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物理除垢裝置在冷卻循環水係統的應用
2014-9-24
來源:未知
點擊數:  983        作者:未知

  • 1. 企業,商業中冷卻係統中循環冷卻水、冷媒水、熱水的水質現象 

    1.1 循環冷卻水係統 
    循環冷卻水係統的冷卻循環水大都是通過室外冷卻塔進行熱交換的。在這一敞開式的係統中,一方麵,未經處理或處理不徹底的水在循環係統中由於不斷地濃縮與受熱,CaMe離子濃度越來越高,並逐漸轉化為堅硬的Cac03等水垢附著在管壁及設備換熱麵上;同時,由於通過冷卻塔與外界接觸,循環水中混進大量空氣中的汙染物、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,過水斷麵減小,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,汙垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕。而腐蝕物又形成汙垢。要解決這些問題,必須綜合治理。 
    1.2 循環冷凍水係統 
    循環冷凍水是封閉的係統,水質盡管汙染程度較低,但腐蝕程度卻很高,若該係統的水不經高度殺菌及有效的防腐蝕處理,汙垢及鐵鏽就會導致濾網及盤管堵塞,從而導致風機盤管的製冷或製熱量急劇下降,使空調係統的正常工作溫度無法保證。 
    1.3 熱水係統 
    熱水係統的水質普遍呈鐵鏽色,其原因就在於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的大量沉澱,造成換熱設備結垢嚴重。 
    以上三個方麵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後注入係統(通過離子交換樹脂來降低水的硬度),這種方法隻能在防垢方麵起一定的效果,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。況且離子交換係統成本高,交換床穿透再生不易徹底,故而並非是一種經濟實用的方式。化學投藥方式在防垢除垢方麵采用加酸穩定重碳酸鹽,從而抑製Cac形成,或投加阻垢劑和分散劑。在防腐蝕方麵采用添加緩蝕劑,提高冷卻水pH值,或用防腐塗料塗覆等辦法。在殺菌滅藻方麵采用控製水質,或采用殺生塗料及陰極保護、混凝沉澱等方法。
    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,配方複雜,不同環境中的係統處理配方要反複測試,效果難控製。 
    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,自控係統維護難,維護工作量大。 
    4) 化學方法排放大量有害液體,造成環境二次汙染。危害環境,後續處理工程量大。

     

    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曆史的必然。


    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後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Ca2Mg2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係統的困擾,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麵: 
    1)高頻磁場在一定程度上受到其他大功率電機的幹擾,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、防腐蝕方麵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,製造工藝簡單,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年代後,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,並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於偶極子群中,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。另一方麵,由於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、疏鬆、逐漸溶解和脫落。同時,由於靜電作用水中會產生一些自由電子,這些自由電子被吸收後易生成和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,並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)在防腐蝕方麵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,功效上趨於完善,解決了水處理上的除垢防垢、殺菌滅藻及防腐蝕的問題,是目前唯一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後,水分子聚合度降低,結構發生變形,產生一係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,難於趨向器壁積聚,從而防止了水垢生成。 
    3)特定的能場改變CaCO3結晶的過程,抑製堅硬的方解石產生,提供產生鬆軟文石結晶的特定能量。 
    4)水中懸浮粒子及膠體處理後其表麵Zeta電位發生變化,趨於沉澱析出,沉澱被水流衝走或排汙去除。 
    5)處理後水中產生活性氧。活性氧摻雜結晶過程,加速膠體脫穩。對於已結垢的係統,活性氧將破壞垢分子,改變其晶體結構,使堅硬老垢變為疏鬆軟垢,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 
    低壓電場用於微生物(如菌藻)滋生水質的淨化處理,其原理在於水流經水處理器時,水中細菌和藻類的生態環境發生變化,生存條件喪失死亡。具體表現在三個方麵: 
    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衝擊致死,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、OHH2以及02等活性氧,活性自由基對微生物機體可產生一係列的有害作用,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,抑製了金屬管路、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)微生物滋生被控製,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)被抑製。 


    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最新成果,解決了原本隻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。  

      AG亚游集团管道垢器(又稱全頻電子除垢儀),是一款在引入德國最新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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