀水箱内壁的锈垢等杂物人工清除洗净，操作时不得将清洗污物落进主管道内。将所有闭路系统中的电磁阀、电动阀、手动阀全部打开，根据冷媒水接触的不同金属材料和使用状况，在冷媒水清洗药剂配方中选择恰当的配方;并结合系统存水量计算添加冷媒水复配清洗药剂中涉及到的药剂用量，逐步向冷媒水系统内按比例补水和加药，加药完毕(系统水也已补满)，开始循环;循环24～48小时后，将冷媒水系统排空。
2、将冷媒水系统补满水，循环4小时后排空;再将冷媒水系统补满水，循环4小时后排空。
3、将冷媒水系统补满水，边循环边排水边补水，过程中排水小于补水，测定排水的PH值，至PH值为7时或与补充水的PH值相同时，停止循环，清洗结束。
4、对冷媒水进行钝化预膜，钝化预膜的药剂配方和工艺不在本次申报专利的范围内，在此不涉及。在钝化预膜结束后，拆洗冷媒水总管上的过滤器。将系统补满水，中央空调冷媒系统进入保养阶段。
二、中央空调冷却水系统清洗：
准确计算空调冷却水系统最低循环水位的存水量，先将冷却塔的布水板和集水盘人工清洗干净，再将中央空调制冷机组冷凝器和吸收器的前后端盖打开检查是否有不通的铜管，如有需进行疏通;检测铜管内壁的水垢厚度。并将总水管上的过滤器拆开洗干净后，将系统加 满水;再检查水系统循环排气、补水及排污是否正常?主管上阀门(排污阀等)是否开关自如，是否漏水?如发现不正常和漏水现象，需将上述问题处理好，根据冷却水涉及到的金属材料和使用状况，在冷却水清洗药剂配方中选择恰当的配方;再结合冷却水系统的最低存水量和中央空调制冷机组冷凝器和吸收器的铜管内壁的水垢厚度计算冷却水复配清洗药剂用量，再按以下规程进行中央空调冷却水系统清洗：
1、先将冷却水系统控制在最低水位进行循环，然后向冷却塔底盘内逐步投加冷却水复配清洗药剂，投加药剂时，采取边循环边投加，药剂投加完毕后循环12～48小时后，将冷却水系统排空。
2、将冷却水系统补满水，循环4小时后排空;再将冷却水系统补满水，循环4小时后排空。
3、将冷却水系统补满水，边循环边排水边补水，过程中排水小于补水，测定排水的PH值，至PH值为7时或与补充水的PH值相同时，停止循环，清洗结束。
4、对冷却水进行钝化预膜，钝化预膜的药剂配方和工艺不在本次申报专利的范围内，在此不涉及。在钝化预膜结束后，拆洗冷却水总管上的过滤器，将系统补满水，中央空调冷却系统进入保养阶段。
三、中央空调冷媒水系统保养：
在冷媒水系统钝化预膜结束后，根据冷媒水系统存水量及冷媒水中涉及到的金属材料、冷媒水的补充水水质(如PH值，硬度等)计算投加冷媒水复配保养药剂的用量，逐步向冷媒水系统中按比例投加药剂，药剂投加完毕后，将冷媒水循环4～6小时，然后取水样进行测定。
四、中央空调冷却水系统保养：
1、在冷却水系统钝化预膜结束后，根据冷却水系统存水量及冷却水中涉及到的金属材料、冷却水的补充水水质(如PH值，硬度等)计算投加冷却水复配保养药剂的用量，逐步向冷却水系统中投加药剂，药剂投加完毕后，将冷却水循环4～6小时，然后取水样进行测定。首次投加非氧化型杀菌剂异噻唑啉酮，下一次采用氧化型杀菌剂三氯异氰尿酸。非氧化型杀菌剂异噻唑啉酮与氧化型杀菌剂三氯异氰尿酸是轮换加入的。
2、计算冷却水的蒸发量和飘散量，并监测水质，按一定周期的日常蒸发量和飘散量的总和的1/4(允许冷却水的浓缩倍数达到4倍)再计算添加药剂的用量，添加前需从最低点排出蒸发量和飘散量的总和的1/4;添加方式可采用自动加药装置和自动排污装置进行，也可采用人工加药或人工排污的方式进行。定期对冷却水进行检测以确保缓蚀、阻垢、杀菌达到最佳平衡状态。
