水质防垢除垢设备的选用与运行
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摘要：运用物理处理法进行水质的防垢和除垢，已在各类热交换器、工业冷却水、空调循环水、民用建筑热水系统等方面得到应用。其主要设备有静电除垢仪、电子水处理器和内磁式水处理器三种。它们的防垢、除垢效果一般已为人们接受，但有时也能遇到处理效果不好或不明显的情况。本文就主要对这些情况产生的原因进行了分析。
一、设备的选用
1.系统工况需符合设备的工作参数
静电除垢仪、电子水处理器和内磁式水处理器的适用介质和条件是有差别的，它们的主要工作参数见表1。
表1
品名
参数 静电除垢仪 电子水处理器 内磁式水处理器
介质温度(℃) ≤80 ≤105
(有的产品为95) ≤80
有两种规格
≤130
最高工作压力
(MPa) 1.O 1.O ,1.6 2.O
适用水质 硬度
39.2德国度 硬度
33.6德国度 含盐量
从表1中看出，在介质的最高适用水温上，电子水处理器比静电除垢仪略高。在水温80℃以下时三者均可使用，超过80℃时只能选用电子水处理器或工作温度为130℃的内磁式水处理器。表中的介质最高工作压力系产品的额定工作压力，如有特殊要求，厂家可定做更高压力等级的产品。适用水质是一个既重要又容易忽视的问题。静电除垢仪和电子水处理器适用水质硬度的差异是由它们的内部结构决定的。静电除垢仪的阳极耐磨损不粘附，可以用于水质总硬度较高的系统。电子水处理器发射极(阳极)表面的保护膜易被磨损，易粘附污物，只能用于低硬度的清水系统。对于循环水系统而言，这里提到的硬度是指系统循环水的硬度，而不是补充水的硬度。
内磁式水处理器适用水质的指标是含盐量。除了海岛和沿海地区海水有回灌情况外，一般情况下自来水的总含盐量为数百至100Omg/L，用自来水作补充水时乘上浓缩倍数后，循环水的含盐量超过300Omg/L的机会不多。
无论是静电除垢仪、电子水处理器、还是内磁式水处理器一般只适用于产生碳酸盐垢型的水质，当水中的主要结垢成份是硅酸盐垢时，不宜使用。
当设备使用在热交换水系统时，有的产品还对热交换系统的热负荷(或称热流密度)规定了适用的范围，这主要是考虑了当管壁温增高时，水中碳酸钙结垢趋势增强。对照一般换热器的工况条件，大多数低于热负荷的要求值。
2. 结合现场安装条件来选
静电除垢仪和电子水处理器一般均需垂直安装，进水口在下，出水口在上，为了避免在壳体内产生泥沙或杂物的淤积，不可水平安装。只有当水中的悬浮物较少，并保证壳体内为满流时，才允许静电除垢仪水平安装。内磁式水处理器则不然，可任意角度安装，可作为管道的一个部件直接连接在管道中间。除此之外，在静电除垢仪和电子水处理器的四周还需留有一定的供巡视或检修的空间，而内磁式水处理器不需巡视和检修，只要能安装上即可。因此，使用静电除垢仪和电子水处理器占用的面积比内磁式水处理器大。
另外，静电除垢仪和电子水处理器(包括它们的柱状水处理器，高压发生器或高频发生器)的安装位置距离较大容量电器(>2OKW)的距离至少为5-6m, 如无法满足时，则在它们之间应设屏蔽罩和良好的接地装置。内磁式水处理器由于产品已考虑了磁屏蔽的问题，产品行业标准要求其外壳漏磁磁感应强度≤2MT(MT系磁感应强度单位，T即tesla，1MT=106Wb/m2), 故不受与其它用电设备或仪器距离的约束。
3. 选设备需结合使用单位的管理水平
静电除垢仪和电子水处理器带有电源及电子线路部分，故应设专人巡视检查。对于电子水处理器，在使用过程中还需定期保养清洗电极，使用5年后阳极(发射极)表面必须重新喷涂保护膜后才能使用。因此，使用静电除垢仪和电子水处理器的单位要有一定的维修和管理能力。而内磁式水处理器有点“傻瓜”的味道，安装后只要管内未被大的杂物堵塞(如手套、棉纱、木棍等),一般不需人值守与检修，特别适用于维修力量薄弱的单位。
4. 重视设备的内在质量
静电除垢仪是一个圆柱形装置，其中心装有一个金属芯棒作为阳极， 芯棒外裹有塑料或尼龙等高分子材料的绝缘层，壳体为阴极，由镀锌无缝钢管制成。阴、阳两极上通以直流高压电,被处理的水从芯棒与壳体之间的高压静电场通过。衡量静电除垢仪的质量从两个方面,一是其阴阳极之间静电场的强度是否满足防垢除垢的要求,二是阳极芯棒外的绝缘层和阴极的接地是否良好,以避免触电事故的发生。
电子水处理器的中心装有一个涂上保护膜的金属网状发射极,有的外面包以由高分子材料,玻璃或陶瓷等组成的介质层,由镀锌无缝钢管组成的壳体实为接收极。整个水处理器就好比是个电容器，有自己固有的等效阻抗值。一台成功的电子水处理器不仅组成它及高频发生器的电子器件都要经过筛选，而且高频发生器的功率要与水处理器(换能器)相匹配。高频发生器的功率偏小，就无法驱动水处理器(换能器)产生处理效果。
关于内磁式水处理器，建设部已着手制订了行业标准。对于产品外观、介质温度、产品的磁学性能(包括处理器中心最大磁强和外壳 漏磁磁强等)以及抗内压等都有明确的规定，对其产品质量已经比较容易衡量。
5. 在设计时注意设备在系统中的连接方式
要保证静电除垢仪和电子水处理器的处理效果，在水通过两种设备时必须有一定的停留时间，并且当实际使用水量在设备的额定处理水量的20-30%范围内上下浮动时，一般不影响处理效果。因此，该两种设备可装在两台并联水泵或换热器等的出水干管上，但当循环水和补充水分开流入系统时，则在循环水和补充水管道上需分别设置静电除垢仪或电子水处理器。
内磁式水处理器产生防除垢作用是基于通过它的水在垂直方向切割了磁力线，对流过它的水有一个流速要求，最慢不能低于1.5m/s, 且流速越快越好。故在选内磁式水处理器时一定要在设备的流量范围内选，不要选过大规格的设备。在具体使用场合，不要两台、三台水泵或加热器合用一台内磁式水处理器，以防在每台水泵或水加热器单独使用时，设备内因流速达不到1.5m/s而影响处理效果。
另外，静电除垢仪和电子水处理器安装在系统中时，考虑到发生故障的可能以及检修清洗的需要，应设旁通管路，而内磁式水处理器可以不设。
掌握了以上几个环节，我们就不难选择好既适合于使用场合，系统水质，管理水平，质量又较好的水质防垢除垢设备，以保证水系统良好的防除垢效果。
二、设备的运行
1. 设备的检查与维修
静电除垢仪和电子水处理器安装完毕开始使用后，要勤检查其工作状态。因为无论是静电除垢仪还是电子水处理器其防垢除垢作用都是一定时段累积作用的结果，平时缺少检查，等发现结垢时再去分析原因，就会分辨不清是设备质量问题还是设备因故障根本就没有运行。静电除垢仪和电子水处理器在使用过程中还应注意定期保养清洗电极，一般静电除垢仪一年清洗一到二次阳极，电子水处理器清洗二至四次发射极。电子水处理器在持续使用5年后，发射极表面必须重新喷涂保护膜后才能使用。
内磁式水处理器虽然没有经常性的检查与维护，但在开始使用后的第一次系统检修时，也应打开检查水处理器内部有没有大的东西堵塞，拆开管道检查结垢的情况，以供分析防垢除垢的效果和系统改进时参考。
2. 静电除垢仪和电子水处理器应与系统同步运行
静电除垢仪和电子水处理器在投入使用后，应与水系统同步运行。系统运转，设备就开，系统停转，设备就关。尤其对于大流量大功率的设备，其高压发生器或高频发生器的发热量较大更应如此。以便延长设备使用寿命，减少故障率。另外，高压发生器和高频发生器应安置在背水和通风的地方，以防止潮湿，洒入水发生短路或元器件过热烧毁，导致故障。
3. 合理选择电子水处理器的高频频率值
一般电子水处理器高频发生器的频率值是可调的，不同水质其最佳防垢除垢效果的频率范围可通过试验确定。因此，用户可根据不同地区的不同水质，请设备生产厂选择高频频率值，使电子水处理器的防垢除垢处于最佳状态。
4. 重视排污
无论是安装静电除垢仪，电子水处理器，还是使用内磁式水处理器的水系统，都要做好排污这一环节。对于循环冷却水系统，可进行连续排污，连续排污的量控制在循环水量的0.5-1.0%左右。若是新安装的水系统或已完全除垢的系统，也可采用每一至二周排污一次的方法。刚装上防除垢设备的旧的热水器或锅炉系统，在除垢期间至少每天一至二次排污，每次排污10min左右。除完垢后，才能适当减少排污次数与排污量。
5. 采用与投加缓蚀剂相结合的缓蚀方法
静电除垢仪和电子水处理器对水质有明显的防垢除垢作用，同时也有良好的缓蚀功效。其缓蚀能力比采用加药法化学缓蚀略低，但比不采用任何缓蚀方法要好得多。故在一般水系统内不考虑再采用其它缓蚀方法，而对一些对缓蚀要求较高的系统可以同时添加适量的缓蚀剂就能获得满意效果。在一些季节性间断使用的水系统中（如空调循环水系统），在停机前两周适当投加一些缓蚀剂随机运行，以利于在系统内壁生成保护膜减少系统停止运行阶段设备与管道的腐蚀。
内磁式水处理的缓蚀功能也是肯定的。有资料表明，在已经发生电化学腐蚀水管内流出铁锈色红水的情况下，在管系中装上内磁式水处理器一百多小时后，管内水的颜色能逐渐变浅，并能析出细微的铁锈颗粒沉淀下来。
结语
世界上的事情从来没有绝对的。对于静电除垢仪、电子水处理器和内磁式水处理器也一样。水系统在未采用任何措施前，循环过程中结垢严重，在使用三种设备后，能明显减轻结垢的产生，却并不能绝对不结垢。据介绍在使用三种设备后，只要设备性能好，使用得法，其防垢除垢的有效率为95%，管道内的生锈速度降低到原来的十分之一。与大型循环冷却水系统采用投加阻垢缓蚀剂和杀微生物剂相比，在操作和管理上具有明显的优势,故比较适合于中、小型水系统中使用。