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        物理除垢裝置在冷卻循環水系統的應用
        2014-9-24
        來源:未知
        點擊數:  2161        作者:未知

        • 1. 企業,商業中冷卻系統中循環冷卻水、冷媒水、熱水的水質現象 

          1.1 循環冷卻水系統 
          循環冷卻水系統的冷卻循環水大都是通過室外冷卻塔進行熱交換的。在這一敞開式的系統中,一方面,未經處理或處理不徹底的水在循環系統中由于不斷地濃縮與受熱,Ca、Me離子濃度越來越高,并逐漸轉化為堅硬的Cac03等水垢附著在管壁及設備換熱面上;同時,由于通過冷卻塔與外界接觸,循環水中混進大量空氣中的污染物、雜物、細菌、可溶性氣體等。隨著運行時間推移(3個月),管壁上的水垢越來越多,加上循環水中混入的微生物和軍團菌的產生從而加劇管道設備腐蝕。表現為換熱器效率降低,過水斷面減小,循環水水質惡化,出現黃水和渾濁,甚至導致設備腐蝕穿孔。與此同時,循環冷卻水的結垢、腐蝕和微生物的繁殖是相互關聯的,污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕。而腐蝕物又形成污垢。要解決這些問題,必須綜合治理。 
          1.2 循環冷凍水系統 
          循環冷凍水是封閉的系統,水質盡管污染程度較低,但腐蝕程度卻很高,若該系統的水不經高度殺菌及有效的防腐蝕處理,污垢及鐵銹就會導致濾網及盤管堵塞,從而導致風機盤管的制冷或制熱量急劇下降,使空調系統的正常工作溫度無法保證。 
          1.3 熱水系統 
          熱水系統的水質普遍呈鐵銹色,其原因就在于氧氣隨水溫升高而大量析出,從而造成管壁及設備腐蝕。此外水溫升高還會造成Cac的大量沉淀,造成換熱設備結垢嚴重。 
          以上三個方面尤其是循環冷卻水的處理是一個國際性的難題。傳統的方式是進行軟化處理和化學投藥。軟化水處理是將補充水經過軟化處理后注入系統(通過離子交換樹脂來降低水的硬度),這種方法只能在防垢方面起一定的效果,但微生物和軍團菌類仍然需要通過投放化學藥劑才能根本解決。況且離子交換系統成本高,交換床穿透再生不易徹底,故而并非是一種經濟實用的方式?;瘜W投藥方式在防垢除垢方面采用加酸穩定重碳酸鹽,從而抑制Cac形成,或投加阻垢劑和分散劑。在防腐蝕方面采用添加緩蝕劑,提高冷卻水pH值,或用防腐涂料涂覆等辦法。在殺菌滅藻方面采用控制水質,或采用殺生涂料及陰極保護、混凝沉淀等方法。
          2. 物理水處理技術發展的必然 
          傳統的化學處理方式雖然能夠解決水的菌藻滋生和除垢防腐,但也存在著很多明顯的弱點。 
          1) 化學藥劑投放程序繁多,配方復雜,不同環境中的系統處理配方要反復測試,效果難控制。 
          2) 化學藥劑不能一次性根除菌藻及垢的產生,須常年清洗,存在清洗前設備效率下降,清洗時酸類損傷設備。 
          3) 藥劑質量不穩定或失效,自控系統維護難,維護工作量大。 
          4) 化學方法排放大量有害液體,造成環境二次污染。危害環境,后續處理工程量大。

           

          為此,人們一直期待有一種效果明顯、維護簡單、經濟實用、環保的處理方式,物理技術代替化學技術成為一種歷史的必然。


          3. 20世紀物理技術的發展過程 
               

          年代

          1945年 

          60年代

          70年代

          80

          90年代

          21世紀初

          21世紀

          技術

          吸鐵石

          強磁鐵

          高頻磁場

          高壓靜電磁場

          低壓靜電磁場

          IMA技術

          全頻寬波段

          作用

          除垢

          防垢、除垢

          防垢、 除垢

          防垢、 除垢

          防垢、 除垢

          防垢、 除垢殺菌滅藻、防腐蝕

          防垢、 除垢殺菌滅藻、防腐蝕


          物理除垢的發展最初是以吸鐵石為基礎的磁場技術,其主要的功能是除垢防垢。磁場技術的終級產品是采用IMA技術的時變電磁場類產品。 
          3.1 高頻磁場工作原理及存在的問題 
          高頻磁場類產品是利用電子線路產生高頻電磁場,使經過除垢儀的水吸收高頻電磁能后原有的大締合體中的結合鍵被打斷,形活性很高的單分子或小締合體狀態的水,增強了水的偶極矩,促進了水對成垢物質及其組份的作用,改變了Ca2、Mg2離子的水合程度,從而改變CaCO3結晶方式,起到除垢防垢的作用。 
          高頻磁場能夠在一定程度上解決結垢對熱交換系統的困擾,但也因其原理上的缺陷而無法砌底地解決中央空調循環水的處理問題。具體表現在以下幾個方面: 
          1)高頻磁場在一定程度上受到其他大功率電機的干擾,磁場效果不穩定,必須采用屏蔽手段。 
          2)高頻磁場通過磁力線切割水流,要求水的流速通常在1.5m/s以上才有較強的磁力線作用,在流速較低時或空調機組在某些季節不是全部運行時,總管水量會降低因而流速下降,磁場效果會受影響。 
          3)高頻磁場在殺菌滅藻、防腐蝕方面沒有科學的原理解釋和相關報道,也缺乏具體的測試報告。盡管一些樣本上都宣稱有這些功能,但其可靠性尚需進一步證實。 
          4)高頻磁場產生的頻率一般為某一固定頻率,參數不能調節,對某些水質應用效果差。值得注意的是,高頻磁場作為20世紀70年代的技術,專利早已公開化,制造工藝簡單,成本較低,很多沒有開發能力的商家稍加包裝便可投放市場,造成目前高頻類電子除垢產品充斥市場,品種繁多、良莠不齊、價格混亂,嚴重損害了消費者的利益。進入20世紀80年代后,建立在電場技術上的高壓靜電克服了高頻磁場的部分缺陷,在除垢防垢效果上更穩定,并有一定程度的殺菌滅藻功能。 

          3.2 高壓靜電的工作原理及存在的問題 
          當水偶極子通過水處理器的靜電場時,偶極子將按正負有序地連續排列,水分子偶極矩增大。當水中含有溶解鹽類,這些鹽類的正負離子將水偶極子包圍,也將按正負順序排列于偶極子群中,使之不能自由連動,也就不可能靠近器壁,從而防止水垢生成。另一方面,由于水分子的偶極矩增大,使它與同類的正負離子的水合能力增大,因水的極化作用,使水分子趕向器壁,使原有的老垢龜裂、疏松、逐漸溶解和脫落。同時,由于靜電作用水中會產生一些自由電子,這些自由電子被吸收后易生成和H2等物質,這些物質具有較強的殺菌減藻能力。高壓靜電技術同高頻磁場技術相比,除垢防垢效果更穩定,并有一定程度的殺菌滅藻功能,但也有其不足。 
          1)電極與水通過絕緣層進行保護,直接施加在水體上的電壓小,水體通過的電流也極其微弱,因而產生的活性氧有限,殺菌減藻能力難以提高。 
          2)采用上萬伏高壓,有較高的絕緣技術要求。 
          3)在防腐蝕方面沒有直接的作用機理。進人20世紀90年代、以同濟大學研究的低壓電場技術為代表的全新物理水處理技術突破了原有技術的缺陷,在技術上更先進,功效上趨于完善,解決了水處理上的除垢防垢、殺菌滅藻及防腐蝕的問題,是目前******能完全代替化學方法的物理水處理技術。 
          3.3低壓電場的工作原理及其特點 
          3.3.1防垢、除垢工作原理 
          1)水經過物理除垢裝置處理后,水分子聚合度降低,結構發生變形,產生一系列物理化學性質的微小彈性變化,水分子的偶極矩增大,極性增加,活性增強,因而增加了水的水合能力和溶垢能力。 
          2)水中所含鹽類離子如Ca2+、Mg2+受到電場引力作用,排列發生變化,難于趨向器壁積聚,從而防止了水垢生成。 
          3)特定的能場改變CaCO3結晶的過程,抑制堅硬的方解石產生,提供產生松軟文石結晶的特定能量。 
          4)水中懸浮粒子及膠體處理后其表面Zeta電位發生變化,趨于沉淀析出,沉淀被水流沖走或排污去除。 
          5)處理后水中產生活性氧?;钚匝鯎诫s結晶過程,加速膠體脫穩。對于已結垢的系統,活性氧將破壞垢分子,改變其晶體結構,使堅硬老垢變為疏松軟垢,導致積垢逐漸剝落,乃至成碎片、碎屑脫落,達到除垢的目的。 
          3.3.2殺菌、滅藻工作原理 
          低壓電場用于微生物(如菌藻)滋生水質的凈化處理,其原理在于水流經水處理器時,水中細菌和藻類的生態環境發生變化,生存條件喪失死亡。具體表現在三個方面: 
          1)改變生物生存的正常電場強度,可改變或影響細菌(E.Coil)的生理代謝,使細菌生存反常,這是導致細菌死亡的原因之一。 
          2)外電場破壞了細胞膜上的離子通道,改變了調節細胞功能的內控電流,從而影響細菌的生命。含菌液體渡過強電場,致使變化電流通過液體,在導電通路上的細胞被高速運動的電子沖擊致死,達到滅菌的目的。 
          3)電場處理水過程中,溶解氧得到活化,產生0,一、OH、H2以及02等活性氧,活性自由基對微生物機體可產生一系列的有害作用,是造成有機體衰老的最主要原因。 
          3.3.3防腐蝕工作原理 
          1)物理除垢裝置外殼與金屬管路、管壁作為共同陰極,抑制了金屬管路、管壁的電化學腐蝕(#HJn電流陰極保護)。 
          2)活性氧可在新管壁上生成氧化覆膜。 
          3)微生物滋生被控制,管路、管壁積垢被清除,使腐蝕的兩大原因(微生物腐蝕和沉積腐蝕)被抑制。 


          綜上所述低壓電場技術作為20世紀90年代的物理水處理技術的******成果,解決了原本只有用化學方法才能徹底解決的空調循環冷卻水、冷媒水、熱水的水質處理問題,且比化學方法更經濟、更方便、更環保、更節能,代表了水處理技術的發展方向。  

            薩爾管道垢器(又稱全頻電子除垢儀),是一款在引入德國******的全頻寬波段原理基礎上通過多年研究、結合中國水體特性而研發的專利產品,采用全頻寬波段技術。

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