换热器物理防垢技术的研究及应用_刘波

换热器物理防垢技术的研究及应用刘波1,王达友2,吴云锋1(1.91872部队,山东青岛266012;2.92538部队,辽宁大连116041)摘要:舰船上换热器、锅炉的结垢现象十分普遍,目前较多采用化学防垢和定期除垢方法,效果不理想。文章介绍了主流物理防垢技术的现状和应用发展,并对物理防垢技术在舰船上的应用做了分析与展望。关键词:换热器;物理防垢;应用中图分类号:U673文献标识码:C文章编号:1001-8328(2009)04-0037-04Abstract:Scaleisall-pervadinginheat-exchangersandboilers.Theeffectisn'tsogoodbychemicalscale-preventingtechniqueasonewishes.Developmentandapplicationofmainstreamphysicalscale-preventingtech-niquesarepresented.Theprospectofphysicalscale-preventingtechniqueusedinwar-shipsarealsoanalyzedindetail.Keywords:heatexchanger;physicalscaleprevention;application作者简介:刘波(1968-),男,山东青岛人,工程师,硕士,主要从事舰船维修科研工作。污垢是一种极为普遍的现象,它广泛存在于各种传热过程中,90%以上的换热器都存在不同程度的污垢问题。所以,防垢技术的研究倍受科学界和工程技术人员的关注。目前,工业上所用的防垢方法可分为化学法和物理法。下面介绍几种物理处理技术的特点和现状。1磁场防垢磁化水处理技术得到广泛的研究和应用,取得了显著的经济效益。但是,复杂的多相水系统使磁化水处理机理的深入研究变得尤为困难,至今还没有形成统一的理论。现有的机理大致可归为以下几种:磁致胶体效应、水分子簇团畸变效应、分子/离子间相互作用效应、污染物效应等。研究表明,磁场可在某种程度上改变水及其溶液的部分物理化学性质,如降低电导率、表面张力、胶体颗粒的ζ电位,使pH值发生变化等,并直接影响垢质的形成和生长。其效果表现在减少垢质的沉积、去除已生成的垢或生成疏松的软垢,而且磁场的效果不依赖于水质,也不会改变水的成分。研究发现湍流情况下磁场能促进松散的文石而不是方解石的生成。正是因为磁场的这种作用,磁处理能防止水中硬垢的产生,生成疏松的软垢,并能使已成硬垢的方解石转变成文石,随流动的介质排走,从而达到防垢除垢的效果。20世纪80年代末至90年代初,磁防垢除垢技术先后在我国的大庆、辽河、玉门、华北、新疆、胜利等油田进行了现场实验和应用,在节能降耗、减少环境污染等方面取得了显著的经济和社会效益。在挪威,有100余艘海船上安装了这种防垢装置,德国不同的工业企业中安装了500余台这种防垢装置。美国能源部于1998年开始推荐的工业水处理方法,其中就有磁场技术。目前在欧洲应用最广的电磁防垢器CALC-TECH系列产品是基于交变脉冲电磁场原理设计的,安装于管道外部,安装时既不改变管道系统的结构,也不用断开管道。其运行成本很低,运行费仅为65W装机容量的电费,相当于采用离子交换法的1/10。我国也有类似产品。磁场防垢装置最适于热交换器的防垢。据介·37·第22卷第4期2009年8月中国修船CHINASHIPREPAIRVol.22No.4Aug.2009绍,在欧洲数以十万计的小型CFPI装置用于家用换热器上。在没有蒸发浓缩的热水锅炉上也适用。我国有40万台锅炉,其中绝大多数是采暖锅炉,而以热水锅炉与热力网的热交换器居多。因此,磁场处理有广阔的使用前景。图1磁场防垢器安装示意图2电场防垢电场水处理技术是现代工业领域里最新技术之一,在20世纪60年代末,美国新泻华盛顿公司研制成功第一台静电水垢控制器,此后仅仅几年时间,就有数百台为美国的一流企业所采用,对其实用效果评价很高,并广泛应用于冷却循环、热交换、制冷、锅炉等水系统。20世纪70年代末日本又有所发展,将静电除垢器与水槽和脱气装置组合,用于蒸汽锅炉和热水锅炉的给水处理,可完全取消炉内加药,达到防垢和缓蚀的目的。美国国家航空局也推出了电子水处理器。电场水处理技术分为静电场和高频电场两类水处理方式。1)高压静电式。通常安装在设备的进水口管道上,水中溶解的离子,随着水流经水处理器的高压静电场时,正、负离子在静电场库伦力的作用下,彼此作相向运动,相遇概率增大,正、负离子在静电引力作用下,互相吸引,也复合成“溶解状态的溶质分子”。被静电场处理过的水,进入升温环境,发生的析晶过程与磁场式水处理器基本相同。高压静电式水处理器的主要优点:结构简单,使用方便,有效期比较