高壓靜電水處理設(shè)備在氯堿行業(yè)中的應(yīng)用
摘 要： 氯堿行業(yè)目前普遍采用加藥的方法進行水處理，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)用進行了探索，并將應(yīng)用情況進行了效果驗證。
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，冷卻水進入氨冷凝器與氣氨進行熱交換，如此循環(huán)往復(fù)。如圖所示：
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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)，對運行一定時間后的氨冷凝器，因設(shè)備結(jié)垢，換熱效果變差，在負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：單位：噸
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1 月
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2月
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3月
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4月
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5月
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6月
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7月
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8月
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9月
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10月
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11月
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12月
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10260
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8266
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11584
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11128
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16908
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35424
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103570
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77036
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34838
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37914
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62235
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19216
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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泵直接消耗以及涼水塔蒸發(fā)補水。氣溫較高時增開機泵，同時涼水塔蒸發(fā)量增加，此時水量增加至3.5萬左右。高溫季節(jié)時，直接補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行化學(xué)加藥會造成大量藥劑成份流失，同時排入水體會造成污染。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)生一個高壓靜電場，以維持對水的持續(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
在高壓靜電場的作用下，水體中還能生成一定量的臭氧（O3），臭氧具有很強的氧化能力，能在設(shè)備內(nèi)壁生成Fe3O4致密保護膜，起到保護層作用，延緩設(shè)備的腐蝕。
5、高壓靜電水處理器的殺菌原理
在高壓靜電場的作用下，水體生成的臭氧還具有很強的殺滅微生物的作用，能迅速殺滅微生物，高壓靜電場還改變了水中衍生的細菌和藻類的生物場，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，水側(cè)管程結(jié)垢嚴重，特別是實施兩年一次大修后，結(jié)垢更嚴重，須請專業(yè)清洗公司進行清洗。如類似氨冷凝器的一臺換熱設(shè)備運行5個月不到時管板照片如下圖所示：
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而安裝了高壓靜電處理器兩個后，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的情況：
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2、氨冷凝器進出水溫差：
查歷史數(shù)據(jù)，投用前進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、效益評價
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℃，冰機耗電量下降3.1﹪計算，氨系統(tǒng)冰機全年用電量為640萬kwh，電價按0.45元kwh計，年可節(jié)約電費：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0.75元/噸計，年可節(jié)約費用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用，按每臺每年1萬元計，共3臺，可節(jié)約清洗費3萬元/年。
4、高壓靜電水處理器運行費用為每小時耗電40W，年運行費用極低，可忽略不計。
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，同時設(shè)備屬免維護型，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，運行成本管理成本低（單臺耗電10瓦，無需專人管理），達到節(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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