扫频振动台(浅谈扫频磁电物理除垢技术在供热运行中的应用及效果)

Posted 2023-05-27

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扫频振动台(浅谈扫频磁电物理除垢技术在供热运行中的应用及效果)

王文龙曹剑琦

（太原市热力集团有限责任公司第二供热分公司 030009）

摘要：随着节能减排在供热行业中不断探索和深入，各种节能减排新技术、新应用不断应用到实际供热运行当中，供热企业的社会效益和经济效益均得到了极大的提高。本文对扫频磁电物理除垢技术原理及自身特点进行了简要介绍，并结合太原市热力集团有限责任公司第二供热分公司对扫频磁电除垢仪连续两个采暖运行期的应用及除垢、防垢实际效果进行了分析和介绍，最终得出试用结论及适用范围建议。

关键词：供热运行水处理；扫频磁电除垢仪；板式换热器

1 扫频磁电物理除垢技术的原理及优势

1.1 扫频磁电物理除垢技术的原理

原理：水垢的主要成分是 Ca2+，Mg2+，SO4 -1，CO3 -2 组合结成的盐。水垢主要成分 CaCO3 有四种同晶异构体，胶状碳酸钙（Gal calcium carbonate）、球霰石（Vaterite）、霰石（Aragonite）、方解石（Calcite）。其主要有两种结构：方解石和霰石。又因为 CaCO3 的四种同晶异构体中，按照胶体碳酸钙、球霰石、霰石、方解石的顺序，能量降低，稳定性增加。因此，方解石是最稳定、最细密的晶体结构，是造成工业生产最大危害的水垢形式。

物理除垢的目的就是向水中 CaCO3 分子注入能量，通过增加其化学势能，降低其稳定性，便于将坚硬的方解石，变成松软的霰石，甚至是软泥状的胶体碳酸钙，从而不易附着在管道或其它水流路径上，被水带至系统之外。

1.2 扫频磁电除垢仪工作原理

扫频磁电除垢仪通过能量耦合环在水体中产生一个按特殊规律变化的电场，该电场促使水中的成垢离子结合成大量的文石碳酸钙小晶核悬浮在溶液当中而不是吸附在管壁，当温度和压力变化时，成垢离子优先生长在这些小晶核上，形成文石碳酸钙晶体，且呈松散的絮状悬浮在水中，被水流冲走达到防垢的目的[1]。

1.3 扫频磁电除垢仪优势

（1）安装简便，无需截管，不需停产，无任何安装后遗症。

（2）与工艺介质不接触，免维护省去除垢剂、缓蚀剂，不改变水质，不对环境造成二次污染。

（3）安装使用后可停止使用站内原有钠离子交换器水处理设备，可节省大量的盐耗、树脂消耗、设备零部件消耗、反洗用水以及人力成本等。

2 试用实例介绍

2.1 概况

太原市热力集团有限责任公司第二供热分公司成立于 2000 年，截止 2017 年 4 月，运行热力站达到 249 座，实际供热面积达到 1900 万 m2。热力站二次网水质处理设备均使用钠离子交换设备。钠离子交换设备在使用过程中不仅消耗盐，还会排出废水，并需专业人员定期进行水质化验、加盐等工作。每个采暖运行期仅盐耗、水耗、树脂消耗以及例行维修更换配件等费用就达到 60 余万元；此外因设备逐年老化，每年需更换既有钠离子交换器 5~8 台，投资成本约 40 万~70 万元。分公司现有 30 多座热力站使用老式西安银河软水设备，使用年限均已达 15 年以上，故障率高，出水水质也无法保证，属于公司既定更换淘汰设备。鉴于上述情况，在 2017 年以及 2018 年夏季分公司选取了 11 座热力站，在站内二次网系统上加装了扫频磁电除垢仪，替代站内原有软化设备进行水质处理工作。

2017-2018 采暖季分公司首先选取了 2133、2140 两座热力站进行了扫频电磁除垢仪的试用工作。经近一个采暖季的试用，基本达到了预想的防垢效果，而且该设备安装简便，维护保养简单，相较热力站原有二次网水质处理设备，可节约大量生产成本。2018 年停热期新增选取 9 座热力站加设该设备。通过采暖运行期参数情况及停热后板片拆解情况综合分析，判断其防垢、除垢效果。

2.2 参数分析情况

整体简述，11 个热力站参数除 2112 热力站变差外，其余正常，列举2140、2133、2112 参数如下：

2017 年 11 月 3 日 2140 人事厅热力站停用原有软化设备，开始使用扫频磁电除垢仪，至 2019 年 4 月 1 日，该设备采暖季期间不间断运行。选取该热力站设备加装前后三个采暖季同一时段一、二次网参数进行对比发现，一次网回水与二次网回水温差基本一致，初步判断该站使用扫频磁电除垢仪后板换结垢情况未加剧。

2017 年 11 月 28 日 2133 十八中热力站停用原有软化设备，开始使用扫频磁电除垢仪。至 2019 年 4 月 1 日，该设备采暖季期间不间断运行。参照 2140 人事厅热力站数据对比方法，分析了该站的一、二次网参数，发现该站一次网回水与二网回水温差略有减小，以此为依据初步判断该站试用该除垢设备后板换结垢情况未加剧。

2018-2019 采暖季 2112 三桥热力站开始使用扫频磁电除垢仪。该站分南区、北区两个系统，各有两台换热器，两个系统均有一台换热器在2018 年夏季进行了拆解清洗，板片均未结垢，表明另外两台未拆解板换也无结垢情况。由于通讯问题无法调取上个采暖季的数据，只分析了本采暖季该站南区、北区两个系统不同时段一、二次网参数。发现两个系统一次网回水温度与二次网回水温度差值均存在逐步扩大现象，同时采暖季期间对四台换热器进行现场测温，同样发现两个系统一次网回水与二次网回水差均逐步扩大，初步判断该站在使用扫频磁电除垢仪后可能发生了板片间结垢。

2.3 板换拆解清洗情况

2019 年 4 月 1 日在分公司及扫频磁电除垢仪厂家技术人员均在场情况下，选取 2140、2133、2112 热力站的换热器进行板片拆解后发现，一次侧板片经简单冲洗、清理后，不锈钢板片呈现出原有金属光泽，无锈蚀。二次侧板片在一网进水端附近有轻微结垢现象，垢片疏散，板片其余各处无结垢现象，在清洗后板片表面整体附着一层薄薄的铁锈色手感光滑的覆盖层。具体板片拆解后及清洗后效果见图 1~图 6。

3 结语

经过对 2133、2140、2112 热力站相关运行参数分析以及板换拆解情况综合得出，该设备具备防垢功效，但防垢效果受循环水温度、水质硬度、补水量大小等因素影响，我们建议可在具备使用条件的热力站加设该设备，以逐步替换钠离子交换软化设备。在有如下况状的热力站不建议使用，具体建议如下：

（1）在自来水硬度大于 6mmol/L 的热力站不建议使用。

（2）在二次网失水量大于 80t/d 的热力站不建议使用。

（3）为防止热泵设备内部管束结垢，造成不可逆的后果，建议使用热泵机组运行的热力站再进行一到两年的试用，明确对大温差机组运行影响后再扩大使用范围。

综上所述，扫频磁电除垢仪基于纯物理方式，能耗低，无污染，在适当的条件下可以替代原有的化学除垢和阻垢方式，不仅可以保证换热设备的无垢运行，提高换热设备换热效率。同时考虑到盐耗费用、清洗费用，减少排污，降低用水量，以及减少甚至避免了向大自然排放含有化学阻垢剂的废水等诸多优势，其经济效益和社会效应十分可观。

参考文献

[1]睢晓娜.BEST′S 扫频磁电除垢仪在板式换热器上的应用[D].节能与环保，2014（11）：76-77.

收稿日期：2019-5-12

作者简介：

王文龙（1984-），男，山西太原人，工程师，毕业于山西省建筑职业技术学院。

曹剑琦（1983-），男，山西临汾人，高级工程师，毕业于山西大学。

注：文章转载自《经济·管理·综述》2019 年 6 月。如涉及作品内容、版权等问题，请与贞自然联系，第一时间做删除处理。

附：

量子管通环，为物理水处理法

在阻垢、缓蚀上有化学法所无法比拟的优点，只要水能够达到的地方都能够进行处理，特别是化学法无法很好处理的一些高温设备和水流死角。而量子管通环的阻垢、缓蚀性能好坏只与它定制的振动波有关系，水质本身对处理效果的影响并不大，所以，对水汽车间高碱度、高硬度循环水的阻垢、缓蚀处理可以尝试使用量子管通环。

量子管通环由特种合成材料（硅和铝等）组成，是一种在亚原子级能够稳定储存和记忆及释放量子信息（超精微振动波）的高科技产品。

德国 IAB 公司利用 LPL 激光振动技术将超精微振动波刻录到量子管通环中，在量子管通环安装于管道上的瞬间，超精微振动波即被持续恒量地释放出来，透过管壁传入水中。水接纳这种振动波并将其按水流方向传播开，其速度远远高于水本身的流速，就连管路中很少流动的死角也被载上这种振动波，在振动波的作用下，水的活性得到极大加强，大的水分子团变成小的分子团，甚至单个的水分子，溶解和包含垢的能力增强，对已形成的锈/垢进行分化瓦解。

同时，超精微振动波作用于水中的钙、铁、镁等相关物质，使其物理特征发生改变。

比如碳酸钙晶体的微观结构从针晶状（比表面积大，容易吸附成团形成致密的硬垢）变为圆球状（比表面积小，晶体之间不容易吸附），在有水流的情况下被带走，在静态的水中呈软絮状沉淀于容器底部，而不易板结成硬垢。新安装的管道不会结硬垢、生锈或长菌藻，旧管道中的原有锈蚀、老垢等也逐步溶解消除，并最终在管道内壁形成保护性氧化层，管道内壁不再出现腐蚀。

通过以上对量子管通环作用原理的分析，其功能特性比较适合处理水汽车间高碱度、高硬度循环水。

量子管通环应用于板式热换器

量子水处理技术作为一种全新的防垢，缓蚀，除菌藻，清洁、环保水处理技术，具有其他方法所不能比拟的特点:

(1)主要试剂是“超精微震动波”，不需要添加任何化学试剂，不会产生二次污染，自然环保;使用期间不仅能达到阻蚀、除垢除锈、杀菌灭藻的效果，而且长时间保持稳定。

(2)安装简便:没有电源，不用切割管道，两个半环用螺栓紧固即可，对现有管道系统不造成任何影响，是目前所有除垢装置中安装最为简便的。

(3)零维护、运行费用:一旦安装即不用任何检测和维护，不用电源，无人工、药剂、检测等运行费用。

(4)节能节水效果好:由于结垢，管路系统热传导效率降低最多可达50%以上，系统补充用水量可高达1倍以上，能源消耗增加可达10%以上。

(5)延长系统使用寿命:对管路系统在内壁形成保护膜，若管道外无腐蚀，理论上管道寿命将无限期延长。

(6)效费比高:在达到药剂处理同等效果的条件下，综合考虑节省人工、药剂、维护、能耗、延长管道寿命等因素，其效费比是传统化学除垢方法的3～10倍。