動(dòng)力公司科技成果-電子除垢儀MicrosoftWord文檔講解

1、分類號(hào):UDC密級(jí):編號(hào)窯街煤電集團(tuán)動(dòng)力公司科學(xué)研究報(bào)告高頻電子除垢阻垢儀在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究窯街煤電集團(tuán)有限公司動(dòng)力公司2012年10月1 項(xiàng)目背景2 研究要解決的關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)方法103.1關(guān)鍵問(wèn)題分析273.2應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)93. 3研究技術(shù)成果4研究的詳細(xì)內(nèi)容41主要技術(shù)研究?jī)?nèi)容42項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃4.3技術(shù)創(chuàng)新5實(shí)施效果5. 1推廣與應(yīng)用 52經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益分析6 研究結(jié)論與建議1. 項(xiàng)目背景集中供熱系統(tǒng)中二次管網(wǎng)板式換熱器受熱表面易生成水垢， 而水垢一旦生成，一是二次網(wǎng)的出水溫度降低，造成換熱器的效 率降低，二是堵塞換熱器板片，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成供熱系統(tǒng)的癱瘓。 釆用傳統(tǒng)的處理方法，一是處

2、理工藝復(fù)雜、費(fèi)用高，二是會(huì)排放 占補(bǔ)水量25%以上的廢水。經(jīng)調(diào)查研究和論證，擬通過(guò)應(yīng)用高頻電子除垢阻垢裝置，將改 變過(guò)去變傳統(tǒng)的化學(xué)防垢工藝為物理防垢工藝，從源頭解決板式 換熱器結(jié)生水垢的問(wèn)題。為此，我們特對(duì)“高頻電子除垢儀在供 熱系統(tǒng)中的應(yīng)用”進(jìn)行研究。2. 研究要解決的關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)方法21關(guān)鍵問(wèn)題分析截止冃前，由我動(dòng)力公司負(fù)責(zé)運(yùn)行的公司供熱系統(tǒng)，窯街片區(qū) 的供暖面積計(jì)74萬(wàn)方米，全部由電廠為九座供熱站提供熱源。多 年來(lái)，因原有的鈉離子交換器年久失修軟水產(chǎn)量逐年降低，再加 各種因素造成系統(tǒng)失水量大，各供熱站換熱器結(jié)垢現(xiàn)象十分嚴(yán) 重，不僅嚴(yán)重影響了供熱效果，而且運(yùn)行過(guò)程中消耗的人力物力 費(fèi)用

3、逐年增加。(-)水垢的危害水垢的熱阻很大，是碳鋼的20200倍，板式換熱器的水側(cè)一 旦結(jié)生水垢，所造成的危害主要有以下七個(gè)方面：1. 被動(dòng)應(yīng)對(duì)結(jié)垢問(wèn)題為應(yīng)對(duì)水垢的結(jié)生問(wèn)題，我公司二次網(wǎng)大部分水系統(tǒng)均釆取以 下措施：a. 使用鈉離子交換裝置處理供熱系統(tǒng)用水；b. 為防止結(jié)生水垢后因板式換熱器產(chǎn)能的減低而過(guò)于頻繁清 洗，各系統(tǒng)均不同程度的增加各種板式換熱器的有效熱交換面積 和備份相應(yīng)的備用板式換熱器；c. 當(dāng)水垢結(jié)生達(dá)到一定厚度，板式換熱器產(chǎn)能降低到無(wú)法滿 足供熱需求時(shí)就不得不停運(yùn)該板式換熱器，采用人工清除的方法 進(jìn)行清洗或清理。2浪費(fèi)能源和淡水資源由于水垢的熱阻很大，一旦在板式換熱器水側(cè)傳熱面生

4、成，板 式換熱器的熱交換效率就會(huì)隨之降低，為滿足供熱的要求，不得 不釆取加大蒸汽的用量，因而浪費(fèi)了大量的能源和淡水資源。3. 被動(dòng)進(jìn)行頻繁的清垢作業(yè)由于公司大部分為板式換熱器，縫隙較小，二次網(wǎng)板面結(jié)垢速 度非?？?，為滿足供熱的要求就不得不投入了大量的資金和人力 資源對(duì)其進(jìn)行頻繁的清洗或清理，一個(gè)采暖期至少人工除垢2 次。4影響了板式換熱器的服役期限a. 由于循環(huán)水滲入水垢與換熱片之間后，會(huì)在高溫下迅速濃 縮而形成強(qiáng)酸或強(qiáng)堿形溶液，形成了對(duì)板式換熱器的酸堿腐蝕；b. 板式換熱器水側(cè)結(jié)生水垢后，還會(huì)因其熱阻很大而致使板 式換熱器傳熱面的熱量不能及時(shí)交換于循環(huán)水中而致使傳熱面溫 度升高而加快了腐蝕速

5、率；C.無(wú)論是采用化學(xué)還是物理方法對(duì)板式換熱器進(jìn)行清洗和清 理，都會(huì)對(duì)板式換熱器造成一定程度的損傷；d無(wú)法進(jìn)行清洗或清理的（列管）濕式表面蒸發(fā)空冷因垢層 厚度大，其腐蝕速率也就比可經(jīng)常進(jìn)行清洗或清理的板式換熱器 快。由于上述過(guò)程不可避免的存在，導(dǎo)致的結(jié)果有兩種，一是人為 地縮短板式換熱片的服役期限，將可運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間的板式換熱片 的服役期限成倍的縮短；二是運(yùn)行的板式換熱器還遠(yuǎn)未到達(dá)服役 期時(shí)，就因垢層太厚或腐蝕嚴(yán)重而不得不終止服役。5.供需矛盾上升水垢一旦在板式換熱器水側(cè)生成，裝置就已處于帶病運(yùn)行狀 態(tài)，嚴(yán)重的腐蝕會(huì)致使系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)形成事故隱患并在短期內(nèi) 發(fā)生故障，輕者造成客戶端供熱溫度不夠，

6、重者導(dǎo)致板式換熱器 無(wú)法工作，客戶端停暖，增加供需矛盾，不利于和諧社會(huì)的共 建。6不利于環(huán)境保護(hù)無(wú)論是因結(jié)垢增加能耗還是采用制作軟水、投放阻垢劑、化學(xué) 清洗方式防垢和人工除垢都會(huì)產(chǎn)生不小的費(fèi)用，值得注意的是釆 用酸洗的化學(xué)方法產(chǎn)生的廢水，還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。7不利于向循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變通過(guò)綜合分析上述所列問(wèn)題可見(jiàn)，結(jié)生水垢是出現(xiàn)上述問(wèn)題的 最直接原因，尋找一種可改變傳統(tǒng)被動(dòng)防垢和結(jié)垢的工藝過(guò)程， 采用具有穩(wěn)定可靠工作性能和卓越防垢效能的新技術(shù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn) 主動(dòng)防垢、從源頭解決結(jié)生水垢問(wèn)題，不僅可使本公司各種設(shè)備 實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定可靠運(yùn)行，使企業(yè)達(dá)到以盡可能少的資源消耗和 環(huán)境代價(jià)實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)和社

7、會(huì)效益的冃的，在實(shí)現(xiàn)大量節(jié)約資 源，減少排放的同吋，推動(dòng)供熱企業(yè)以“減量化、再利用、資源 化”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，符合可持 續(xù)發(fā)展理念的循環(huán)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式。本研究課題正是針對(duì)以上所提及的問(wèn)題，在了解到其可行 性，意識(shí)到其迫切性、感覺(jué)到其重要性的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)到其立項(xiàng) 研究的必要性的。毋庸置疑，結(jié)垢的解決，將引發(fā)集中供熱水處 理工藝的變革，這也是立項(xiàng)研究本課題的核心意義所在。2.2應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)高頻電子除垢阻垢裝置具有阻垢、除垢、緩釋四大功能1阻垢原理：水分子在高頻電磁場(chǎng)的作用下做高周波運(yùn)動(dòng)，失 去簇集力，使大締合狀的水分子被破解成單個(gè)水分子，獲得能量 的水分子在鈣鎂離子上吸

8、附形成界面，阻止了鈣鎂離子向碳酸鹽 晶面遷移，碳酸鹽晶粒的排列受到干擾，形成非晶狀的絮狀體， 從而不會(huì)在傳熱面上附著，粘結(jié)成垢，達(dá)到阻垢的效果。2除垢原理：被高頻能量激活的水，具有極高的浸潤(rùn)、滲透 性，帶有高能量的水分子在垢層的微隙中做高周波運(yùn)動(dòng)，使水垢 松散脫落，原有的微隙被擴(kuò)大，當(dāng)水溫較高的金屬器壁接觸時(shí)被 氣化，急速膨脹的水蒸氣使垢層龜裂、破碎，被水流帶走，經(jīng)該 設(shè)備排污口排出而起到除垢的作用。3緩蝕原理：經(jīng)高頻電場(chǎng)作用后，水分子的電子被激勵(lì)，電 子位能升高，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)被離子化的分子電位能損 失、電位下降，可使水分子與器壁的電位差減小甚至消失，電場(chǎng) 力作用使水與金屬器壁間的相對(duì)

9、運(yùn)動(dòng)降低或消失，同時(shí)限制了水 中離子的活動(dòng)度，器壁金屬離解受到抑制，因而對(duì)設(shè)備起到緩蝕 的作用C被高頻電磁場(chǎng)作用過(guò)的水，在器壁金屬表面不能形成原 電池反應(yīng)，有效阻止了化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。4殺菌、滅燥作用：帶高頻電場(chǎng)能的水分子可以破壞原始胚 芽的生成，有效地抑制了微生物的生長(zhǎng)；高頻電磁場(chǎng)還具有損傷 生物大分子、破壞歧化酶的能力，起到殺菌、滅藻的功能。3 研究的詳細(xì)內(nèi)容3.1主要技術(shù)研究?jī)?nèi)容（-）設(shè)備性能1. 替代傳統(tǒng)的化學(xué)水處理方法，對(duì)二次網(wǎng)板式換熱器二次水 側(cè)循環(huán)水進(jìn)行連續(xù)有效處理，使板式換熱器的二次水側(cè)（傳熱 面）不結(jié)生水垢，不但不再對(duì)板式換熱器進(jìn)行化學(xué)清洗，而且保 持板式換熱器的熱交換效

10、率，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水目的。2. 有效防止二次熱網(wǎng)板式換熱器二次水側(cè)（傳熱面）結(jié)生水 垢，具有明顯的防垢和除垢功能，即應(yīng)用于水循環(huán)系統(tǒng)的新設(shè)備 中吋能夠防垢、阻垢，應(yīng)用于水循環(huán)系統(tǒng)的原有設(shè)備中時(shí)能夠除 垢。（二）水處理過(guò)程及安裝要求1設(shè)備的水處理過(guò)程：水流經(jīng)水處理室被高頻電磁場(chǎng)作用 后，水分子及各種離子與金屬器壁界面的電位差減小甚至消失， 使得鈣鎂離子被水分子包圍，碳酸鈣難以在傳熱或受熱面上附 著、粘結(jié)成垢而起到阻垢的作用；被高頻能量激活的水，具有極 高的浸潤(rùn)、滲透性，帶有高能量的水分子在垢層微隙中做高周波 的運(yùn)動(dòng)，使水垢松散脫落，原有的微隙被擴(kuò)大，當(dāng)水與溫度較高 的金屬器壁接觸時(shí)被汽化，急速膨脹

11、的水蒸汽使垢層龜裂、破 碎，經(jīng)該設(shè)備排污口排出而起到除垢的作用。2. 該設(shè)備應(yīng)安裝于供熱二次管網(wǎng)水系統(tǒng)二次水側(cè)的回水管水 泵出口與板式換熱器入水口的中間部位，保證循環(huán)水經(jīng)過(guò)電子除 垢阻垢儀被處理后，再進(jìn)入板式換熱器。3.所應(yīng)用的技術(shù)設(shè)備須符合中國(guó)化工行業(yè)HG/T31331998電子 式水處理器技術(shù)條件，并保證除垢和阻垢率M90%。3. 1項(xiàng)冃實(shí)施計(jì)劃對(duì)我公司從2009年開(kāi)始已對(duì)1號(hào)、2號(hào)3號(hào)6號(hào)等4個(gè)供熱 站配置“高頻電子除垢阻垢儀”。費(fèi)用預(yù)算項(xiàng)產(chǎn)口、X目規(guī)格型號(hào)數(shù)量（臺(tái)）?-價(jià)（萬(wàn)元）費(fèi)用合計(jì)（萬(wàn)元）埃可牌系列島頻電子除垢阻垢儀300Z21428250Z21326總計(jì)41083.2技術(shù)創(chuàng)新1

12、、理論創(chuàng)新：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與論證提出了水系統(tǒng)所需功率 值與水處理量、水質(zhì)硬度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式。依此數(shù)學(xué)公 式可針對(duì)不同水系統(tǒng)實(shí)際的水處理量、水質(zhì)硬度設(shè)定與系統(tǒng)除 垢阻垢所需的高頻電功率，確定了開(kāi)環(huán)與閉環(huán)不同水系統(tǒng)功率 需求的修正系數(shù)。本項(xiàng)冃產(chǎn)品可依據(jù)本項(xiàng)創(chuàng)新，能夠按照實(shí)際水處理量、水質(zhì) 硬度、開(kāi)環(huán)或閉環(huán)用水方式提供與系統(tǒng)相匹配和相適應(yīng)的高頻 電磁能。特別是較大規(guī)格的設(shè)備，其輸出功率是冃前了解到的 同類產(chǎn)品的28倍（其中通經(jīng)為100mm以下的為2-5倍； 125mm以上的為38倍，大規(guī)格的高15倍以上）。由于能夠 提供足夠的高頻電磁能量，使設(shè)備在運(yùn)行中充分地激活水分 子，所以可適應(yīng)任何硬度的水

13、，即使水達(dá)到飽和硬度也能夠獲 得理想的除垢阻垢效果。閏內(nèi)部分水處理找荒在不阿水灶理走時(shí)所捉4建帕勿嘩仆L比校表沒(méi)備 經(jīng) an水0 P/hAS分生產(chǎn)廠嗆水殊理設(shè)務(wù)g入功* 北京集集團(tuán)妙C某公司所浙江華公YJ蘭州矗源1OO501307025501502002002002005090GOO3004503003001OO210150040080030040015033026005001504003001 750042M6002000400600200eoo5HOO水處理蟻二2OOg/h 200功呃比值400/200 =2GOO/2OO =3200/0=4GGO/DO =7. 3SBOO/GCH1 =9

14、. 67技術(shù)創(chuàng)新：如圖所示：攻克了高頻大功率能量傳輸困難的難 題，設(shè)備采用分體的形式，即：在線運(yùn)行的水處理器和產(chǎn)生高頻 電磁能的電控器分別置放（電控器置放于環(huán)境條件較好的地 方），高頻電能通過(guò)匹配傳輸網(wǎng)絡(luò)，將電控器產(chǎn)生的高頻電磁能 饋送到換能器，避免了運(yùn)行中惡劣環(huán)境條件對(duì)電控器內(nèi)部電子器 件造成損害和侵蝕而致使其失效結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：如下圖所示：當(dāng)水處理量大、水質(zhì)硬度高 時(shí)，設(shè)備采用組合方式。換能器部分由原來(lái)的單一水處理室變 為多個(gè)水處理室組合。同時(shí)電控器部分配以相對(duì)應(yīng)的單元電 路，既能保證大功率的輸出，又提高了能量轉(zhuǎn)換的效率，使設(shè) 備的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。右上圖為本項(xiàng)目組合式產(chǎn)品運(yùn)行現(xiàn) 場(chǎng)。工藝創(chuàng)新A

15、根據(jù)被處理的水的作用時(shí)間與形態(tài)變化關(guān)系分析，在滿 足輸出功率的前提下，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，對(duì)水的作用時(shí)間確 定為1-1.5秒左右較為合理。本項(xiàng)目產(chǎn)品的特殊工藝設(shè)計(jì)，不 僅保證了被作用水在水處理室內(nèi)滯留時(shí)間$1秒，而且還能保 證水能被高頻電磁場(chǎng)均勻的作用，使被處理過(guò)的水（含部分堿 溶液）達(dá)到不在板式換熱器的器壁上板結(jié)成垢所需的閾值。下圖為用紫外分光光度計(jì)測(cè)得的水被作用不同時(shí)間后，透光率的 變化曲線。TraceFuactUftAutocaUAnnetatPriftt 1Funct!ton$: $cin$aooth:n： None196.GI1一*、/* -* z 代nt片可力I什 J12T J” 、

16、III ；/iA0.5eQJ.1.uOI4m.eVtvlngth (m)380.0B水處理室切線連接的結(jié)構(gòu)可使流經(jīng)水處理室的液體形成 旋流，既保證了對(duì)液體的作用吋間，又使能量作用更加均勻。 圖中為本項(xiàng)目產(chǎn)品（左側(cè)）與同類產(chǎn)品（右側(cè)）的對(duì)比。本頃目產(chǎn)品切蝕瞇方式示總圖同類產(chǎn)融通咖進(jìn)出水口組莪方式本項(xiàng)目產(chǎn)品還擁有的理論和技術(shù)創(chuàng)新為：應(yīng)用電子傳 感、高頻電子、自動(dòng)控制和機(jī)械設(shè)計(jì)等技術(shù)，采用“動(dòng)態(tài)跟蹤 白動(dòng)變頻調(diào)諧”白創(chuàng)新技術(shù)對(duì)“?？膳聘哳l電子除垢阻垢裝 置”進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，攻克了由于處于運(yùn)行狀態(tài)的循環(huán)水系統(tǒng)的 水在不斷的被蒸發(fā)，水中所含其它物質(zhì)的濃度也不斷發(fā)生變化 造成電參數(shù)的變化，由于電參數(shù)的變化改

17、變了電子除垢阻垢裝 置水處理室的本振頻率，造成電子除垢阻垢裝置整體運(yùn)行失 諧，匹配狀態(tài)被破壞，電子除垢阻垢裝置的運(yùn)行效率降低，除 垢阻垢功能降低甚至消失的技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)創(chuàng)新改進(jìn)后的本項(xiàng) 冃產(chǎn)品具有了 “動(dòng)態(tài)跟蹤自動(dòng)變頻調(diào)諧”功能、除垢阻垢效果 更為顯著、T-作性能更加穩(wěn)定可靠，技術(shù)水平有望達(dá)到國(guó)際領(lǐng) 先。通過(guò)以上創(chuàng)新，使本項(xiàng)目產(chǎn)品較同類產(chǎn)品更為適合任何水質(zhì) 硬度、水流量以及水質(zhì)變化頻繁且幅度高的水系統(tǒng)，即使達(dá)到 飽和硬度的水也能夠獲得理想的除垢阻垢效果。4.實(shí)施效果多年來(lái)，各換熱站大多使用樹(shù)脂交換器，年久失修軟水產(chǎn)量 本就緊張，再加各種因素造成失水量乂過(guò)大，各供熱站結(jié)水垢現(xiàn) 象十分嚴(yán)重，不僅運(yùn)

18、行費(fèi)用居高不下，而且嚴(yán)重影響了供熱效 果，供需矛盾激化的情況時(shí)有發(fā)生，在一定程度上影響了我公司 的社會(huì)形象。針對(duì)上述存在的實(shí)際狀況，在20072008冬季供熱開(kāi)始吋， 我們經(jīng)過(guò)市場(chǎng)實(shí)地考察和分析研究，初步選定由蘭州盛源科技有 限責(zé)任公司生產(chǎn)的GDS-300Z型“?？膳葡盗懈哳l電子除垢阻垢 儀”和由東北某公司生產(chǎn)的饒線式防垢儀，為進(jìn)一步驗(yàn)證上述裝 置的實(shí)際功效，將上述兩種裝置分別配裝于局機(jī)關(guān)換熱站和三中 換熱站，對(duì)上述進(jìn)行兩種裝置進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證過(guò)程同樣 都補(bǔ)加自來(lái)水。配裝于三中供熱站的“繞線式防垢儀”（見(jiàn)圖片J由于在采暖 初就投入運(yùn)行，故未考核除垢功能；運(yùn)行70天所結(jié)垢如下圖由于局機(jī)關(guān)供

19、熱站配裝GDS-300Z型“埃可牌高頻電子除垢阻垢 儀”（見(jiàn)下圖片左）吋，采暖系統(tǒng)已運(yùn)行了 20多天，所以在安裝的同時(shí)開(kāi)啟所控兩臺(tái)板式 換熱器中的板式換熱器A進(jìn)行觀察可見(jiàn)，板式換熱器二次網(wǎng)側(cè)傳 熱板板面的高溫端上已結(jié)有厚度約為0. 050. 3nun厚的水垢（高 溫區(qū)較厚,低溫區(qū)較?。ㄒ?jiàn)照片右）。2008年1月9日，“?？膳聘哳l電子除垢阻垢儀”投入運(yùn)行 40多天，動(dòng)力廠供熱車間對(duì)部分板式換熱器進(jìn)行清除水垢時(shí)，對(duì) 所控兩臺(tái)板式換熱器中的另一臺(tái)（板式換熱器B）開(kāi)啟進(jìn)行觀察可 見(jiàn)，僅在傳熱板的高溫區(qū)250nuii的區(qū)域內(nèi)有0. 030. 15mni厚的水 垢J1有20%左右已開(kāi)始從板式換熱器傳熱板的表面