高压静电离子棒在冶金工业循环水系统中的应用

2010年第3期节能(总第332期)ENERGY CONSERVATION-25-高压静电离子棒在冶金工业循环水系统中的应用刘康珍(山东省冶金建设开发公司,山东济南250101)摘要:为解决冶金工业循环水系统管道和设备壁面结垢问题,曾采用添加阻垢剂,杀菌剂等方法,但效果并不理想。安装使用高压静电离子棒,1周后水质硬度迅速上升,没有明显结垢现象;后因引入水质浊度太高,导致离子棒失效;经清淤处理,使循环水浊度低于5x10-°，离子棒正常工作,并达到了除垢、防垢、杀菌的效果。关键词:高压静电;离子棒;循环水;水硬度;水浊度中图分类号:TQ085*.4文献标识码:B 文章编号:1004 -7948(2010)03 -0025 -03高压静电离子棒是当今世界上水处理领域中引言一种新的高科技产品,可广泛应用在以下领域的循循环水早已被广泛地应用在国民经济生产中环水中1-4):(1)热电行业上的冷却凝汽器冷油的各个领域,其分布之广,应用之多,仅次于电力资器、冷风器;(2)钢铁冶金行业上各种加热炉的炉源。当今世界上水资源非常紧缺,如何有效地应用体系统;(3)炼油化工行业上各种反应器和冷却工业循环水,已引起各个行业的重视。影响工业循器;(4)空调制冷行业;(5)游泳池里用来杀菌灭环水有效地实现冷热载体效果的原因是随着循环藻,进行水质更新等。.水循环次数的增加,会在其流过的管道和设备壁上循环水在流经电子离子棒产生的高压静电场结成--层污垢,造成管道的内径变细、设备壁面的时,会受到离子棒周围产生的静电场的影响,使具传热系数大幅度降低,这样会使整个装置能力下有极性的H20的偶极距增大,而溶解在水中的降。在夏季里,由于气温升高,在循环水中会生长Ca2+、Mg?*和CO;一等离子被这些水分子所包围，一些菌藻类微生物,它们在循环水的流动过程中，从而减少了彼此间的有效碰撞,降低了正负离子间同样会造成管道和设备的堵塞,降低设备冷热交换的运行速度,阻止了污垢的形成;同时在静电场的能力。为解决这-问题, 山东省冶金建设开发公司作用下,水分子增加了与碳酸盐、硫酸盐等正负离于2009年3月在循环水系统中使用了高压静电离子的水和能力,因而加快了对已在管壁和设备壁面子棒,进行除垢、防垢和杀菌灭藻,从而停止了向循上形成水垢的溶解速度,使已形成的水垢逐渐松环水中加药。在使用过程中,不断地总结经验,吸散、龟裂,直至脱落,达到除垢的目的。同时高压静取教训,改进应用方法,现已完全实现了在循环水中除垢、防垢和杀菌灭藻的目的,使用至今,效果十电场还会使水体中产生- -定的电子密度,将溶解在分明显。水中的空气与水体- -起产生如02- H2O2羟基自1高压静电离子棒的工作原理(见图1)由基等活性氧,这些活性氧可有效地把系统中的管山道和设备表面进行氧化,使其表面形成--层微薄的氧化膜,隔绝水中的氧与金属壁面直接接触,达到EI曰水偶板子S防腐蚀的目的;这些活性氧还能破坏生物细胞的离子通道,改变细菌和藻类的生物场,起到杀菌灭藻( ) Ca",Mg*的作用,其效果比氯气好得多。日so*.co;2原中国煤化工YHC N M H G解决循环水在系图1离子棒水处理器的工作原理统管道和设备壁面上结垢的问题，曾根据循环水的节能2010年第3期- 26ENERGY CONSERVATION(总第332期)分析结果每周向水中添加阻垢缓蚀剂,并根据其浓况,并利用停炉的机会,排净夹套内存水,打开安装缩倍数的高低,不定期换水,以求达到防垢缓蚀的在二合一炉下部金属外壳上的玻璃视镜法兰,检查目的。在炎热的夏季里,还要向循环水中加人适量其石墨外壁的结垢情况,发现石墨外观基本呈原的JS-36型杀菌剥离剂进行杀菌灭藻,有时为减色,没有明显结垢的现象发生。于是用自来水把夹少费用,还向循环水中加人少量的氣水代替杀菌套底部沉积的淤泥冲洗干净,再开车运行。直到剂。尽管采取了防垢除藻的措施,但仍不能根除管2009年6月中旬,由于气温骤然升高,1台循环水道和设备壁面上结垢、生藻的现象,特别是在一些泵的流量明显不足,工序上各物料的冷却效果不理温度偏高、流速过缓的设备传热壁面上还会出现较想,便开启了循环水工序的3*备用泵。但因为3"为严重的结垢现象,比如在一-级氯气冷却器的列管泵人口的管口距池底部距离短,所以把沉积在池底外壁上就因结垢严重,使流经--级冷却器出来的氯部的淤泥和水一起抽上来,导致整个循环水的水质气温度高达60C,给二级冷却器增加了更大的负变得浑浊,其浊度高达4x10-'。在这种情况下，担,这样就使为二级冷却器供5C水的机组必须增整个系统运行了10天左右便发现盐酸二合- -石墨加运行的负荷,才能满足冷却的需要,为此在满负炉的石墨外壁又出现爆壁剥落的现象，而且从一级荷运行状态下的5C水机组经常出现不减载或自钛冷却器里出来的氯气温度也由原来的46~48C停的现象，使氯气的冷却效果难有保障,造成氯气上升到59~61C,进出冷却器的循环水的温差变中的含水量有时超过3 x 10-指标的要求,为此迫化也很小，因此判断- -级钛管冷 却器的列管上又结使电解生产在低负荷状态下运行,降低了生产经济垢了。效益。3.2离子棒失灵原因与解决措施该公司于2008年5月新上了1台用来生产氯离子棒在循环水系统应用的一段时间里,确实化氢气体的石墨二合- -炉 ,该设备在运行不到1个在管道和设备上起到了除垢防垢的作用，而且效果月的时间,其石墨外壁就出现结垢的现象,影响石十分明显,可是在离子棒应用3个月后出现失灵，墨的传热性,同时加上炉膛内的炉温比较高,使二为此,分析查找原因。先把盐酸工序石墨二合一炉合一炉内的石墨外壁在燃烧火焰处出现了石墨龟内的存水放净,在放水的过程中,炉夹套内的存水裂和剥落,导致加在循环水中的防垢剂不起作用,都变成泥浆状,浊度非常高。把安装在盐酸工序循这样,造成了石墨炉的石墨外壁出现过5次龟裂和环水支管路上的离子棒卸下来进行检查,发现整个剥落,导致频繁地开停炉,严重影响了生产的正常离子棒的表面上都粘满了淤泥,厚约有1. 5mm。进行。当出现轻度石墨剥落时,用酚醛进行粘接维在擦拭离子棒上的淤泥后测试其静电场的性能不修,当剥落严重时还要把石墨炉体送回厂家去更换变,但粘满淤泥的离子棒的电性却大大地减弱。因一段新的筒体,而在每次修复以后,都要对炉夹套此认为，导致离子棒失灵的原因是循环水的浊度高进行酸洗处理,二合一石墨炉就这样断断续续地开于指标要求2x10-以下。离子棒上被循环水中了1年多。因石墨外壁的剥落,导致炉夹套内的冷的淤泥粘满,导致其通电时的静电场衰弱,再加上却水溅进炉膛内,致使炉膛内的石英灯头损坏4石墨二合- -炉夹套内的水流速缓慢,浊度高的水中套,使生产受到很大影响。的淤泥便逐渐沉积在夹套内,导致循环水在局部环3循环水系统中安装离子棒后的使用情况境里的浊度很高,改变了夹套内循环水的自由静电场,所以在炉夹套内温度偏高的底部石墨外壁上又3.1初次使用的情况重新出现一层软垢,从而影响了石墨的传热性能,鉴于上述原因,于2009年3月在循环水的总再次导致石墨外壁出现爆壁剥落的现象。管和送去盐酸生产工序的支管路上各安装了1台基于.上述原因,在电解停车换电槽时停止循环高压静电离子棒,通电运行1周后,循环水质硬度水泵的运行,检查安装在总管上的离子棒,发现棒上升十分迅速,Ca2+含量由原来的300mg/L上升上也吸附一层蒲蓮的软泥.与此同时,在处理一级到726mg/L。于是进行不定期地换水，如此持续钛管中国煤化工祥也发现排放出运行了2个多月,水质一直处在浑浊状态,在此期的存HCNMHG底把夹套内的淤间,特别关注盐酸工序中石墨二合一炉的运行情泥清理干净,开启循环水泵冲洗夹套内的列管间2010年第3期节能(总第332期)ENERGY CONSERVATION隙,于是大量的淤泥随水被冲洗出来,这证明了电8~10年,因此节省了购买阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻子离子棒在除垢、防垢方面是有效果的。为使电子剂的费用,每年可节约费用3万余元，同时还比原离子棒能更好地发挥其作用,把盐酸工序的石墨二来少排2/3的水量。过滤循环水的砂滤器每周只合-炉上的冷却水进口改为两路:一路仍沿原路走需强制反冲1次,而每次用水量仅为30mL左右。底部;另一路在炉壁上重新开一直径为50mm的进(3)因为水质稳定,也减少了水质分析频率和水口,在炉火燃烧部位进水,使大量的冷却水从这分析费用。水质分析由原来的每天1次,可改为每里进去,直接去冷却炉膛内的高温处,尽量使该处周1次,1年就可以节约分析费用达3万余元。的水流呈湍流状态,从而避免水中悬浮杂质被吸附(4)电子离子棒替代化学法处理循环水,使操在石墨外壁;而从底部的进水量被控制得很小，处作和管理简单化,节约了劳动力,也避免了因人工于稳流状态,以便让循环水中的淤泥沉降下来,并加药不规范而引起的不良后果。定期排放,以彻底解决石墨二合一炉夹套内结垢的5应用高压静电离子棒时的注意事项问题。为了使电子除垢的效果更好,在去氯氢处理工(1)必须有良好的接地设施,系统内的水必须序冷却水的支管上增加1台同样的电子离子棒,使全部持续地流过静电场。水中静电场的强度能与所要冷却的设备总量相匹(2)离子棒只能安装在金属管道上,必须与金配,确保整个氯氢处理系统内的每1台设备都能在属管道形成稳流的静电场,且管径不能小于强的水中静电场保护之中,完全实现除垢、防垢的76mm,长度不得小于20m(非金属管道使用时,需目的。要辅助电极)。为使循环水中的浊度能降低到最低水平,从而(3)对于已有严重结垢的老系统,要时刻注意增加换热界面的冷却效率,提高设备的工作能力，局部排污或对水进行过滤,以防对管路和设备堵让电子离子棒处在正常的浊度要求范围内工作。塞,造成设备内部局部水的浊度大于2x10-',使最终决定把导致水质变浑浊的3'水泵停下,开启电子离子棒失效。2'水泵和1"水泵-起为系统供水,因此避免了循环(4)要注意加强对流速缓慢和温度偏高设备水池中的淤泥在循环水系统中反复地流动和沉积。的底部循环水进行定期排污。同时还借鉴兄弟厂家循环水运行的成功经验，把原(5 )要根据水质的浊度情况,不定期地对离子来闲置未用的砂滤器用来过滤循环水和向循环水棒表面进行淤泥清理,以确保其良好的使用效果。池中补充的自来水(黄河水) ,让循环水中被离子6结语棒除下来的淤泥和悬浮物- -起被砂滤器过滤下来，保证循环水质的稳定和减少排水量,并要求定期排静电离子水处理离子棒在循环水上的成功应放被冷却设备内的底部存水,进一步解决温度高、用,是在管道和设备上采用新的除垢、防垢杀菌灭流速慢的设备内循环水水质不稳的问题。通过采藻方法上实现了新的突破,在循环水系统中真正地取以上有效的措施,循环水的浊度小于5x 10-°,实现了循环水排放绿色环保、节能降耗的目的。Ca2+含量小于3x10-4 ,完全达到了离子棒工作条:参考文献件的要求,因而电子离子棒在循环水系统中更好地[1]张琳.刘文君电化学消毒效果的影响因素研究[J].中国给水排水,006 ,2(23) :46 -48.发挥了其除垢、防垢以及杀菌灭藻的作用。[2]吴星五,高廷耀,李国建.电化学法水处理新技术--杀菌灭藻[J].环境科学学报2000,(1):34 -37.4静电离子水处理离子棒的优越性[3]田笠卿,陈峰,孙丙寅.高压静电场对细菌生长和代谢的影响[J].工业水处理, 1991,(1):22 -25.在循环水系统中使用静电水处理离子棒比加[4]李建宏,翁永萍.电子水处理器杀菌灭藻效果的研究阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂时的水质更清.更好,同[]工业水处理,1998,(1):45 -47.[S]程土节。离子薛由水外理技术[J].化肥工业, 1995,时还有以下优点:中国煤化工(1)碱少了加药时的劳动强度,只需定期地巡作者简HCN M H G南人,大学,助理工检电子离子棒的运行是否正常即可。程师,从事电气工程工作。(2)应用电子离子棒是一次性投资,可以使用收稿日期:2010 -02 -21