第一章 水垢的危害及防垢除垢
自把水作为热交换的介质时起，受热表面和传热表面结生水垢就成为热交换工艺中的主要困扰问题之一。200多年来人们从未放弃寻求彻底解决水垢问题的方法。第一节 水垢的危害水垢是受热表面或传热表面的附着物。无论何种设备、设施，凡是以水为介质、通过热交换器对其他物质如：油、水、各类气体混合物、冷媒介质等进行热交换时，如果水质不能符合一定的要求，水垢即会在热交换器壁上迅速生成。水垢对热交换器的危害主要有以下几个方面：1、水垢的热阻很大，当锅炉及热交换器等的受热表面或传热表面水垢层厚达1mm时，其热交换率会降低10%—15%（对受热或传热金属管而言，温度将上升130—160℃）.随着水垢厚度的增加,热交换率也将以更大的幅度降低。（当垢层厚达3.5mm以上、受热表面与传热表面温差较大时，金属管温度将超过碳钢的允许使用温度）不仅导致热交换率大幅度降低、能源严重浪费，（仅东北三省因锅炉结垢造成煤炭浪费达200多万吨。）而且还会大幅度的降低设备寿命甚至损坏设备；2、当受热表面或传热表面结生水垢之后,水中一些离子在水垢下金属表面聚集浓缩，其浓度可达正常水平均浓度的上万倍,在水的饱和温度下,受热金属表面会在这些离子的作用下受到强烈的碱腐蚀或酸腐蚀;3、水垢不仅造成设备、设施的运行效率降低,而且将影响产品的质量。当水垢过厚时，由于热交换效率的降低、水系统通水的截面积减小而使水流量减少，会造成停产事故；对锅炉及其他一些温差较大的系统能引起爆管、破裂甚至人员伤亡等恶性事故。第二节 化学防垢除垢传统上多采用化学方法来应对水垢问题，但由于工艺、材料、环境等条件的限制，至今并未能彻底阻止结生水垢，仅仅是缓解了水垢结生的速度。当受热表面或传热表面水垢结生到一定的厚度时，就不得不采用化学清洗或机械的方法清除。 第三节 传统化学水处理方法存在的缺陷：1、树脂软化水处理法：在实际应用中如果原水硬度过高，将导致树脂再生周期大大缩短、树脂易中毒失活而不得不大量补加甚至更换树脂。实践证明原水硬度为1mmol/L以下时考虑采用树脂软化水处理法还比较经济合理，如果大于1mmol/L时则由于再生盐用量和树脂补加量太大而导致费用过高。经软化处理后，如水中残余硬度不能控制在0.02mmol/L时，热交换器的水系统仍存在结水垢的问题。 2、投放水质稳定剂 ：此法同样需要对水质进行分析，还要选择相应化学原料配置，并需要准时、适量的投放，才可能起到阻止水垢生成的作用。无论采用上述哪那种方法，均需有长期的运行费用投入，而且对使用场地、树脂软化系统和操作人员都提出较高的要求。即使如此，仍不能避免因化验误差或操作失误导致水质超标,致使系统结生水垢。3、当热交换器水系统结生的水垢达到一定厚度时，常采用化学清洗的方法清除水垢，而化学清洗的方法有整套复杂的工序，对药剂更是要求严格，整个清洗过程时间长、费用高，腐蚀严重，即便加入了缓蚀剂，要彻底清除水垢仍会导致热交换设备本体受到一定的腐蚀，长此以往会大大缩短设备的使用寿命。4、化学方法清洗后有大量有害废液排放；采用树脂交换对水进行软化处理也会因用盐还原树脂而排放高浓度的盐水；采用投放水质稳定剂的方**导致原水的变质。上述方法都会对环境造成不同程度的污染。 第四节 电子防垢技术的兴衰1、电子防垢技术属物理水处理方法，是将电场（分静电场和交变电场）或磁场（分电磁或永磁）作用于水，使水在一定的时间内失去结垢条件的方法。20世纪40年代比利时科学家弗米仑（Th·Vermeiren）就发现电场或磁场具有使水暂时失去结垢条件的能力，并开始开发应用到实践中，开创了物理方法防垢的先河。到50年代我国的专业技术人员也开始从事这方面的开发和研究。60年代在我国磁和高频处理方法开始得到应用和发展，但由于人们的认识存在误区，把电子水处理方法等同于树脂软化水处理法，将磁场和电场等防垢装置统称为软水器。由于当时电子技术软硬件条件的局限，以及人们对设备制造、使用方法、注意事项等方面的认识不足，致使在实际应用过程中仍造成热交换器严重结垢，因结垢造成的事故不断发生，这种情况被误认为是电子水处理方法行不通，从而放弃了开发和应用。2、80年代中期，由于能源的再度紧张，对环境保护的管理也日趋严格，使电子水处理方法被再度重视起来，人们在对失败进行反思、总结和实际应用后发现，这种方法比较适用于非蒸发式热交换器、浓缩程度不大的较低温热水锅炉以及各种类型的热交换器，经实际应用证明能取得较好的防垢效果和经济效益，使用者也日益增多。同时各种电的、磁的水处理装置制造厂纷纷出现。3、虽然出现了上述情况，但至今并未出现大规模推广应用的局面。纠其原因有三：一是由于此前电子技术、电子原器件、工艺等还不十分完善，如：高频功率器件采用微波电子管，不仅价格昂贵，而且影响了装置的寿命，采用半导体器件又很难得到所需的功率；二是制造商不能针对不同水处理量、不同水质硬度、不同环境和工作条件等实际情况提供相适应的装置，使装置在安装后不能长期稳定运行，出现了少部分有效、部分无效、部分失效的情况；三是制造商没有**使用者掌握正确的使用方法和了解注意事项，使用者不能正确的安装、正确操作和合理的维护，造成装置的阻垢除垢效果不太明显，许多用户对电子除垢阻垢方法产生了怀疑甚至否定，形成了较强烈的负面影响。第二章 高频电场阻垢除垢仪
电子防垢技术属物理处理水方式，是一种新型的环保、节能技术。高频电场阻垢除垢仪设计合理、工艺完善、适应性强，在实际应用中阻垢除垢效果明显。与树脂交换法、膜法、投药法及化学清洗等方法相比，具有阻垢除垢彻底、能耗低、二次投入少、管理简便、节约能源、无环境污染和缓解设备受热面及传热面腐蚀等诸多优势。 第一节 作用机理 1、通过大量实验证明，水在吸收高频电磁场能量后，原有水分子缔合状态被破解，使水转变为小缔合体或单个水分子，它吸附在碳酸钙微晶上，形成水分子与碳酸钙微晶的分子团。由于钙镁离子被水分子包围，碳酸钙难以作晶状排列，而是与大量带极性的微晶分子团聚合，形成絮状体。从而不会在传热面上附着、粘结成垢。有效起到阻垢的作用。2、被激活的水，原来的分子团变为小分子团或单个水分子，由于体积变小，从而使水浸润、渗透到垢层微隙中的能力显著增强，在分子热运动作用下，使水垢逐渐松散脱落，原有的微隙被扩大，渗入水垢中的水量更大，当水与温度较高的金属器壁接触时被汽化，急速膨胀的水蒸汽使水垢龟裂、破碎，又在水流冲击作用下脱落，因此有效起到除垢的作用。3、经高频电磁场作用后，水分子中的电子被激励，电子能位升高，根据能量守恒定律，当分子电位能损失、电位下降，可致使水分子与器壁界面的电位差减小甚至消失，水与金属器壁间的相对运动由于电场作用力的降低或消失而处于相对缓慢甚至静止状态，同时限制了水中各类离子活动的自由度，接近金属器壁的机会减少，器壁金属离解受到抑制，因而对设备具有缓蚀作用。4、水在被高频电场作用时，因不能形成原电池反应，所以破坏了原始胚芽生长的环境，抑制了微生物的生成。由于高频电磁场还具有损伤生物大分子、使生物膜过氧化、破坏歧化酶的能力，所以还有杀菌、灭藻的功能。第二节 技术特性及优势高频电场阻垢除垢仪是西安金淦禹过滤科技有限公司根据国内外水处理技术现状，针对我国北方地区高海拔、高寒、高水质硬度的具体情况，吸收国内外先进的水处理技术，与西安交通大学联合研制开发成功的高科技产品。本产品包括换能器和电控器两部分，通过电控器产生的高频电磁场对流过换能器的水进行在线的连续激活处理。1 技术特性1.1 能够按照实际水处理量、水质硬度提供足够的高频电磁能。特别是较大规格的设备，其输出功率是目前了解到的同类产品的2—8倍（其中通经为100mm以下的为2—5倍；125mm以上的为3—8倍，有的达到15倍以上）。由于能够提供足够的高频电磁能量，使设备在运行中充分地激活水分子，所以可适应任何硬度的水，即使水达到饱和硬度也能够获得更为理想的除垢阻垢效果。1.2 攻克了高频大功率能量传输困难的难题，设备采用分体的形式即：在线运行的换能器和产生高频电磁能的电控器分别置放（电控器置放于环境条件较好的地方），高频电能通过匹配传输网络，将电控器产生的高频电磁能传送到换能器，避免了运行中环境条件对电控器造成的损害和侵蚀。1.3 当水处理量大、水硬度高时，设备采用组合方式。换能器部分由原来的单一水处理室变为多个水处理室组合。同时电控部分配以相对应的单元电路，既能保证大功率的输出，又提高了能量转换的效率，使设备的运行更加可靠和稳定。2、 产品优势2.1高频电场阻垢除垢仪，配装有完善的智能化控制和保护电路，是智能型全自动化的设备。不但无需专人操作，而且能够长时间连续、可靠地运行，具有性能可靠，寿命长等特点。2.2 设备初装时，逐台进行现场调试，不仅可使设备处于良好的匹配工作状态，完全适应系统和现场的环境条件，更重要的是能使设备所产生高频电磁场的频率更接近被处理水的本振频率，与被处理水的水分子产生共振，为设备的可靠运行和充分发挥除垢阻垢功能提供了保证。2.3 广泛应用于不同水质、不同水温、不同海拔、不同场所、不同环境的钢铁冶金、有色金属、化学工业、采矿业、电力、制造业、酿造业、采暖、制冷等行业的热交换水系统、循环冷却水系统、供热水系统、以及其它需防止结生水垢的系统。2.4 较树脂交换法、膜法、投药法及化学清洗等方法具有除垢阻垢彻底、能量消耗低、二次投入少、管理简便、无环境污染和对设备管道缓蚀等诸多优势。是一种新型的环保、节能技术。2.5 经实际应用，其明显的功能效果得到广大用户的认可和好评。今后我们将坚持依托中国科学院物理研究所、西安交通大学等高等院所雄厚的科研开发能力和技术力量，确保高频电场阻垢除垢仪在同行业中始终保持领先优势。第三节 选型说明 要求：1、高频电场阻垢除垢仪绝大多数场合应选分体式，即：在线运行的换能器和产生高频电能的电控器（机箱或机柜）分别置放。2、高频电场阻垢除垢仪提供的功率参数是总功率，实际输出功率仅为总功率的60﹪—80﹪，（高频电场阻垢除垢仪可达80﹪）下表所列功率为输出功率：（以每小时处理水量100m3为基本核算单位。）水质硬度
≤1mmol/L
≤3 mmol/L
≤6 mmol/L
所需功率
≥200w
≥250w
≥350w
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发表于 2012-5-25 09:13:58
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