摘    要： 氯堿行業(yè)目前普遍采用加藥的方法進(jìn)行水處理，本文就新型水處理設(shè)備高壓靜電水處理器在氯堿廠（浙江巨化股份有限公司電化廠）循環(huán)水裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了探索，并將應(yīng)用情況進(jìn)行了效果驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：水處理；高壓靜電水處理器；氯堿行業(yè) 

氯堿企業(yè)生產(chǎn)中，存在各種各樣的化學(xué)反應(yīng)過程以及相變降溫過程，放熱的化學(xué)反應(yīng)或相變降溫過程需要用冷卻介質(zhì)將熱量移走，以保證反應(yīng)進(jìn)程或相變完成，冷卻介質(zhì)一般選用清潔易得且比熱容大的水，故氯堿企業(yè)設(shè)置了大量的循環(huán)水裝置。

為降溫需要，公用工程中設(shè)置有冷凍站，為其配套的循環(huán)水裝置是氯堿企業(yè)最普遍的循環(huán)水裝置，水循環(huán)量從根據(jù)制冷規(guī)模大小不等。

一、冷凍站循環(huán)水裝置情況介紹

電化廠某車間冷凍裝置為氨制冷系統(tǒng)，循環(huán)水裝置水循環(huán)量為1200m3/h。系統(tǒng)中使用循環(huán)水的設(shè)備為氨冷凝器，其作用是用循環(huán)冷卻水將氣氨冷凝為液氨。吸收氣氨熱量的冷卻水經(jīng)涼水塔降溫回到水池，通過循環(huán)水泵加壓，冷卻水進(jìn)入氨冷凝器與氣氨進(jìn)行熱交換，如此循環(huán)往復(fù)。如圖所示：

因氨冷凝器總換熱面積是定值，氣氨系統(tǒng)的壓力及氣氨的液化量主要與循環(huán)水溫及循環(huán)水量有關(guān)，對(duì)運(yùn)行一定時(shí)間后的氨冷凝器，因設(shè)備結(jié)垢，換熱效果變差，在負(fù)荷不變或增加的情況下，為保證氣氨系統(tǒng)的壓力及氣氨的液化量，需增加循環(huán)水量或降低循環(huán)水溫度。特別是夏季，氣溫高，涼水塔降溫能力有限，通過增加循環(huán)水量仍不能滿足生產(chǎn)要求，只能通過直接補(bǔ)充低溫新鮮水來降低氨系統(tǒng)壓力、保證氣氨液化量，保證制冷效率。

07年冷凍新鮮水消耗情況如下表所示：?jiǎn)挝唬簢?/p>

從表中可以看出，正常情況下每月的新鮮水量消耗為1萬噸左右，主要消耗為冷凍崗位機(jī)泵直接消耗以及涼水塔蒸發(fā)補(bǔ)水。氣溫較高時(shí)增開機(jī)泵，同時(shí)涼水塔蒸發(fā)量增加，此時(shí)水量增加至3.5萬左右。高溫季節(jié)時(shí)，直接補(bǔ)充溫度較低的新鮮水，并直排高溫回水，氣溫最高的7月份，1個(gè)月就消耗了10萬多噸新鮮水。

因排水量大，所以在水處理上若進(jìn)行化學(xué)加藥會(huì)造成大量藥劑成份流失，同時(shí)排入水體會(huì)造成污染。既造成水處理失效又造成環(huán)境污染，得不償失。故需尋求新型有效的水處理方法。經(jīng)調(diào)研了解，與有關(guān)廠家進(jìn)行了接觸，將高壓靜電水處理器作為氨制冷系統(tǒng)循環(huán)水裝置的水處理方案，于07年9月初完成安裝并投入使用。

二、高壓靜電水處理器的組成及原理

1、組成結(jié)構(gòu)

高壓靜電水處理器是一種水處理設(shè)備，主要由探頭和電控箱組成。電控箱將380V的交流電變換為18000V以上的直流電，使插入水中的探頭周圍產(chǎn)生一個(gè)高壓靜電場(chǎng)，以維持對(duì)水的持續(xù)處理。

2、阻垢原理

按照水分子具有極性的特性，自然狀態(tài)下的水分子是無序排列的，但在高壓靜電場(chǎng)中，水分子發(fā)生有規(guī)則的排列。利用這一原理和設(shè)備，可將水體中的陽離子（Ca2+、Mg2+）、陰離子（ Cl-和SO42-）包圍起來，阻止其化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，并且在水分子和設(shè)備間形成電位差，束縛離子向設(shè)備聚集的能力，起到阻止結(jié)垢的作用。

3、除垢原理

在高壓靜電場(chǎng)中水垢分子間的電子結(jié)合力被破壞，改變了其晶體結(jié)構(gòu)，促使其疏松，并加大水分子的偶極距，增強(qiáng)與鹽類分子的水合能力，使水垢逐漸剝蝕、脫落。

4、防腐蝕原理

在高壓靜電場(chǎng)的作用下，水體中還能生成一定量的臭氧（O3），臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，能在設(shè)備內(nèi)壁生成Fe3O4致密保護(hù)膜，起到保護(hù)層作用，延緩設(shè)備的腐蝕。

5、高壓靜電水處理器的殺菌原理

在高壓靜電場(chǎng)的作用下，水體生成的臭氧還具有很強(qiáng)的殺滅微生物的作用，能迅速殺滅微生物，高壓靜電場(chǎng)還改變了水中衍生的細(xì)菌和藻類的生物場(chǎng)，抑制其代謝，在這些綜合作用下，能迅速有效地殺滅水體中的微生物。

三、應(yīng)用效果

1、在每年大修氨冷凝器拆開檢查時(shí)，水側(cè)管程結(jié)垢嚴(yán)重，特別是實(shí)施兩年一次大修后，結(jié)垢更嚴(yán)重，須請(qǐng)專業(yè)清洗公司進(jìn)行清洗。如類似氨冷凝器的一臺(tái)換熱設(shè)備運(yùn)行5個(gè)月不到時(shí)管板照片如下圖所示：

而安裝了高壓靜電處理器兩個(gè)后，07年10月底氨冷凝器檢查發(fā)現(xiàn)管程無明顯結(jié)垢，且管板光潔。如下圖剛拆下封頭時(shí)的情況：

2、氨冷凝器進(jìn)出水溫差：

查歷史數(shù)據(jù)，投用前進(jìn)出氨冷凝器冷卻水溫差在4~5℃。投用后溫差在5~8℃。

3、水耗比較：

07年7月份消耗水量為103570噸，08年為35859噸，同比下降了67711噸。

四、效益評(píng)價(jià)

從設(shè)備結(jié)垢情況來看，高壓靜電水處理器除垢效果明顯，運(yùn)行數(shù)據(jù)上也顯示提高了設(shè)備的換熱效率。

1、使用高壓靜電水處理器后， 氨冷凝器的換熱冷卻水進(jìn)出口溫差逐漸從4℃左右上升至7℃左右，液氨冷凝溫度降低1℃左右，按每下降1℃，冰機(jī)耗電量下降3.1﹪計(jì)算，氨系統(tǒng)冰機(jī)全年用電量為640萬kwh，電價(jià)按0.45元kwh計(jì)，年可節(jié)約電費(fèi)：640×3.1﹪×0.45=8.9（萬元/年）

2、使用高壓靜電水處理器后，在高溫季節(jié)，氨循環(huán)水系統(tǒng)至少可以節(jié)約用水10萬噸左右，按水價(jià)0.75元/噸計(jì)，年可節(jié)約費(fèi)用10×0.75=7.5（萬元/年）

3、使用高壓靜電水處理器后，可年節(jié)約氨冷凝器的清洗費(fèi)用，按每臺(tái)每年1萬元計(jì)，共3臺(tái)，可節(jié)約清洗費(fèi)3萬元/年。

4、高壓靜電水處理器運(yùn)行費(fèi)用為每小時(shí)耗電40W，年運(yùn)行費(fèi)用極低，可忽略不計(jì)。

五、結(jié)論

高壓靜電水處理器在循環(huán)水的裝置上安裝使用后阻垢、除垢效果明顯，有效提高了設(shè)備的換熱效果，節(jié)約了大量水資源，又不產(chǎn)生污染排放物，同時(shí)設(shè)備屬免維護(hù)型，不需類似加藥裝置一樣配備加藥泵及貯槽等，僅消耗清潔的電能，運(yùn)行成本管理成本低（單臺(tái)耗電10瓦，無需專人管理），達(dá)到節(jié)能減排的目的，相比較加藥裝置無水體環(huán)境污染問題，值得在化工行業(yè)特別是氯堿行業(yè)中推廣使用。

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