探析水處理方案在采暖循環(huán)水系統中的設計

探析水處理方案在采暖循環(huán)水系統中的設計代麗芳.唐山市熱力公司河北唐山 064003摘要:對采暖循環(huán)水系統中存在的結垢、腐蝕、堵塞等主要問(wèn)題，采用鈉離子交換器和多功能電子水處理器兩者結合的方式從根源上進(jìn)行解決，并對產(chǎn)生的廢液進(jìn)行再利用。關(guān)鍵詞:鈉離子交換器;多功能電子水處理器;防腐;防垢;廢液再.利用.一、水處理應用于采暖循環(huán)水系統的必要性采暖循環(huán)水系統存在的主要問(wèn)題是換熱設備的結垢影響換熱效率;系統管網(wǎng)的腐蝕以及腐蝕造成的水質(zhì)二次污染，管網(wǎng)末端散熱器鐵垢沉積、堵塞，影響散熱的問(wèn)題。另外，采暖循環(huán)水在封閉的系統中運行，運行溫度為95°C~75°C。由于系統長(cháng)期在高溫環(huán)境下運行，系統管網(wǎng)、設備腐蝕情況比較嚴重。造成系統中雜質(zhì)不斷增多，水的色度、濁度不斷提高。如果系統中配備的過(guò)濾裝置不盡合理,將無(wú)法去除懸浮于水中的鐵銹等雜質(zhì)。隨著(zhù)系統的運行，水質(zhì)中的雜質(zhì)就會(huì )在水流速度較慢的裝置內沉積下來(lái)，導致管網(wǎng)堵塞。使系統運行工況惡化，嚴重影響到鍋爐、換熱設備、水泵管道、閥門(mén)及整個(gè)供暖系統的能源效率、安全性和使用壽命，也嚴重阻礙新型節能型散熱器、散熱器恒溫控制閥和機械式分戶(hù)熱表的推廣應用。為了適應城鎮供熱體制改革的需要，必須改變上述落后的狀態(tài)。這就需要設計一套確實(shí)有效的水處理方案。中國煤化工二、單純安裝鈉離子交換器的局限性MHCNMH G1目前在采暖循環(huán)水系統的水處理中，通常采用軟化水方式，即在補水系統中單純安裝鈉離子交換器，將水質(zhì)軟化后注入循環(huán)系統。但這種方案存在很大的隱患，現詳述如下:(一)軟化水只能解決采暖循環(huán)系統中換熱設備結垢的問(wèn)題，而無(wú)法解決系統的腐蝕問(wèn)題和管網(wǎng)的堵塞問(wèn)題。相反，軟化水還會(huì )加劇管網(wǎng)的腐蝕，加速采暖循環(huán)水運行工況的進(jìn)一步惡化。 經(jīng)驗表明:使用軟化水做補水兩年后水系統即開(kāi)始有泄漏，腐蝕逐年加重，造成供熱管網(wǎng)跑、冒、滴、漏現象嚴重。1992 年英國集中供熱水處理總則中就明確:民用住宅熱水集中供熱系統水處理實(shí)施法規(British Standard一BS7593:1992)總則中規定:“在任何一個(gè)集中 供暖系統中都不應該使用經(jīng)過(guò)軟水器的供水，除非特別地明確表示已經(jīng)為此添加了腐蝕抑制劑?！?二)單純安裝鈉離子交換器滿(mǎn)足不了較大系統的初期充水和大量跑水的情況，在這兩種情況下為了滿(mǎn)足短時(shí)間內向管網(wǎng)大量注水的需求，往往是直接向管網(wǎng)注入自來(lái)水，這也使其失去了軟化除垢的意義。(三)鈉離子交換器再生廢液導致地下水日益嚴重的鹽污染。在我國僅供熱制取軟化水，每年有大約2000多萬(wàn)噸的食鹽排入地下水，工業(yè)蒸汽鍋爐為了制取軟化水每年需要排放到地下2000多萬(wàn)噸食鹽,電廠(chǎng)陰陽(yáng)離子交換再生廢液排到中和池后又形成遠大于2000多萬(wàn)噸的食鹽。在北京市每制取1立方米鈉離子交換軟化水，就要排到地下2. 5公斤左右的食鹽。.中國煤化工YHCNMH G2綜上所述，單純安裝鈉離子交換器并不能全面解決采暖循環(huán)系統存在的問(wèn)題，也不適宜現代人類(lèi)日益加強的環(huán)保需求。采暖循環(huán)系統存在的問(wèn)題是綜合性的，需要進(jìn)行綜合處理。三、水處理方案的再設計針對_上述弊病，我建議采用鈉離子交換器和多功能電子水處理器兩者結合的方式。具體設計如下:(一)采用現已較成熟的在補水系統中安裝鈉離子交換器來(lái)滿(mǎn)足平時(shí)的補水除垢需求，并對其產(chǎn)生的廢水進(jìn)行再利用。鈉離子交換器再生廢液占生產(chǎn)軟化水總量的5%一10%左右，人工操作的軟水器所產(chǎn)生的廢水則更多。從環(huán)保和節約用水的角度出發(fā)，將軟水器的廢水再利用，是必須的， 而 且是可行的。1、廢水利用的措施(1)樹(shù)脂軟水器正洗廢水的性質(zhì):從鈉離子樹(shù)脂軟水器的工作原理得知，再生溶液 NaCl與失效鈉離子樹(shù)脂進(jìn)行置換后，軟水器內的水中主要含有大量的氣離子，鈣和鎂離子。在進(jìn)行正洗工作時(shí)，開(kāi)始從軟水器內沖出來(lái)的氯根含量在1000mg/l 左右，它和鈣、 鎂離子形成CaCl2、 MgCl2。正洗終結的標準是出水硬度≤0.03mol/l,即達到鍋爐的水質(zhì)標準。由此可見(jiàn)，由含有CaCl2、MgCl2 成分和軟水合成的正洗廢水其硬度優(yōu)于自來(lái)水。(2)水浴除塵器循環(huán)水的性質(zhì):煤在爐膛內燃燒后產(chǎn)生的煙氣中,主要含有SO2成分，與煙氣、水浴除塵器中的水相互混合后，從水浴除塵器排出的水即成為煤灰和煙氣混合的灰水。煙氣中原有的SO2 與水中的氧分子結合構成S203 溶液混合在水浴除塵器排水中中國煤化k浴除塵YHCNM HG3器的循環(huán)水量在運行中不斷消耗，需要經(jīng)常 補充自來(lái)水。(3)措施:通過(guò)以上分析，將正洗廢水引入水浴除塵器的循環(huán)水池得到再生利用，經(jīng)濟. 上合算，技術(shù)上可行。2、效果( 1)改善水浴除塵器的循環(huán)水沉淀池中的水。由于水中含有較多S203成分，現將軟水器的正洗廢水引入后，有效地改善了除塵器循環(huán)水.的酸性。(2)節約自來(lái)水。將正洗廢水引入沉淀池后，代替了補充消耗的自來(lái)水，每年可節約9000m3左右的自來(lái)水(按2臺60噸鍋爐),按本地水價(jià)4元/ m°計算，每年可節約36000元。3、建議由于正洗廢水的水質(zhì)性質(zhì)(硬度)優(yōu)于自來(lái)水，除上述利用范圍之外，還可有 下列用途:(1)用于樹(shù)脂軟水器的反洗。需要設置反洗水箱和管道系統，投資5000-7000 元即可實(shí)現，對于大中型鍋爐房比較合算，對于自來(lái)水年耗量在2000m3左右的鍋爐房2-3年收回成本。(2)可將樹(shù)脂軟水器的全部廢水(正、反洗)收集，用于鍋爐的風(fēng)機、水泵、出渣系統等的冷卻，提高水的重復使用率，達到節水的目的。(二)在系統總管安裝防腐除垢專(zhuān)用設備多功能電子水處理器，從根源上緩解系統腐蝕。多功能電子水處理器還可以滿(mǎn)足較大系統的初期充水和大量跑水的情況，同時(shí)避免發(fā)生系統的水力失調和熱離失調的現象。中國煤化工MYHCNMH G41、除垢原理:水垢形成的主要原因是水中含有鈣、鎂等碳酸鹽類(lèi)、受熱后溶解度降低，Ca”、 Mg2°等陽(yáng)離子與CO32等陰離子結合形成CaCO3、MgCO3分子，多個(gè)CaCO3、MgCO3 分子通過(guò)分子間力結合在-起沉淀、吸附在用水器壁_上形成水垢。在實(shí)際運行工況下，各用水系統形成的水垢，均為復合垢(硬度垢和污垢的混合物)。多功能電子水處理器的設計原理就是通過(guò)控制“硬度垢和污垢”兩個(gè)方面綜合起來(lái)解決復合水垢問(wèn)題。射頻發(fā)生器產(chǎn)生的高效電能通過(guò)射頻轉換器、換能器，轉換為被處理介質(zhì)一水分子的內能，水的活性大大提高，滲透力、攜帶力增強，來(lái)達到除垢防垢的目的。其與化學(xué)投藥(阻垢防垢劑、軟化水裝置)等方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):綠色純物理法處理，不改變水的化學(xué)成份，不污染環(huán)境。管理簡(jiǎn)單，無(wú)需專(zhuān)職人員;容許的濃縮倍數高，可以減少排污量;一次性投資僅相當于化學(xué)投藥二至三年的費用，使用壽命長(cháng)達15年。.2、滅菌原理:水中菌藻類(lèi)微生物的主體是細胞，這種微生物的基本結構是外層為細胞膜、中層是細胞質(zhì)，核心是細胞核(DNA)。 傳統殺菌滅藻的方法如:液氯、漂白粉、臭氧等，原理上均是采用氧化方式，利用化學(xué)物質(zhì)的強氧化作用，直接破壞細胞膜，達到殺菌的目的。多功能電子水處理器是利用高能電磁場(chǎng)中的高頻電磁波、電場(chǎng)微電流、活性水分子中的電子都對菌藻類(lèi)微生物有較強殺滅力，破裂其細胞壁，并直接破壞其賴(lài)以生存的酶系統，從而阻止菌、藻類(lèi)微生物吸收葡萄糖，停止其新陳代謝，使其死亡，達到殺滅去除目的。多功能電子水處理器與傳統的殺菌滅藻方法(漂白粉、臭氧、液氯)相比的優(yōu)點(diǎn)為:機電- -體化設計，安裝方便，操作簡(jiǎn)單，運行費用極低，對水質(zhì)無(wú)二次污染，壽中國煤化工多優(yōu)點(diǎn)。MYHCNM HG53、防腐原理:用水系統管網(wǎng)金屬器壁的腐蝕，從原理上講是“微電池效應”的電化學(xué)腐蝕。多功能電子水處理器的工作原理就是利用物理方法在不改變水的生化屬性的前提_上，通過(guò)電能的轉換，來(lái)削弱、抑制這種“微電池效應”的電化學(xué)腐蝕，達到控制、緩解金屬在水中腐蝕的目的。其一，經(jīng)過(guò)多功能電子水處理器處理過(guò)的水，電導率顯著(zhù)下降，這就使微電池效應“形成的必要條件大大降低;其二，經(jīng)過(guò)多功能電子水處理器處理過(guò)的水，活性大大提高，活性水分子會(huì )在金屬器壁上形成動(dòng)態(tài)的負電荷富態(tài)層，也會(huì )逐漸削弱抑制電化學(xué)腐蝕，使其腐蝕產(chǎn)物Fe203，轉換為穩定的Fe30,，達到以銹制銹，從根本上控制腐蝕的目的。多功能電子水處理器與化學(xué)投藥(防腐緩蝕劑)相比:綠色純物理法處理，不改變水的化學(xué)成分，不污染環(huán)境。機電一體化設計，安裝方便，操作簡(jiǎn)單，運行費用極低，對水質(zhì)無(wú)二次污染，壽命可達15年等諸多優(yōu)點(diǎn)。特別是用水系統管網(wǎng)出現腐蝕，而引發(fā)二次污染“黃銹水”時(shí)，采用“多功能電子水處理器”是最佳選擇，是控制各用水系統管網(wǎng)腐蝕的有效設備。參考文獻:(1).陳秉林、侯輝主編:供熱、鍋爐及設計技術(shù)措施中國建筑工業(yè)出版社1987. 12(2).王煥彩編:熱水采暖系統設計節能措施和管理科學(xué)化中國建筑工業(yè)出版社1992. 5(3)英國民用住宅熱水集中供熱系統水處理實(shí)施法規(BritishStandard一BS7593: 1992 )中國煤化工MHCNMH G6