作者：婁躍明 董學(xué)輝 王魁吉 薄祥兵  

國(guó)電東勝熱力有限公司， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000

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摘要：本文主要介紹掃頻阻垢除垢技術(shù)在供熱循環(huán)水采用未軟化處理過(guò)的自來(lái)水、地下水、中水或其他普通水中的應(yīng)用。采用此方法在供熱系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)中不僅能大大降低運(yùn)營(yíng)成本，提高供暖質(zhì)量，同時(shí)也避免了大量高鹽廢水的排放對(duì)環(huán)境造成的二次污染。

關(guān)鍵詞：掃頻阻垢除垢技術(shù)、供熱循環(huán)水、除垢、防垢、防腐

1 供熱循環(huán)水的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

某熱力公司采取熱電廠集中供熱方式，供熱面積1100萬(wàn)平米，建設(shè)160座換熱站，一網(wǎng)管線(xiàn)供熱半徑20公里。一網(wǎng)供熱參數(shù)最高120℃，二網(wǎng)供熱參數(shù)最高60℃，循環(huán)水流量10000噸/小時(shí)，一網(wǎng)平均補(bǔ)水量2000-3000噸/天（主要是一網(wǎng)向二網(wǎng)補(bǔ)水）。

由于供熱管網(wǎng)失水嚴(yán)重，熱力公司一網(wǎng)循環(huán)水采用未經(jīng)軟化處理的中水，二網(wǎng)循環(huán)水采用未經(jīng)軟化處理的自來(lái)水，一直以來(lái)，熱源側(cè)的管式換熱器結(jié)垢明顯，換熱站內(nèi)的板式換熱機(jī)組板片結(jié)垢嚴(yán)重，在每個(gè)采暖期前和供暖期間必須停運(yùn)一次換熱機(jī)組進(jìn)行板片除垢。主要危害有：管式和板式換熱器由于熱阻增大致使導(dǎo)熱效果差，熱效率低，循環(huán)泵耗電量增大；熱用戶(hù)暖氣結(jié)垢致使導(dǎo)熱效果差，室溫低；產(chǎn)生垢下腐蝕，縮短管網(wǎng)壽命；頻繁清洗板片，膠墊損耗大增，甚至有些板片結(jié)垢嚴(yán)重到清洗不掉或損壞板片。

2 掃頻阻垢除垢技術(shù)原理

為解決結(jié)垢問(wèn)題，該公司先后采用了加阻垢劑、超聲波除垢技術(shù)、電磁除垢技術(shù)、永磁除垢技術(shù)、恒頻電磁水處理技術(shù)等除垢防垢技術(shù)，但效果均不理想。

2013年，經(jīng)多方對(duì)比調(diào)研，引進(jìn)了某公司生產(chǎn)的德國(guó)掃頻阻垢除垢技術(shù)，在熱電廠供熱首站回水管道（DN1200mm）和一個(gè)換熱站的二次網(wǎng)回水管道（DN159mm）上分別安裝了一套使用掃頻阻垢除垢系統(tǒng)。經(jīng)兩年來(lái)的運(yùn)營(yíng)觀察，很好地解決了除垢防垢難題。

2.1技術(shù)原理

掃頻阻垢除垢系統(tǒng)也是物理法的一種，該系統(tǒng)采用的德國(guó)掃頻阻垢除垢技術(shù)，是利用交變脈沖磁場(chǎng)進(jìn)行水處理的一項(xiàng)新技術(shù)，即將變頻技術(shù)應(yīng)用于水處理過(guò)程，并通過(guò)微電腦自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變頻、移頻、掃頻控制。

掃頻阻垢除垢技術(shù)是基于交變電磁場(chǎng)原理設(shè)計(jì)，以電子技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一種極性、振幅和頻率高速變化的電流，該電流又在管道中產(chǎn)生快速變化的磁場(chǎng)，對(duì)水中的 Ca²⁺、Mg²⁺產(chǎn)生一種離子干擾作用，可以改變這些離子的電化學(xué)特性和物理特性，降低Ca²⁺、Mg²⁺、 CO₃^2-、SO₄^2-之間的吸附能力，從而阻止這些離子之間結(jié)合成垢，隨著一個(gè)個(gè)脈沖的作用，通過(guò)（脈沖頻率，脈沖幅度和電流的速度）的水將產(chǎn)生突然變化 - 特別是靠近管壁 - 甚至強(qiáng)制瞬間逆轉(zhuǎn)。這樣的磁場(chǎng)感應(yīng)使得固體和管道線(xiàn)生物膜粘合強(qiáng)度降低，其針狀晶體結(jié)構(gòu)光滑無(wú)粘性表面，呈松軟絮狀懸浮在介質(zhì)中隨介質(zhì)流動(dòng)，避免了向器壁的沉積；同時(shí)經(jīng)過(guò)處理的水中碳酸鈣晶體通過(guò)磁場(chǎng)的水溶液中析出文石的數(shù)目增多，且尺寸較小（20μm或更小的細(xì)小微粒），這些微粒不與其他微粒結(jié)合，也不能附著在管壁或換熱器表面，達(dá)到防垢、除垢的目的。

掃頻阻垢除垢系統(tǒng)原理示意圖

2.2功能說(shuō)明

1） 防垢振蕩磁場(chǎng)中形成的無(wú)機(jī)鹽微小晶粒，無(wú)表面電荷，懸浮在水中而不是粘附在管壁上。自由水分子包圍在未形成微晶粒的成垢離子周?chē)?，阻礙成垢離子吸附在管壁上。

2） 除垢水分子團(tuán)密度小、體積大；自由水分子密度大、體積小、容易滲透到垢的內(nèi)部。一段時(shí)間后，滲透到垢縫隙中的自由水分子恢復(fù)成水分子團(tuán)，體積增大，使垢體膨脹松動(dòng)。

3) 抑菌抑藻振蕩磁場(chǎng)在水中產(chǎn)生紊流波，沖擊細(xì)胞賴(lài)以生存的環(huán)境條件使其喪失生存能力隨著水垢的去除，避免了菌藻在垢下的滋生。

4) 阻銹防腐水垢被溶解和分散，微生物生存的溫床被拆除，避免了微生物垢下腐蝕。自由水分子把溶解氧包圍，設(shè)備腐蝕傾向大大減弱，容易生成具有耐腐蝕力的Fe₃O₄保護(hù)膜。

3安裝示意圖

4效果對(duì)比

板式換熱器使用掃頻阻垢除垢技術(shù)前          板式換熱器使用使用掃頻阻垢除垢技術(shù)后

首站管式換熱器運(yùn)行兩個(gè)采暖季后（未進(jìn)行過(guò)人工除垢）

4效益分析

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益：

以一個(gè)保有水量為50000m³的供熱循環(huán)水系統(tǒng)為例；假設(shè)采用中水取代軟化水，若中水的成本為3元/m³，二網(wǎng)自來(lái)水的成本為7元/m³，生產(chǎn)軟化水的成本為12元/m³，一個(gè)采暖期一網(wǎng)補(bǔ)中水大約30萬(wàn)噸，節(jié)約成本大致如下：

采用中水：50000×（12-3）=450000（元）

一網(wǎng)補(bǔ)中水：300000×（7-3）=1200000（元）

兩項(xiàng)合計(jì)大約節(jié)省165萬(wàn)元。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

4.2.1換熱效率提高，減少能源消耗、電能消耗；

4.2.2免去換熱器和管道清洗費(fèi)用；

4.2.3去除水垢減少閥門(mén)等配件的損耗、卡澀，防止腐蝕爆管；

4.3 社會(huì)效益

清除二次網(wǎng)和居民家中水垢，保障供熱溫度可減少客戶(hù)投訴，提高企業(yè)口碑和信譽(yù)；減少能源消耗，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策；避免使用藥劑和軟化水，減少系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)環(huán)境造成的危害。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，可為企業(yè)大大降低運(yùn)行成本，減少人力、財(cái)力和物力，基本實(shí)現(xiàn)供熱循環(huán)水無(wú)優(yōu)化管理，解決了供熱循環(huán)水的結(jié)垢和腐蝕兩大難題，同時(shí)又可以大大減少高鹽廢水和化學(xué)藥劑對(duì)我們的水環(huán)境造成的污染。