滕軒,王世超,王雪婷,楊福生

(頓漢布什(中國(guó))工業(yè)有限公司,山東 煙臺(tái) 264003)

蒸發(fā)式冷凝器由于其高效、節(jié)水的特性,目前被廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)及冷庫(kù)系統(tǒng)中,但水與空氣直接發(fā)生熱質(zhì)交換的方式使得蒸發(fā)式冷凝器相比于常規(guī)的殼管式換熱器更易出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕的情況,而冷凝器作為制冷系統(tǒng)的核心部件之一,其工作狀態(tài)的好壞直接決定了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),相關(guān)資料顯示,水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很低,為0.35～2.9 W/(m·K),而碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45～50 W/(m·K),結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致冷凝器換熱熱阻增大,冷卻效果變差,進(jìn)而導(dǎo)致冷凝壓力升高,壓縮機(jī)消耗的功率增加,嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)燒毀等事故;而換熱管腐蝕會(huì)導(dǎo)致制冷劑泄漏、系統(tǒng)制冷效果變差、設(shè)備停機(jī)等情況。因此為保證蒸發(fā)式冷凝器安全可靠高效運(yùn)行,就需要找到一種有效的方式來(lái)預(yù)防和減緩換熱器表面水垢的形成。目前最常見(jiàn)的方式就是對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行水處理,降低其中結(jié)垢因子的量來(lái)達(dá)到減緩結(jié)垢的目的,國(guó)標(biāo)中對(duì)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)有一定要求,但由于不同項(xiàng)目原水水質(zhì)差異較大,因此對(duì)循環(huán)冷卻水的處理方式也不統(tǒng)一,按照技術(shù)原理可分為被動(dòng)式除垢和主動(dòng)式除垢。被動(dòng)式除垢的核心是防止水垢在系統(tǒng)中形成,但結(jié)垢因子仍然存在于水中,一旦外部條件發(fā)生改變,仍然存在結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn),這類(lèi)水處理方法主要包括化學(xué)藥劑法、硫酸軟化法、石灰軟化法、磁化法和電磁法等。主動(dòng)式除垢則是直接將結(jié)垢因子從循環(huán)水中去除,主要包括機(jī)械清洗法、樹(shù)脂交換法、膜過(guò)濾法以及電化學(xué)處理法。好的處理方法能夠減緩結(jié)垢趨勢(shì),提高換熱效率,降低能耗,同時(shí)可以提高循環(huán)水濃縮倍數(shù),減少耗水量。本文主要通過(guò)對(duì)比這些常規(guī)水處理方法在應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)和不足,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例,給蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)冷卻水處理方式的選擇提供一定的理論和數(shù)據(jù)支持。

1 蒸發(fā)式冷凝器概述

1.1 蒸發(fā)式冷凝器概念與原理

蒸發(fā)式冷凝器又叫蒸發(fā)冷、冷卻器。是在制冷時(shí)利用盤(pán)管外的噴淋水部分蒸發(fā)時(shí)吸收盤(pán)管內(nèi)高溫高壓氣態(tài)制冷劑的熱量而使氣態(tài)制冷劑被冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的一種設(shè)備。蒸發(fā)式冷凝器相當(dāng)于是把傳統(tǒng)形式中的水冷式冷凝器(殼管式、套管式、板式)、冷卻塔、冷卻水循環(huán)水泵、集水池、循環(huán)水箱及配水系統(tǒng)綜合為一體,主要包括軸流風(fēng)機(jī)、擋水器、噴淋裝置、填料、冷凝盤(pán)管、循環(huán)水泵、水箱、補(bǔ)水閥、排污閥、空氣濾網(wǎng)等部件,如圖1。

圖1 蒸發(fā)式冷凝器原理示意圖

間冷開(kāi)式系統(tǒng):循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng),簡(jiǎn)稱(chēng)間冷開(kāi)式系統(tǒng)[1]。

蒸發(fā)式冷凝器就是一種典型的間冷開(kāi)式系統(tǒng)。其工作時(shí)大致原理流程如下:軸流風(fēng)機(jī)與循環(huán)水泵分別啟動(dòng),循環(huán)水泵從底部水箱中抽取冷卻水并輸送至上部噴淋裝置,通過(guò)噴嘴將冷卻水均勻噴淋在冷凝盤(pán)管表面,軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使得周?chē)諝獯┻^(guò)冷凝器下部?jī)蓚?cè)的空氣濾網(wǎng)進(jìn)入箱體,然后高溫高壓的氣態(tài)冷媒從上部管路進(jìn)入冷凝盤(pán)管,由于此時(shí)冷凝盤(pán)管表面已經(jīng)覆蓋了一層水膜,水膜便可以吸收氣態(tài)高溫冷媒通過(guò)換熱管管壁傳導(dǎo)的熱量進(jìn)而蒸發(fā),高溫氣態(tài)冷媒也因失去部分熱量溫度降低進(jìn)而冷凝為液態(tài)冷媒并產(chǎn)生一定過(guò)冷度。箱體內(nèi)空氣在軸流風(fēng)機(jī)的抽吸下向上流動(dòng),一方面空氣流過(guò)冷凝盤(pán)管時(shí)溫度升高也起到了一定的冷卻作用,另一方面也是主要作用,即帶走因?yàn)檎舭l(fā)而產(chǎn)生的大量水蒸氣并排到周?chē)h(huán)境中,降低了冷凝器內(nèi)水蒸氣的分壓,保證后續(xù)噴淋到盤(pán)管上的冷卻水能夠持續(xù)蒸發(fā),多余未被蒸發(fā)的冷卻水則在重力作用下經(jīng)過(guò)下部填料后落入水箱繼續(xù)循環(huán)。下部填料增大了水-空氣的接觸面積,提高了空氣的利用率,提升換熱器整體性能。上部填料的作用是攔截部分未能蒸發(fā)的冷卻水液滴,減少冷卻水的飄散,節(jié)約循環(huán)水。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行,由于循環(huán)水不斷蒸發(fā),水箱內(nèi)的循環(huán)水量必然會(huì)持續(xù)減少,因此在到達(dá)設(shè)定值后,需要通過(guò)補(bǔ)水口向水箱內(nèi)補(bǔ)充水,而由于水中的各種離子、雜質(zhì)無(wú)法通過(guò)蒸發(fā)逸散,水箱中的水不斷濃縮,就需要通過(guò)排污閥排出部分高濃度污水以減少結(jié)垢和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 蒸發(fā)式冷凝器優(yōu)缺點(diǎn)

1.2.1 節(jié)能節(jié)水效果顯著

蒸發(fā)式冷凝器利用循環(huán)冷卻水的汽化潛熱帶走冷媒熱量,1 kg水在常壓下蒸發(fā)時(shí)大約能夠帶走2 428 kJ熱量,這是水冷式冷凝器和風(fēng)冷式冷凝器無(wú)法比擬的,大幅降低了空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)功耗,與傳統(tǒng)冷卻塔-冷凝器相比節(jié)能10%以上,與傳統(tǒng)風(fēng)冷式冷凝器相比節(jié)能30%以上。一般水冷式機(jī)組放置在機(jī)房?jī)?nèi),冷卻塔則需要放置在屋頂或室外,循環(huán)冷卻水管路較長(zhǎng),沿程損失大,因此需要冷卻水泵的流量和揚(yáng)程都比較大,對(duì)應(yīng)的水泵功率較大,蒸發(fā)式冷凝器由于循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程較小,水泵功率相比于冷卻塔水泵節(jié)能75%左右。此外冷卻塔的循環(huán)水量約為同等冷卻效果下蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)水量的100多倍,雖然冷卻塔的循環(huán)水并不是完全消耗,但循環(huán)量的增加導(dǎo)致了飛濺量、排污量等損耗的增加。

1.2.2 節(jié)省初期投資

蒸發(fā)式冷凝器將冷卻塔、冷凝器、循環(huán)水泵、水箱及配水系統(tǒng)集成于一體,用戶(hù)只需連接部分管路即可完成安裝,安裝簡(jiǎn)便、縮短了安裝周期,降低了安裝成本。同時(shí)由于其高效的換熱方式,在相同冷凝熱負(fù)荷下所需要的換熱器面積小,所需要的風(fēng)機(jī)數(shù)量少,降低了設(shè)備投資。

1.2.3 節(jié)省空間

蒸發(fā)式冷凝器由于其集成度高,省去了像冷卻塔系統(tǒng)那樣較大的水泵與水系統(tǒng)管路,與風(fēng)冷式冷凝器相比,由于其換熱效率更高,相同冷凝熱負(fù)荷下所需換熱器體積更小,整體設(shè)備占地空間小。

1.2.4 容易結(jié)垢,影響換熱

蒸發(fā)式冷凝器為敞開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng),且循環(huán)水在不斷蒸發(fā)濃縮,水中Ca2+、Mg2+、雜質(zhì)等含量相比于補(bǔ)水會(huì)高出很多,因此在盤(pán)管表面極易出現(xiàn)結(jié)垢和腐蝕的現(xiàn)象。由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊,換熱效率高,結(jié)垢會(huì)嚴(yán)重影響換熱器換熱性能。有數(shù)據(jù)研究顯示,當(dāng)蒸發(fā)式冷凝器換熱管上水垢厚度達(dá)到1.5 mm時(shí),冷凝溫度會(huì)上升2.8 ℃,耗電量增加9.7%[2]。

1.2.5 換熱管存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)

由于冷凝盤(pán)管長(zhǎng)期處于潮濕和氣流通暢的空間,換熱管通常為碳鋼熱浸鋅管、無(wú)縫不銹鋼管等材質(zhì),隨著循環(huán)水的不斷濃縮,循環(huán)水的電導(dǎo)率不斷增大,在這種條件下?lián)Q熱管易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。而盤(pán)管內(nèi)為高溫高壓制冷劑,一旦發(fā)生腐蝕就會(huì)導(dǎo)致制冷劑泄漏,設(shè)備停機(jī),造成不可逆損失,嚴(yán)重時(shí)甚至釀成安全事故。

1.2.6 受?chē)娏芩糠植加绊戄^大

蒸發(fā)式冷凝器主要依靠噴淋水蒸發(fā)時(shí)的汽化潛熱來(lái)帶走冷凝器中制冷劑熱量,因此噴淋水量是否合適與噴淋水是否均布會(huì)嚴(yán)重影響換熱器工作效率。當(dāng)噴淋水不足時(shí),部分換熱管表面會(huì)出現(xiàn)“干斑”,導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低同時(shí)還加速表面結(jié)垢;當(dāng)噴淋水量過(guò)大時(shí),換熱管表面的水膜厚度會(huì)增加,增大傳熱熱阻。

由于蒸發(fā)式冷凝器存在上述特點(diǎn),所以其在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、降低空調(diào)能耗領(lǐng)域具有可觀(guān)的應(yīng)用前景,但蒸發(fā)式冷凝器也的的確確存在一些“痛點(diǎn)”導(dǎo)致其目前的應(yīng)用受到了限制,因此本文主要就對(duì)蒸發(fā)式冷凝器在使用過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行分析與討論,給出具有一定參考意義的解決思路與方案。

2 蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 蒸發(fā)式冷凝器存在的問(wèn)題

2.1.1 冷凝器結(jié)垢

蒸發(fā)式冷凝器在運(yùn)行過(guò)程中,循環(huán)冷卻水不斷吸收冷凝盤(pán)管內(nèi)制冷劑通過(guò)換熱管管壁傳遞的熱量進(jìn)而蒸發(fā),使得換熱管內(nèi)制冷劑冷凝冷卻,蒸發(fā)后的水蒸氣則在上部軸流風(fēng)機(jī)的抽吸下隨氣流逸散到周?chē)髿庵?但原本循環(huán)水中含有的Ca2+、Mg2+、其它無(wú)法溶解的雜質(zhì)、灰塵無(wú)法通過(guò)這種方式帶出因而循含量不斷升高,整個(gè)過(guò)程類(lèi)似于蒸發(fā)濃縮。當(dāng)濃縮達(dá)到一定程度后,循環(huán)水質(zhì)會(huì)變得很差,濁度增加,甚至原本溶解在水中的一些可溶鹽類(lèi)會(huì)達(dá)到飽和濃度而結(jié)晶析出,這里就涉及一個(gè)參數(shù)——濃縮倍率(倍數(shù))。濃縮倍數(shù)是工業(yè)循環(huán)用水的一個(gè)重要指標(biāo),很多地方采用Cl-、Ca2+、Na+、K+等離子濃度來(lái)測(cè)定,但是由于常見(jiàn)的水處理方式會(huì)導(dǎo)致人為添加Cl-,所以用Cl-表示濃縮倍數(shù)通常沒(méi)有太大的參考意義,而Ca2+是結(jié)垢的因素之一,循環(huán)水在運(yùn)行過(guò)程中或多或少會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,尤其是在濃縮倍數(shù)較高的情況下,用Ca2+測(cè)定的濃縮倍數(shù)可能會(huì)偏低,而K+在循環(huán)水中的溶解度較大,在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)析出,同時(shí)補(bǔ)充水中的K+也比較穩(wěn)定,因此用K+測(cè)定的濃縮倍數(shù)較準(zhǔn)確,在工程實(shí)際測(cè)量中,濃縮倍數(shù)通常為循環(huán)冷卻水的電導(dǎo)率和補(bǔ)充水的電導(dǎo)率之比或K+之比。

提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)的好處:

1)提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù),可降低補(bǔ)水用量,節(jié)約水資源;

2)提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù),可降低排污量,可減少污染和廢水處理量;

3)提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù),可以節(jié)約水處理劑的消耗量,從而降低水處理成本。

過(guò)多提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)的壞處:

1)由于循環(huán)水中各種鹽類(lèi)飽和溶解度的限制,濃縮倍數(shù)不能無(wú)限提高;

2)過(guò)多地提高循環(huán)水濃縮倍數(shù),會(huì)使得循環(huán)水的堿度和硬度增大,加速循環(huán)水結(jié)垢;

3)過(guò)多地提高循環(huán)水濃縮倍數(shù),會(huì)使得循環(huán)水的電導(dǎo)率增大,易對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

因此,要保證循環(huán)冷卻水的處理效果,同時(shí)兼顧運(yùn)維成本,必須控制好冷卻水的濃縮倍數(shù),通常對(duì)于中央空調(diào)冷卻水的濃縮倍數(shù)一般控制在4～5為佳,間冷開(kāi)式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)不應(yīng)小于3.0,濃縮倍數(shù)按下式計(jì)算:

式中:N——濃縮倍數(shù);

Qm——補(bǔ)水量(m3/h);

Qb——排污量(m3/h);

Qw——漂水量(m3/h)。

當(dāng)濃縮倍數(shù)較高的循環(huán)水噴淋到換熱管表面時(shí),一方面在噴淋水分布較少的邊緣區(qū)域由于噴淋水完全蒸發(fā)也不足以帶走制冷劑熱量,導(dǎo)致盤(pán)管表面局部出現(xiàn)“干斑”,此時(shí)循環(huán)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水蒸氣可以隨空氣流走,但循環(huán)水中含有的大量CaCO3、Mg(OH)2微粒以及灰塵雜質(zhì)則在盤(pán)管表面沉積下來(lái),附著在換熱管表面形成一層垢;另一方面在噴淋水流速較慢的死角區(qū)域,雖然不會(huì)出現(xiàn)噴淋水不足而“蒸干”時(shí)的這種情況,但較低的流速導(dǎo)致噴淋水對(duì)換熱管表面的沖刷作用較弱,循環(huán)水中CaCO3、Mg(OH)2及雜質(zhì)以液膜的形式停留在換熱管表面,當(dāng)機(jī)組卸載或停機(jī)后,殘存的這部分水膜就會(huì)在空氣自然對(duì)流的作用下逐漸蒸發(fā),最終的結(jié)果仍然是在換熱管表面形成一層垢。不管是哪種方式形成的水垢,都會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器性能下降,制冷系統(tǒng)冷凝壓力升高,系統(tǒng)功耗增加,圖2是某工地蒸發(fā)式冷凝器換熱管結(jié)垢照片。

圖2 換熱管表面結(jié)垢

除了換熱管表面結(jié)垢會(huì)極大影響蒸發(fā)式冷凝器性能外,另一重要部件結(jié)垢也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題,即頂部的軸流風(fēng)機(jī)。雖然軸流風(fēng)機(jī)結(jié)垢對(duì)冷凝效果的影響不如換熱管表面結(jié)垢那么明顯,但會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可靠性。圖3是某工地蒸發(fā)式冷凝器風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)垢的照片。

圖3 風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)垢

由圖3可以看到風(fēng)機(jī)扇葉背面出現(xiàn)了一定程度的結(jié)垢,這是由于在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,循環(huán)水在噴淋過(guò)程中飛濺產(chǎn)生部分直徑較小的液滴,這部分液滴由于尺寸小、質(zhì)量輕,向上的氣流對(duì)其產(chǎn)生的作用力大于液滴自身重力,因此這部分液滴最終隨著氣流向上流動(dòng),液滴中裹挾的CaCO3、Mg(OH)2微粒及雜質(zhì)也隨之向上,當(dāng)撞擊到高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)扇葉時(shí),液滴中的水分蒸發(fā),其中含有的固體顆粒便附著在扇葉上,久而久之在扇葉表面形成一層垢,這部分垢層會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)扇葉的動(dòng)平衡,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)和噪音增大,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致設(shè)備故障。

2.1.2 換熱管腐蝕

我們都知道鐵生銹是一種氧化反應(yīng),有三個(gè)必要條件:1)鐵本身的活潑性;2)氧氣;3)水分。單一的氧氣或者水分都不能使鐵生銹。蒸發(fā)式冷凝器工作原理就決定了其換熱管要持續(xù)暴露在高濕度、富氧的環(huán)境中,為鐵生銹提供了充足的條件,雖然目前各生產(chǎn)廠(chǎng)家都采用了諸如不銹鋼換熱管或者鍍鋅換熱管等方式進(jìn)行了保護(hù),但由于一些加工工藝的問(wèn)題導(dǎo)致蒸發(fā)式冷凝器換熱管還是會(huì)在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)不同程度的銹蝕。例如工程中常用的不銹鋼為奧氏體不銹鋼材料,具有較好的防銹性能,但是當(dāng)用奧氏體不銹鋼加工換熱管時(shí),在換熱管彎頭位置不銹鋼材料被拉伸,導(dǎo)致彎頭位置的不銹鋼金相結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,而馬氏體不銹鋼的防銹性能要弱于奧氏體不銹鋼,因而在彎頭位置形成了薄弱區(qū)域易產(chǎn)生銹蝕,這就要求換熱管生產(chǎn)廠(chǎng)家改善其加工工藝。如圖4是某工地蒸發(fā)式冷凝器不銹鋼換熱管彎頭位置腐蝕照片。采用熱鍍鋅防銹的換熱管雖然不存在上述問(wèn)題,但存在由于熱鍍鋅鋅層厚度不均勻?qū)е戮植堪l(fā)生腐蝕穿孔以及換熱管鋅層氧化出現(xiàn)“白銹腐蝕”的情況。

圖4 換熱管彎頭腐蝕

2.1.3 微生物滋長(zhǎng)

除了結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題,潮濕、富氧且溫度適宜的環(huán)境也有利于細(xì)菌和藻類(lèi)的生長(zhǎng),再加上空氣中的灰塵、泥沙與冷卻水充分接觸最終導(dǎo)致循環(huán)冷卻水黏泥(生物膜)的增加并附著在換熱管上,不同微生物,如鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、軍團(tuán)菌等代謝會(huì)創(chuàng)造一個(gè)微酸性環(huán)境,其最終結(jié)果仍然是導(dǎo)致?lián)Q熱熱阻增加、換熱管有腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)水水質(zhì)要求

目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)冷卻水水質(zhì)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn),在GB 50050—2017中,對(duì)于間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)指標(biāo)要求如表1所示。

表1 間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)(GB 50050—2017)

而GB/T 18430.1中對(duì)于冷卻水水質(zhì)要求如表2所示,但是由于沒(méi)有明確該冷卻水是否適用于間冷開(kāi)式系統(tǒng),所以暫不做參考。

表2 冷卻水水質(zhì)(GB/T 18430.1)

2.3 蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)水處理方法

2.3.1 物理水處理法

內(nèi)磁水處理器(圖5)是利用稀土永磁材料作為基體,安裝在水管路上利用循環(huán)水流動(dòng)切割磁場(chǎng)削弱水分子間作用力,提高循環(huán)水對(duì)鈣鎂難溶化合物的溶解能力,來(lái)減少水垢在管壁上沉積附著。

圖5 內(nèi)磁水處理器

這種設(shè)備無(wú)需外部電源的輸入,安裝簡(jiǎn)便快捷。如圖6為磁水器原理示意圖。

圖6 磁水器工作原理示意圖

自然狀態(tài)下的水并不是簡(jiǎn)單的H2O,而是由若干個(gè)水分子締合而成的較大的水分子,即nH2O,稱(chēng)之為締合水分子,n為締合度。圖中虛線(xiàn)就是將單個(gè)水分子連接在一起形成締合水分子的氫鍵,屬于分子間作用力的一種。在水管路中加入磁水器后,會(huì)在水中形成磁場(chǎng),當(dāng)締合水分子以一定流速切割磁感線(xiàn),會(huì)獲得磁感應(yīng)能,磁感應(yīng)能會(huì)使電子云發(fā)生極化,使得締合水分子中氫鍵彎曲、拉長(zhǎng)甚至斷裂,締合水分子變成較小的締合水分子或單個(gè)水分子,單個(gè)水分子的數(shù)量越多,水分子的活動(dòng)越自由,則溶解能力越強(qiáng)。單個(gè)的水分子還會(huì)占據(jù)溶液中的空隙,抑制CaCO3晶體在管壁上形成,起到除水垢的作用。此時(shí),CaCO3并沒(méi)有“憑空消失”,而是以小分子CaCO3形式溶解或是微小的CaCO3粒子懸浮在水中。

內(nèi)磁水處理器的原理就決定了雖其無(wú)需額外耗電、安裝簡(jiǎn)便,但由于其只是提高了循環(huán)水對(duì)水垢的溶解度,并沒(méi)有將水垢從循環(huán)水中真正除去,即“抑垢”而非“除垢”,因此其應(yīng)用受到以下條件限制。

1)循環(huán)水經(jīng)過(guò)磁化后對(duì)水垢的溶解度仍然存在上限,如果在開(kāi)式系統(tǒng)中應(yīng)用就需要定期排污來(lái)將溶解在水中的水垢排出,且濃縮倍數(shù)不宜過(guò)高,一旦排污不及時(shí)仍然會(huì)結(jié)垢;

2)依靠水流切割磁感線(xiàn)來(lái)使循環(huán)水磁化,流速越快磁化效果越明顯,為保證磁化效果對(duì)循環(huán)水流速有一定要求,不適合變流量系統(tǒng);

3)這種應(yīng)用方式下永磁體磁性會(huì)隨時(shí)間發(fā)生衰減,當(dāng)磁性衰減到一定程度通常為40%左右時(shí),其磁化抑垢效果就無(wú)法保證,就需要更換永磁體。

目前市面上還有一種用外加電源產(chǎn)生磁場(chǎng)代替永磁體的電子水處理儀,如圖7。其原理與內(nèi)磁水器相同,雖然不需要定期更換永磁體,但需要電源輸入。無(wú)論是永磁體還是外加電源產(chǎn)生磁場(chǎng),都只是抑制結(jié)垢,并沒(méi)有從循環(huán)水中除去水垢,因此在閉式循環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛,對(duì)于持續(xù)補(bǔ)水的開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)其應(yīng)用受到一定程度的限制。

圖7 電子水處理儀

2.3.2 水質(zhì)軟化法

常見(jiàn)水質(zhì)軟化的方法主要有石灰軟化法、氫-鈉離子交換法。石灰軟化法適用于原水硬度高、堿度高的場(chǎng)合,且只能用于降低原水中碳酸鹽的硬度,通常需要先從石灰制取石灰乳,再將石灰乳加入原水中,經(jīng)過(guò)反應(yīng)和混凝處理,將生成的CaCO3沉淀分離出來(lái)作為固廢排放,整個(gè)過(guò)程工藝較為繁瑣,且原料不易保存。

氫-鈉離子交換法實(shí)際上是氫離子交換法和鈉離子交換法的結(jié)合,鈉離子交換法是用樹(shù)脂中Na+將原水中的陽(yáng)離子主要是Ca2+、Mg2+置換出來(lái)同時(shí)生成對(duì)應(yīng)的鈉鹽NaHCO3、NaCl、Na2SO4,由于HCO3-的存在,溶液呈堿性。因此鈉離子交換法可以降低其硬度,但不會(huì)改變其堿度,如下為反應(yīng)式:

2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+

2RNa+Mg2+→R2Mg+2Na+

R為樹(shù)脂官能團(tuán),當(dāng)樹(shù)脂中Ca2+、Mg2+達(dá)到飽和時(shí)就需要用再生劑(通常為高濃度NaCl溶液)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。

氫離子交換法則是以樹(shù)脂中H+將原水中的Ca2+、Mg2+置換出來(lái)同時(shí)生成對(duì)應(yīng)酸H2CO3、HCl、H2SO4,其反應(yīng)式如下:

2RH+Ca2+→R2Ca+2H+

2RH+Mg2+→R2Mg+2H+

R為樹(shù)脂官能團(tuán),當(dāng)樹(shù)脂中Ca2+、Mg2+到達(dá)飽和時(shí)就需要用再生劑(通常為高濃度HCl溶液)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。

氫離子交換法能夠同時(shí)降低原水的堿度和硬度,使得出水偏酸性,但是在空調(diào)循環(huán)冷卻水應(yīng)用中為避免腐蝕產(chǎn)生,不希望循環(huán)水呈酸性,其中H2CO3可以通過(guò)加熱分解為CO2和H2O的形式除去,HCl和H2SO4則只能通過(guò)堿性溶液中和。因此就產(chǎn)生了氫-鈉離子交換法,在降低原水硬度堿度的同時(shí)不會(huì)造成出水呈酸性,滿(mǎn)足工程應(yīng)用要求。但這對(duì)運(yùn)行過(guò)程控制精度要求較高,如果氫離子交換和鈉離子交換比例不合適就會(huì)導(dǎo)致最終出水偏弱堿性或酸性,增加腐蝕風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)氫-鈉離子交換法需要消耗大量的樹(shù)脂再生劑,成本較高。不管是石灰軟化法還是氫-鈉離子交換法,都需要特定的容器設(shè)備如快速反應(yīng)室、離子交換塔、再生塔等來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),設(shè)備會(huì)占用一定的空間,工藝流程比較復(fù)雜,整體應(yīng)用難度大、成本高。

2.3.3 排污法

排污法顧名思義就是無(wú)其他外部因素干預(yù),僅通過(guò)定期排污來(lái)對(duì)循環(huán)水處理的方法,這種情況下就要求濃縮倍數(shù)不能太高,即循環(huán)水中結(jié)垢因子的濃度在達(dá)到結(jié)垢的條件之前就進(jìn)行排污,然后通過(guò)低硬度、低堿度的補(bǔ)水進(jìn)行稀釋,進(jìn)而維持循環(huán)水中結(jié)垢因子始終處于一個(gè)較低的濃度,前文提到過(guò),濃縮倍數(shù)決定了排污量的多少,濃縮倍數(shù)越小,排污量越大,因此這種水處理方式會(huì)造成大量水資源的浪費(fèi),因此該方法僅適用于補(bǔ)水暫時(shí)硬度較低,水資源相對(duì)充足或者冷卻循環(huán)水流量不大的場(chǎng)合。

2.3.4 添加化學(xué)藥劑法

根據(jù)蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)用地點(diǎn)的不同,其當(dāng)?shù)氐脑|(zhì)也各有差異。添加化學(xué)藥劑法可以根據(jù)當(dāng)?shù)乩鋮s水水系統(tǒng)水質(zhì)狀況以及在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的具體問(wèn)題,向冷卻水系統(tǒng)中添加不同的化學(xué)藥劑,“對(duì)癥下藥”地解決系統(tǒng)中出現(xiàn)的結(jié)垢、腐蝕、微生物滋長(zhǎng)等問(wèn)題。這種方法可以提高冷卻循環(huán)水的濃縮倍數(shù),減少排污量,且沒(méi)有復(fù)雜的工藝設(shè)備,是目前應(yīng)用比較廣泛的一種處理方式。常見(jiàn)的化學(xué)藥劑包括:阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑。

阻垢劑的原理就是通過(guò)聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽、聚羧酸類(lèi)聚合物溶解在水中在其分子表面極性的作用下吸附懸浮固體顆粒,使固體顆粒相互排斥,無(wú)法凝聚成較大固體顆粒,始終保持較小的直徑并懸浮在水中,通過(guò)旁流過(guò)濾裝置定期處理懸浮物。

殺菌滅藻劑常見(jiàn)的有氯、臭氧、次氯酸鹽,這些藥劑都具有很強(qiáng)的氧化性,能夠破壞細(xì)菌表面的氨基酸結(jié)構(gòu),使其失去活性進(jìn)而達(dá)到殺滅病菌的目的。

不管是阻垢劑還是殺菌滅藻劑,這種投放化學(xué)藥劑的方式都會(huì)向循環(huán)冷卻水中引入大量離子,導(dǎo)致循環(huán)水電導(dǎo)率大幅提高。在其他條件不變的情況下,電導(dǎo)率越高,則冷卻水系統(tǒng)金屬材料越容易發(fā)生腐蝕,因此還需要緩蝕劑的存在。所謂腐蝕其實(shí)是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng),金屬材料在陽(yáng)極失去電子被氧化,而水中電解的氫離子根據(jù)水pH值的不同來(lái)決定在陰極得到電子產(chǎn)生氫氣還是結(jié)合水中的溶解氧生成氫氧根離子并與水中其他陽(yáng)離子結(jié)合。緩蝕劑的工作原理就是通過(guò)其強(qiáng)氧化性與金屬材料發(fā)生氧化反應(yīng)并在其表面生成一層致密的氧化膜,通過(guò)這種成膜的方式減少陽(yáng)極和陰極的可接觸面積來(lái)抑制或者消除腐蝕。根據(jù)其特性分為陽(yáng)極緩蝕劑、陰極緩蝕劑以及混合型緩蝕劑。成膜與否是決定緩蝕劑緩蝕效果的關(guān)鍵,因此在使用緩蝕劑之前,必須先對(duì)金屬材料表面清洗處理,除去油污、氧化皮和其他雜質(zhì)以此來(lái)保證形成的氧化膜足夠致密。目前工程中常用的一些緩蝕劑大多為聚磷酸鹽、鉻酸鹽、亞硝酸鹽,這部分廢水在排放到環(huán)境中時(shí),大量的磷很容易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化,重金屬離子也會(huì)污染環(huán)境。

無(wú)論是除垢劑、殺菌滅藻劑還是緩蝕劑,這種通過(guò)投放化學(xué)藥劑的方法雖然能夠以簡(jiǎn)單有效的方式將循環(huán)水質(zhì)處理到想要的水平,不需要復(fù)雜的工藝設(shè)備,但需要持續(xù)在循環(huán)水中投加化學(xué)藥劑,因此需要一定的運(yùn)維成本且如果前期的預(yù)處理操作不當(dāng)或者藥劑比例調(diào)配不合適反而會(huì)加劇腐蝕。目前常用的化學(xué)藥劑一方面對(duì)操作者健康有影響,另一方面產(chǎn)生的廢水會(huì)造成環(huán)境的污染,需要處理后再進(jìn)行排放,這也在一定程度上增加了循環(huán)水處理的成本,限制其應(yīng)用。因此目前亟待研發(fā)一種環(huán)境友好型的阻垢緩蝕劑。

綜合以上,目前在工程中常用的一些水質(zhì)處理方法都是針對(duì)單一結(jié)垢問(wèn)題、腐蝕問(wèn)題或者微生物滋長(zhǎng)問(wèn)題進(jìn)行處理,沒(méi)法對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行綜合處理,且這些處理方式或需要復(fù)雜的工藝設(shè)備,或有較高的運(yùn)營(yíng)成本還有可能造成環(huán)境污染,從不同方面限制了蒸發(fā)式冷凝器的應(yīng)用。

2.3.5 電解水處理技術(shù)

電解水處理技術(shù)顧名思義就是通過(guò)對(duì)循環(huán)水外加電壓使其電解的方式,在特定的反應(yīng)空間內(nèi)通過(guò)化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)對(duì)循環(huán)水的水質(zhì)進(jìn)行處理,降低其中鹽離子和雜質(zhì)的含量,以此達(dá)到循環(huán)水軟化、純化的目的。電解水處理技術(shù)其實(shí)是一個(gè)非常大的概念,包括電氣浮法、電滲析法、電絮凝法、電吸附法、電催化氧化技術(shù)等。目前在循環(huán)冷卻水處理領(lǐng)域討論比較多的是電化學(xué)除垢技術(shù)(Electrochemical Scale Treatment),簡(jiǎn)稱(chēng)EST技術(shù)。其工作原理如下:

在循環(huán)水中插入兩根電極,并在電極兩端外加電壓,與電源正極連接的為陽(yáng)極,與電源負(fù)極連接的為陰極。陽(yáng)極失去電子帶正電荷,吸引溶液中的陰離子同時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng),陰極得到電子帶負(fù)電荷,吸引溶液中的陽(yáng)離子同時(shí)發(fā)生還原反應(yīng),眾所周知電流的方向與電路中電子移動(dòng)的方向剛好相反,外部電源、陽(yáng)極、陰極、溶液剛好構(gòu)成了一個(gè)完整的電路,通過(guò)兩極發(fā)生的氧化還原反應(yīng),將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,如圖8。

圖8 電吸附技術(shù)原理示意圖

對(duì)于蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)冷卻水補(bǔ)水來(lái)說(shuō),其中主要包含Ca2+、Mg2+、Na+、K+、H+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等還有部分CO2和溶解氧。其中H+和OH-來(lái)源于H2O的電離[3]。

其陽(yáng)極發(fā)生的主要反應(yīng)如下:

4OH-→O2(g)+2H2O+4e-

生成氧氣

O2+2OH-→O3(g)+H2O+2e-

生成臭氧

OH-→·OH+e-

生成OH自由基

2H2O→H2O2+2H++2e-

生成雙氧水

H2O→2·O+2H++2e-

生成O自由基

Cl-→Cl+e-

生成Cl自由基

2Cl-→Cl2(g)+2e-

生成氯氣

Cl2+2OH-→Cl-+ClO-+H2O

生成次氯酸根

其陰極主要反應(yīng)如下(堿性環(huán)境):

O2+2H2O+4e-→4OH-

生成OH-,高pH環(huán)境

CO2+OH-→HCO3-

生成HCO3-

HCO3-+OH-→CO32-+H2O

生成CO32-

Ca2++CO32-→CaCO3↓

生成CaCO3沉淀

Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓

生成Mg(OH)2沉淀

根據(jù)其反應(yīng)過(guò)程及產(chǎn)物可以看出,在陽(yáng)極會(huì)生成大量的強(qiáng)氧化劑(臭氧、雙氧水、氯氣、次氯酸),這部分氧化劑能夠破壞微生物表面氨基酸的結(jié)構(gòu),使其失去活性,因而對(duì)循環(huán)水中的藻類(lèi)和細(xì)菌具有較好的滅殺作用。在陰極由于外加電壓的作用,會(huì)在陰極附近創(chuàng)造出一個(gè)高pH值的環(huán)境,同時(shí)由于陰極帶負(fù)電荷吸引溶液中的陽(yáng)離子,主要是Ca2+、Mg2+,使其剛好在陰極附近的堿性環(huán)境中以沉淀的形式析出,這部分沉淀以固體顆粒的形式懸浮在水中(如圖9)或以松軟絮狀垢層的形式附著在陰極表面。如果能將這部分沉淀從循環(huán)水中過(guò)濾除去,便可大幅降低循環(huán)水的硬度與堿度,不同于投放化學(xué)藥劑會(huì)引入大量其他離子,通過(guò)這種方式處理過(guò)的循環(huán)水電導(dǎo)率基本不變或略有下降,不會(huì)出現(xiàn)加劇金屬材料腐蝕的情況。

圖9 Na2CO3溶液中滴入CaCl2形成CaCO3絮狀沉淀

3 EST應(yīng)用案例

以國(guó)內(nèi)某制藥廠(chǎng)為案例,采用3臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器設(shè)備,單臺(tái)設(shè)計(jì)冷凝負(fù)荷900 kW,由于用戶(hù)補(bǔ)水鈣硬度較大為300 mg/L,在蒸發(fā)冷設(shè)備投入運(yùn)行后不久就出現(xiàn)了換熱管?chē)?yán)重結(jié)垢導(dǎo)致冷凝溫度偏高、機(jī)組高壓報(bào)警的情況,部分盤(pán)管除結(jié)垢外,在不銹鋼換熱管彎頭位置出現(xiàn)了腐蝕穿孔導(dǎo)致氟利昂泄漏的嚴(yán)重故障,同時(shí)在接水盤(pán)位置可以看到有一定量的藻類(lèi)滋生,見(jiàn)圖10。

雖然采用酸洗的方式對(duì)換熱管及填料進(jìn)行了沖刷噴淋,但收效甚微,只有與高壓水流直接接觸的那部分換熱管表面的水垢出現(xiàn)了部分脫落和剝離,其余位置的水垢無(wú)明顯變化,未達(dá)到預(yù)期的清洗效果。而且酸性藥劑的使用,加速了換熱管彎頭位置的腐蝕。在此基礎(chǔ)上決定采用EST電化學(xué)水處理的方式。采用某品牌EST設(shè)備,設(shè)備構(gòu)造及運(yùn)行原理如圖11、12。

圖10 蒸發(fā)冷設(shè)備藻類(lèi)滋生、腐蝕、結(jié)垢照片

圖11 EST水處理設(shè)備

工作流程如下:

當(dāng)達(dá)到PLC設(shè)定的清洗周期后,電化學(xué)處理旁流循環(huán)水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn),EST設(shè)備進(jìn)、出水口閥門(mén)關(guān)閉,底部排污水閥打開(kāi),位于頂部的刮刀在活塞的推動(dòng)下自上而下緩慢移動(dòng),將部分附著在反應(yīng)室內(nèi)壁(陰極)上的絮狀水垢刮下,并將含有懸浮物的濃縮水從底部排污閥排出,在排污終了時(shí),旁流循環(huán)水泵再次開(kāi)啟,同時(shí)進(jìn)水口閥門(mén)打開(kāi),利用進(jìn)水對(duì)排污區(qū)域進(jìn)行沖洗,沖洗一段時(shí)間后,排污閥關(guān)閉,刮刀回到反應(yīng)室頂部,出水閥門(mén)打開(kāi),設(shè)備進(jìn)入下一工作周期。清洗周期和排水量需要根據(jù)具體項(xiàng)目補(bǔ)水水質(zhì)和濃縮倍數(shù)來(lái)確定,按照前文所述,濃縮倍數(shù)可以通過(guò)循環(huán)水電導(dǎo)率與補(bǔ)水電導(dǎo)率的比值來(lái)近似計(jì)算,因此需要對(duì)這部分水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)獲取參數(shù)。

Qe=Qc/rw×3.6

式中:Qe——蒸發(fā)量(耗水量),m3/h;

Qc——換熱器冷凝熱負(fù)荷,kW;

rw——水的汽化潛熱,kJ/kg。

Qb=Qe/(N-1)-Qw

式中:Qb——排污量,m3/h;

N——濃縮倍數(shù);

Qw——漂水量(飛水量),m3/h。

Qm=Qe+Qw+Qb

式中:Qm——補(bǔ)水量,m3/h。

以此項(xiàng)目為例,單臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器名義工況下冷凝熱負(fù)荷為900 kW,而水在30 ℃時(shí)的汽化潛熱按照2 257.2 kJ/kg,則蒸發(fā)量為1.44 m3/h,即0.001 595 m3/(kW·h)。按照蒸發(fā)量為循環(huán)量的1.875%計(jì)算,或者按照單位冷凝負(fù)荷所需噴淋量為0.116 m3/(h·kW)來(lái)估算[4],則循環(huán)量為76.8 m3/h。廢水量按照循環(huán)量0.001%計(jì),設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)3倍,則排污量為0.72 m3/h,補(bǔ)水量為2.16 m3/h。電解水處理旁流循環(huán)流量則按照下面公式計(jì)算[5]:

Qsi=Ms2/ΔCs

式中:Qsi——旁流水處理流量,m3/h;

Ms2——需電化學(xué)去除的結(jié)垢因子量,g/h;

ΔCs——電化學(xué)處理裝置進(jìn)出水質(zhì)量濃度差值,mg/L。

Ms2=Ms0-Ms1

式中:Ms2——需電化學(xué)去除的結(jié)垢因子量,g/h;

Ms0——補(bǔ)充水帶入的結(jié)垢因子量,g/h;

Ms1——排污及飛水帶出的結(jié)垢因子量,g/h。

Ms0=Qm·Cs0

式中:Ms0——補(bǔ)充水帶入的結(jié)垢因子量,g/h;

Cs0——補(bǔ)充水中的結(jié)垢因子質(zhì)量濃度,mg/L。

Ms1=(Qb+Qw)·Cs1

式中:Cs1——排污水中的結(jié)垢因子質(zhì)量濃度,mg/L。

以現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)水結(jié)垢因子Ca2+質(zhì)量濃度為300 mg/L來(lái)進(jìn)行計(jì)算,補(bǔ)水量按照2.16 m3/h計(jì), 則通過(guò)補(bǔ)水帶入的結(jié)垢因子量為648 g/h,假設(shè)循環(huán)水最終鈣硬度控制質(zhì)量濃度為500 mg/L,則排污和飛水帶出的結(jié)垢因子量為360 g/h,則需要電化學(xué)旁流處理的結(jié)垢因子量為288 g/h,按照EST設(shè)備進(jìn)出水結(jié)垢因子質(zhì)量濃度差值為35 mg/L計(jì),則旁流水處理量約為8.23 m3/h,則3臺(tái)設(shè)備共需24.7 m3/h。單臺(tái)EST設(shè)備名義水處理量25 m3/h,根據(jù)項(xiàng)目情況選擇一臺(tái)EST25電化學(xué)水處理器即可。由于該項(xiàng)目補(bǔ)水鈣硬度與全堿度之和為1 500 mg/L,超過(guò)了1 100 mg/L,按照GB 50050規(guī)定,對(duì)于間冷開(kāi)式系統(tǒng)的鈣硬度與全堿度之和大于1 100 mg/L(以CaCO3計(jì))或者穩(wěn)定指數(shù)RSI小于3.3時(shí),應(yīng)加硫酸軟化處理。改造過(guò)程中首先將原來(lái)腐蝕泄漏的盤(pán)管進(jìn)行了更換,改造前三臺(tái)蒸發(fā)冷設(shè)備循環(huán)水系統(tǒng)相互獨(dú)立,為便于軟化處理,改造時(shí)在三臺(tái)蒸發(fā)冷設(shè)備的水箱之間增加連通平衡管,這樣僅操作一次便可實(shí)現(xiàn)對(duì)三臺(tái)設(shè)備水箱循環(huán)水的軟化。同時(shí)在每臺(tái)設(shè)備的水箱上增加旁流水處理進(jìn)水口以及回水口,配備兩臺(tái)水泵,一用一備,單臺(tái)流量30 m3/h,設(shè)備功率0.25 kW,在EST設(shè)備進(jìn)出水口均配備了水質(zhì)檢測(cè)傳感器,實(shí)時(shí)檢測(cè)循環(huán)水電導(dǎo)率、pH值以及溫度,系統(tǒng)流程如圖13。

圖13 EST電化學(xué)旁流水處理流程示意圖

改造工程安裝調(diào)試完畢后試運(yùn)行4個(gè)月左右,系統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)對(duì)比結(jié)果如表3所示。

表3 循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析

未采用EST電化學(xué)設(shè)備時(shí),氯離子濃縮倍數(shù)為4倍,鈣離子濃縮倍數(shù)為2.56倍,造成這一現(xiàn)象的原因?yàn)檠a(bǔ)水硬度較大且pH值為8.1,有結(jié)垢傾向,其中約有36%的鈣離子以碳酸鈣水垢的形式附著在換熱管表面,這與盤(pán)管表面結(jié)垢情況相吻合。安裝EST設(shè)備后運(yùn)行4個(gè)月數(shù)據(jù)對(duì)比,氯離子濃縮倍數(shù)為3.69,而對(duì)應(yīng)的鈣離子濃縮倍數(shù)為1.46,而觀(guān)察換熱管及填料表面,基本沒(méi)有出現(xiàn)結(jié)垢的情況,如圖14。EST設(shè)備對(duì)鈣離子去除率達(dá)到了60%,這部分鈣離子是在EST設(shè)備內(nèi)部反應(yīng)室內(nèi)部以碳酸鈣形式沉積并定期通過(guò)底部排污閥排出。硫酸根離子濃度偏高是由于增加了硫酸軟化這一步驟。

圖14 增加EST后盤(pán)管及填料

4 結(jié)論

EST技術(shù)在蒸發(fā)冷設(shè)備循環(huán)冷卻水除垢方面具有非常優(yōu)異的效果,只需要消耗一定電能,不需要復(fù)雜的容器設(shè)備和化學(xué)藥劑,不會(huì)由于加藥或軟化導(dǎo)致循環(huán)水電導(dǎo)率增加,避免了設(shè)備腐蝕,并且主要產(chǎn)物只有碳酸鈣,不會(huì)造成環(huán)境污染,同時(shí)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極附近會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì),如臭氧、氯氣、氧自由基、次氯酸根等,對(duì)藻類(lèi)以及微生物具有較好的殺滅效果,避免了常規(guī)水處理方式在應(yīng)用過(guò)程中存在的一些弊端,基本可以解決蒸發(fā)式冷凝器在應(yīng)用中遇到的難題,PCL保證了設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行、自動(dòng)排污,便于管理,節(jié)省了設(shè)備運(yùn)維的人工成本,具有較好的可靠性。設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同項(xiàng)目情況進(jìn)行拼接組合,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程,提高了效率。綜合來(lái)看EST技術(shù)是目前值得推廣的一種新型水處理方式。