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啄木鸟牌LQS-ESxx系列冷却水消毒除垢净化系统
    发布时间: 2014-04-25 15:53    

广州市葳康电子科技有限公司

啄木鸟牌LQS-ESxx系列冷却水消毒除垢净化系统

一、水垢的形成及其危害

各种开放式和闭式工业循环水系统以及各种热传导系统,受热表面和传热表面的结垢在受热面与传热表面上沉积的附着物层均可称作水垢)是热交换工艺中主要困扰问题之一在循环冷却系统中,水垢主要由碳酸盐因水质不同,可能会有硅酸盐水垢、硫酸盐水垢和微生物污泥组成

Ø 水垢的主要危害

1. 使换热器传热管管壁(或换热板板壁)热阻增加,从而导致机组的制冷效率降低。

2. 使冷却管堵塞,减少冷却水流通截面积,增大水流阻力,增加循环水泵运行费用

3. 使冷凝压力升高,冷凝温度与冷却水出口温度的差值增大

4. 结垢还会腐蚀设备,缩短设备的使用寿命

 

表1 常用固体热交换材料与水垢的导热系数

材料名

导热系数λW/m·K

钢(1%C)

45

铸铁

48

377

189

230

不锈钢

16

水垢

1

说明:

         (1)导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/(米·度),w/(m·k)(W/m·K,此处的K可用代替)。

       (2)因水垢的组成成分不同,其导热系数也不同。这里取工程实践中使用的实验平均值
(3)从表一可见,1mm厚水垢的热阻值,大约相当于189毫米厚的青铜的热阻值,或相当于16mm厚的不锈钢的热阻值,或相当于45mm厚的炭钢的热阻值。

 

2 水垢影响传热效率及增加能耗的关系

水垢厚度(mm

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.6

传热效率(BTE/ft/K

92.77

73.68

61.12

52.20

45.60

39.52

传热损失(%)

0

21

34

44

56

57

增加电能消耗(%

0

11

23

32

41

52

 

Ø 水垢实例图片

    


二、啄木鸟牌LQS-ESxx系列冷却水消毒除垢净化系统
       冷却水的生物污损和结垢会造成管线的腐蚀和堵塞,从而导致热传输效率降低。在定时添加除藻剂、杀菌剂、除垢剂及定期清理冷却系统等传统的消毒除垢处理冷却水的方法中,存在严重的运行过程不均衡的现象。在使用传统方法进行定期消毒除垢处理后,整个循环系统的工况又进入逐渐变差、恶化的过程中。而且,定期对冷却系统停机清理,还会给工业生产带来很大影响。
      啄木鸟牌LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统是引进国际先进的循环水处理理念,汲取国内外多年来的实践经验,针对循环水中普遍存在的结垢、腐蚀、微生物粘泥这三大问题, 通过反复的实际应用实践,开发出来的一套电化学与物理技术相结合的全自动消毒除垢净化系统。该系统主要由
EST小电流电解系统自动反冲洗过滤系统自动控制系统部分组成。
    该系统不需要在循环冷却水中添加任何生化制剂,不仅可以及时有效地杀灭青苔、异养菌、铁细菌、肺亲和性菌和藻类,有效降解水中的有机物,及时清除水中的钙镁离子,而且可以始终保持冷却水处于有效的抑菌状态,从而从根源上解决循环水存在的问题,达到提高循环水系统的工作效率,延长设备的使用寿命,避免停机清理冷却系统同时达到节水、节能的目的,从而取得非常显著的经济效益。是各类冷却系统中冷却水消毒除垢净化处理的理想选择。

 

Ø 啄木鸟牌LQS-ESxx冷却水消毒除垢净化系统的主要特点

绿色环保,无化学公害。采用先进的小电流电解技术,不需添加任何生化制剂。

除垢防垢,显著降低冷却系统的功耗(平均至少降低20%)。

有效地杀灭青苔、异养菌、铁细菌、肺亲和性菌和藻类

有效降解水中的有机物。

有效降解管线及换热器内的水垢。

始终保持冷却水处于有效的抑菌状态。

彻底解决冷却水的浓缩问题,不需要定期排放浓缩水。节能环保。

提高冷却系统的工作效率,延长设备的使用寿命,避免停机清理冷却系统。

全自动工作方式。自动排污,自动反冲洗过滤器,自动酸洗电解槽。(每三至六个月需更换一次
于酸洗电极的盐酸槽中的稀盐酸(浓度为5%-10%)

Ø 主要性能指标

工作方式:全自动。24小时无人值守。

LQS-ESxx消毒除垢净化系统平均无故障工作时间:3年以上

适宜处理水量(循环水量):60-2000立方/小时(依型号不同)

消毒除垢处理机功耗:500W -10KW(由具体机型确定)

消毒除垢处理机供电电源:交流380V

消毒除垢处理后的水中余氯保持值0.01ppm-0.3ppm

应用领域工业循环冷却水系统,中央空调冷却水系统,制冷机循环水系统,各类热交换系统

Ø 关键技术

  1.电催化除垢技术

       循环冷却水在使用之后,水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子,溶解固体和悬浮物相应增加,空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体等,均可进入循环冷却水,使循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢。

    电催化除垢技术通过小电流电解,阴极主动结垢方式,将带正电荷的Ca2+、Mg2+离子直接吸附于阴极表面,从而迅速降低循环水中的Ca2+、Mg2+离子浓度(电解槽处理后出水的硬度比电解槽进水硬度可下降10%-20%。通过对循环冷却水的多次循环处理,可以将冷却水的硬度控制在极低的水平上。下图为阴极结垢测试时,不同时间段的结垢情况。

      为保证电极不被结垢覆盖,啄木鸟牌LQS-ESxx冷却水消毒除垢系统采用定时自动酸洗的方式,及时清除阴极上的垢层,从而保证电极始终处于正常运行状态。

      
       
结垢测试图(运行14天后)                                   结垢测试图(运行45天后)                       
   
此外,电催化电解方式可以改变循环水的性质, 将冷却循环水分子团变小,水分子周围空间变大,使水的渗透性、溶解力提高,使物质更加易溶于水从而清除附着于管道中的水垢。然后,通过设备的自动过滤装置,将冷却水中的污物排出  

2.电催化电解消毒技术
   
     在直流电流的作用下,电解槽中的阳极附近会直接氧化水体中的部分有机物和微生物,同时还会发生一系列的电化学反应,并产生相应的强氧化因子,如次氯酸、臭氧、羟基自由基、过氧化氢等。这些强氧化剂进入冷却水体后,会迅速降解水中的有机物,并杀灭水体中的藻类及微生物。       
                          电解槽中阳极附近的电化学反应:

生成氧气 :  4HO- → O2(g) + 2H2O + 4e-

游离氯 :    Cl- – e- → Cl

氯气 :      2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

臭氧 :      O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

羟基自由基: OH- – e- → OH

过氧化氢 :  2H2O – 2 e→ H2O2 + 2H+

氧自由基:   2H2O – 2e- → O + 2 H+

酸:     Cl2+H2O=H++Cl-+HClO

    
                     
LQS-ES06使用前                        LQS-ES06使用一月后
    
                   
LQS-ES06使用一周后                      LQS-ES06使用三周后


3.自动反冲洗过滤技术

循环冷却水的冷却过程中热水与空气产生对流时,吸入了空气中大量的灰尘。对于开放式冷却塔,也会有其它杂质和漂浮物进入冷却水中。此外,管道中被冲洗下来的垢渣、微生物被杀灭后的粘泥等也会进入冷却水中。为始终保持冷却水的清洁,必须对冷却水进行循环过滤。本系统中,是通过将进入EST电解槽的冷却水进行过滤来达到净化冷却水的目的的。因为冷却水在循环过程中,水中的粉尘及杂质量较大,极易造成对滤器的堵塞。所以,必须能过对滤器进行自动反冲洗。

为解决冷却水的过滤及滤器堵塞问题,本系统采用两极并联滤器,并且每级滤器均设计有独立自动反冲洗装置及自动排污装置。系统运行过程中,会定时开启滤器的排污阀排出滤器中积存的污物。同时,定时轮流对两个滤器进行反冲洗。自动反冲洗过滤系统采用了两极并联滤器,也保证了在不停机的情况下,可以随时拆卸清洗滤芯,或更换滤芯。

三、问题及解答

1. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统满足有关设计规范吗?

答:设计配置合理的“啄木鸟牌LQS-ESXX型冷却水消毒除垢净化系统”,能够有效地去除并防止换热面结垢,能有效杀灭青苔、异养菌、铁细菌和藻类,有效降解水中的有机物,及时清除水中的钙镁离子,而且可以始终保持冷却水处于有效的抑菌状态。符合《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)的要求,并满足如下设计目标:

序号

 

  

  

1

水垢控制

<3.44×10-4m2K/W

设备传热面水侧年污垢热阻值

2

微生物控制

异养菌总数 1×105 个/ml

 

3

腐蚀控制

碳钢设备传热面水侧0.075mm/a

铜及不锈钢设备传热面水侧0.005mm/a。

 

 

2.问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统去除和控制水垢的机理是什么?

答:结垢是溶液中钙镁等离子相互碰撞结合成颗粒,然后淀析在换热面上的动态过程,所以,温度对结垢过程的影响较大。在存在温度差的管道及换热器的内表面,极易形成淀析结垢。同时,水中钙镁等离子的浓度,对淀析结垢的过程具有重大的影响。随着水中的钙镁离子浓度的增加,淀析结垢的速率会极速增加。另外,理论分析和实际测试结果表明,管道及换热器内表面积聚了大量的负离子,对水中带正电荷的钙镁等金属离子具有强力的吸附作用。所以,对淀析结垢过程具有催化和促进作用。 
        研究表明,热交换器上0.3mm厚的污垢或结垢层,将造成21%的传热损失,增加能耗11%。对于很多中小型冷却系统,完全清洗干净后,一般满负荷运行15天后,即开始出现冷却效率的明显下降。运行六个月后,就会出现水管及换热器被水垢堵塞的现象。因此,水垢控制是水冷却系统面临的一个重大难题。
      “LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”通过小电流电催化的过程,一方面主动将水中带正电荷的钙镁离子吸附在小电流电催化槽中阴极的表面,大大减少循环水中钙镁离子的含量。另一方面,通过电场的作用,将大的水分子团打碎变小,并降低水的氧化还原电位(ORP),使水中的阴离子可以接近并直接包围水中残存的钙镁等带正电荷的离子。这样,通过微电流电催化过程,既可大大减少水中的钙镁离子,同时,残存的钙镁离子因被负电荷所包围,也将会被管壁上的负离子所排斥,而不会被吸附沉淀于管壁上。同时,由于水分子团变小,水的渗透性增强,对已存在的垢层有逐步溶解的作用。因此,“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”,不仅可以有效防止结垢,而且,在使用一段时间后,还会逐步将原来管壁上的结垢逐步冲洗掉(约三个月后,将会观察到管壁上的结垢在明显减少)。

3. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统杀灭藻类及微生物的机理是什么?

答:电解是利用直流电源进行溶液氧化反应的过程。原理是利用电极表面产生的强氧化因子(次氯酸,臭氧,羟基,过氧化氢等),并通过电极高效的电催化性能,可以无选择地对有机物进行氧化反应,使水中的有机物、微生物、藻类在电极上或溶液中直接或间接地被氧化降解,一类被彻底氧化成二氧化碳和水,另一类未被彻底氧化的难生物降解或具有生物毒性的有机物,则被转化为可生物降解的物质。电解氧化处理有机污染物时,可产生少量中间体,降解程度高,电流效率也较高,氧化反应速率快。
       LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”通过小电流电催化的过程,可以有效降解水中的有机物,铲除了异养菌的生存环境。而且,因处理后的水中持续保持一定浓度的杀菌因子,可以及时有效地杀灭青苔、异养菌、铁细菌和藻类。完全可以实现异养菌总数≤ 1×105 个/ml的微生物控制目标。

4. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统如何进行腐蚀控制?

答:循环冷却水经过“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”小电流电催化处理后,水中含有一定浓度的杀菌因子,其中,一部分杀菌因子就是氧化因子。适量的氧化因子,可以使金属管道内壁生成一个极薄的氧化膜(能将疏松的Fe2O3氧化还原成密实耐腐蚀的Fe3O4,该氧化膜在不受到物理破坏和更强氧化剂的作用前,将会有效阻止管道内层被氧化腐蚀。因此,经小电流催化处理的冷却水中适量的氧化因子,反而成为了形成管道内壁保护膜的重要推力。
         此外,因铁细菌的繁殖而导致管道和换热器点蚀是冷却系统中的一个必须重视问题。铁细菌是一类生活在含有高浓度二价铁离子中,能将二价铁盐氧化成三价铁化合物,并能利用此氧化过程中产生的能量同化二氧化碳进行生长细菌的总称。铁细菌中能使亚铁化合物氧化,并使之生成三价的氢氧化铁沉淀。沉淀物聚集在细菌周围产生大量的棕色黏泥,导致设备管道点蚀和锈瘤的形成。铁细菌喜欢生活在含少和含有CO2弱酸中,在碱性条件下不易生长。冷却水有铁细菌繁殖时,水质浑浊、色泽变暗,pH值也相应变化,并伴有异臭气味
        循环冷却水经过“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”小电流电催化处理时,能有效杀灭铁细菌,其水中持有的杀菌因子,能够持续地抑制铁细菌的生长和繁殖,从而达到有效控制冷却设备管道点蚀和锈瘤的形成

5. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统如何保证电极可靠稳定地发挥效用?

答:“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”中的电解槽采用全钛塑材料,电极采用全钛材料做基材,阳极表面使用稀有金属涂层(根据水质情况,可能需要使用不同性质的涂层)。电解反应使用小电流(电极电流密度小)电解,一方面充分发挥电催化作用,促进阳极、阴极表面的电化学反应能力,同时增强阴极表面淀析成垢速度。自动定时酸洗电极(一般情况下,系统运行20小时以上时,需酸洗电极一次),及时清除阴极表面的垢层。根据水质情况,每隔3-6个月,需要更换一次酸洗液。 
        正常情况下,电极的连续工作寿命为5年。影响电极有效寿命的因素主要是垢层,以及水质变化时对阳极的钝化作用(必须严禁冷媒进入循环冷却水体中)。
        在相类似的其它系统中,或者采用机械除垢方式,或者采用倒极除垢方式。这两种方式都有不足之处,机械除垢方式难以彻底清除阴极表面的垢层,从而会大大降低阴极淀析成垢的效率。而倒极除垢的方式,会极大损坏阳极涂层,从而降低阳极活性,严重影响阳极附近的电化学反应能力及阳极的使用寿命。

6. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统与高频电子除垢器的区别是什么?

答:“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”中的除垢方式是电解方式,而高频电子除垢器是通过将水作用于高频电磁场中,改变水中离子状态,从而起到防止结垢的作用。但高频电子除垢器并不能真正减少水中钙镁离子的浓度,对水中有机物,藻类及微生物的抑制能力有限。因此,在循环冷却水消毒除垢净化方面的作用十分有限。

7. 问:使用LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统后,还需要定期全部更换循环水吗?

答:安装使用“LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统”后,完全不需要定期全部更换循环水。只是在正常运行时补水即可。只有在长期停机的情况下,本机及冷却系统均停止工作较长时间时(一周以上),才需要更换循环冷却水。
         对于使用水池存储冷却水的应用场合(一般水量较大),在冷却系统停止运行的情况下,将本系统每天的工作时间进行适当调整后,仍能保证冷却水处于良好的抑菌状态,因而也不需要更换冷却水。

8. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统可用于水蓄冷中冷冻水的净化处理吗?

答:当然可以。但系统配置时,需要做适当的调整。

9. 问:选用LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统时,主要考虑哪些因素?

答:      (1)日平均补水量。本系统配置时,“日平均补水量”是一个主要的配置依据。本系统每小时处理冷却水的能力,应大于冷却水“日平均补水量”的十分之一。即,如果冷却系统的日平均补水量是40方,则应配置每小时处理能力大于4方的LQS-ESXX系统。
(2)冷却水的水质。本系统配置时,需要根据冷却水的水质来选择阳极表面涂层的配方以及确定电解电流的密度。一般情况下,冷却水及补水分为自来水,河水(经适当处理后)、湖泊水、海水及中水回用水。

  (3)系统安装场地。本系统配置时,根据安装场地的不同,可设计生产为箱体式、开放式和组合式。

10. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统型号的含义是什么?

答:LQS:特指本公司啄木鸟系列产品中的冷却水处理产品系列;

ES:表示本系列产品使用了电解技术来实现消毒除垢净化;

XX:表示本型号产品每小时对冷却水的处理能力。同一型号采用同一的结构工艺及控制系统。实际处理能力则可在一定的范围内调整。具体处理量需在订货时确定,同一型号不同处理量时,价格上有所不同。

如:06:表示每小时可处理4-8方水;

        08:表示每小时可处理6-10方水;

11. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统的运行功耗大约是多少?

答:不计入进水泵,出水泵的功耗,每处理1方水的功耗不大于500W(约为200-500W,电解槽功耗与水质有关)。

       对于循环水量每小时500方的冷却水系统,设定冷却塔的进出水温差为5℃,则应配置LQS-ES08冷却水消毒除垢净化系统。每小时处理水量为10方,系统功耗不大于5KW(未计进出水泵功耗)

12. 问:LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统的需要很大的安装场地吗?

答:不需要。LQS-ES06型冷却水消毒除垢净化系统为例,主机箱体的外尺寸为“1500(高)×1900(长)×900(宽)(mm”。另外,需要进出水泵(两台)及外过滤器的安装位置即可。

13. 问:安装LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统时,安装场地需要什么样的条件吗?

答:(1)AC 380V 供电电源;

(2)避免日光直接照射及防止雨淋的大棚或房间;

(3)附近有污水排水沟;

(4)在冷却塔旁或一定距离内(直线距离应小于50米)。

14. 问:安装使用LQS-ESXX冷却水消毒除垢净化系统,需要对原有的循环冷却水系统进行改造吗?

答:不需要。LQS-ESXX型冷却水消毒除垢净化系统的进水直接取自冷却塔的出水端,本系统处理后的回水,直接送至冷却塔中。所以,不需要对原有的循环冷却水系统做改造。