能源研究与信息第一作者简介张昊男1978年12月出生2000年毕业于上海理工大学动力工程学院能源与城市环境专业现在上海天桐环保设备有限公司工作静电水处理器在鼓冷工段螺旋板换热器中的应用分析张昊朱爱鹰上海天桐环保设备有限公司上海200093镇江焦化煤气集团公司江苏镇江000进行处理实现节能降耗由此对静电水处理器的应用前景做出展望提出了静电防垢除垢的机理并在微观上对其做出合理解释1引言镇江焦化集团公司是生产焦炭煤气及化工系列产品的综合型企业集团有一套完整的煤气回收净化系统其中二炼焦分厂鼓冷工段是煤气回收预处理的一个重要工段鼓冷工段的工艺过程是首先把焦炉炼焦产生的煤气经过空塔初冷塔用氨水洗涤冷却经鼓风机到电捕塔除焦油经终冷塔除萘供焦炉回炉煤气或外送到化工净化系统净化后供应城市煤气螺旋板换热器是该工艺过程中的重要设备采用工业冷却水与焦炉炼焦产生的氨水75左右在螺旋板换热器中换热冷却后的氨水在空塔和初冷塔洗涤中冷却焦炉煤气把塔前煤气温度81左右降低到风机进口温度45以下以保证风机连续正常运行因此氨水冷却效果的好坏直接影响到生产能否正常进行氨水冷却效果好氨水温度低风机进口煤气温度低风机连续正常运行焦炉生产就正常反之氨水温度高煤气冷却效果差风机进口温度高风机在连续运行过程中就会因为轴承润滑脂高温熔化流失造成风机轴承损坏影响风机的连续正常运行从而影响焦炉系统的正常生产冷却氨水用的冷却水取自靠近焦山的长江内江由于内江一端建有大坝坝区上游有多家大型企业都要排放废水造成此处的水中含有多种杂质水质极不稳定工业水在自制过程中只用氯化铝作为絮凝剂助沉再静置分层水的硬度为300400 mg/l以计浊度为2030 NIV异常时浊度达100 NIV常年含各类藻类在螺旋板换热器运行过程中换热器壁温差大CaCO等无机垢不断生成同时水中的藻类张昊等静电水处理器在鼓冷工段螺旋板换热器中的应用分析附着在四壁并在适当温度下不断滋生泥沙逐步依附藻类形成淤泥器壁在淤泥的覆盖下锈蚀铁锈和无机垢组成复合垢覆盖换热面造成工业水与氨水换热效果差难以将风机进口煤气温度降到45以下多年来螺旋板换热器在运行一段时间后就要与生产系统断开用化学药剂清洗对螺旋板换热器的清洗存在以下几方面的问题（1）由于工业水水质不稳定设备中形成的复合垢成份复杂化学药剂配方和投放量不易控制容易对螺旋板换热器造成人为腐蚀损害（2）螺旋板换热器虽然采用新型换热结构加大了换热面积传热效率高且结构紧凑但同时加大了化学清淤除垢的难度特别是各种型号的螺旋板换热器有操作压力的限制清洗泵流量小清洗效果不理想（3）由于化学药剂清洗造成人为腐蚀损害螺旋板换热器的使用寿命最多只有三年设备维护更新费用高长期以来国内有关学者与工程技术人员都在探索一种切实可行的水质稳定技术防止各类换热设备该厂主要是螺旋板换热器结垢生锈以保证正常生产的需要2传统水质稳定技术及其存在问题水质稳定技术是各行业长期研讨的课题目前行之有效的方法主要有三种2.1常年投入化学药剂防腐阻锈经过多年的研制各类除垢剂缓蚀剂在各类工业冷却循环水系统中取得了显著的效果但化学药剂的投放需按水质变化针对性地改变配方及投放量效果不易稳定一般在闭路循环冷却水系统中使用系统循环中需进行动态监测否则将浪费药剂影响水质稳定效果同时药剂泄漏或排污对环境造成污染和公害镇江焦化集团公司二炼焦分厂鼓冷工段冷却水为下水道开路循环无法采用化学药剂投放法2.2传统的离子交换法离子交换法是通过制取软化水防垢这种方法投资大设备重占地面积大并且必须经常对交换树脂进行再生处理操作繁琐人员需要专门培训日常运行费用大由于反冲再生的周期用盐量等因素直接影响处理效果需根据水源水质的变化调整软化水质量不易保证反冲液的排放也会造成污染2.3采用机械方法除垢及清淤采用此方法必须停止正常生产且劳动强度大容易因操作不当损坏设备清淤时还需消耗蒸汽和高压水即使如此积存在设备和管道死角的污垢根本无法清除3静电水处理器工作原理及其运行效果3.1静电水处理器工作原理近几年来国内逐步推广了高压静电高频电子超声波等物理水质稳定技术它们都有一次性投资大长效无污染等共性综合考虑我们在螺旋板换热器的进能源研究与信息口安装了GDS系列静电水处理器它体积小重量轻采用机电一体化结构改造安装方便该产品采用标准信号输出实现数字显示和全自动保护功能特别是运行现场采用安全电压对鼓冷工段易燃易爆的场合比较适宜它的除垢防垢原理为水因分子中氢氧原子的不对称结构而成为极性分子水偶极子在高压静电场的作用下水分子定向按正负极顺序排列产生极化力使水分子出现强烈的趋壁性见图1水中的离子和泥沙微粒被水偶极子包围而不能自由运动水分子在极化力的作用下总是相对先到达器壁离子和泥沙微粒不易靠近器壁而沉积下来从而防止水垢的生成当设备管道中存在老垢时极化排列的水分子趋向四壁使原有老垢逐渐龟裂剥落呈碎片碎屑状不断脱落直至全部清除a自由状态下的水分子b在高压静电场的作用下水分子在微观上出现横向链状极化排列c静电水处理器出水中的极化分子继续维持链状排列并呈现出趋壁性3.2静电水处理器的运行效果1999年6月在因结垢已清洗数次但换热效果仍然较差的鼓冷工段3螺旋板换热器进水口前安装了一台GDS125型静电水处理器并且正式投入运行系统冷却水流程如图2几个月的运行结果表明困扰该工段生产多年的难题得到了基本解决鼓冷工段3螺旋板换热器1999年8月份使用静电水处理器以及1998年同期未安装静电水处理器的进出口氨水工业水温度如表1 2所示管壁阴极四氟阳极同性相斥静电水处理器3螺旋板换热器张昊等静电水处理器在鼓冷工段螺旋板换热器中的应用分析从表中可以看出1999年8月氨水温度都控制在46以下而1998年同期氨水温度都超过46并且1999年8月的平均温度比1998年同期的低5左右使用静电水处理器的效果是很明显的另外在使用静电水处理器前每年5 6月份都要把螺旋板换热器与生产系统断开逐台用化学加药自循环72 h清洗效果不明显自从1999年6月安装静电水处理器后螺旋板换热器的换热效果明显增强基本保证氨水温度在控制温度以下这样既减轻了工人的劳动强度节省劳工费用及清洗费用2万元/年而且减少了停机次数和设备的人为腐蚀损害提高了螺旋板换热器的使用寿命达到56年更新一台减少设备更新费用4万元/年由于停用化学药剂法清洗减少废液造成的环境污染和公害由于换热效果的提高每年减少工业水用量6万t节约用水开支3万元年综合经济效益9万元日期氨水进口温度氨水出口温度工业水进口温度工业水出口温度日期氨水进口温度氨水出口温度工业水进口温度工业水出口温度能源研究与信息4推广应用可行性分析1静电水处理器是以国内外高新技术成果为依据采用最新结构设计和大规模集成电路产生特殊功能的高压静电场对防垢除垢有特殊的效果我厂在鼓冷工段使用成功后又在4螺旋板换热器进水口前安装了一台静电水处理器同样获得了显著效果为此准备将其进一步用于其它螺旋板换热器总之静电水处理器对各类冶金化工水泥粮油加工企业的热交换器冷凝器的防垢除垢有显著作用值得推广应用2静电水处理器安全可靠安装方便价格适中无需维护与采用化学药剂法防垢除垢相比具有很大优越性