高压静电水处理设备在氯碱行业中的应用

1高压静电水处理设备在氯碱行业中的应用李胜浙江巨化股份有限公司电化厂摘要：氯碱行业目前普遍采用加药的方法进行水处理，本文就新型水处理设备高压静电水处理器在氯碱厂循环水装置中的应用进行了探索，并将应用情况进行了效果验证。关键词：水处理；高压静电水处理器；氯碱行业氯碱企业生产中，存在各种各样的化学反应过程以及相变降温过程，放热的化学反应或相变降温过程需要用冷却介质将热量移走，以保证反应进程或相变完成，冷却介质一般选用清洁易得且比热容大的水，故氯碱企业设置了大量的循环水装置。为降温需要，公用工程中设置有冷冻站，为其配套的循环水装置是氯碱企业最普遍的循环水装置，水循环量从根据制冷规模大小不等。一、冷冻站循环水装置情况介绍：电化厂某车间冷冻装置为氨制冷系统，循环水装置水循环量为1200m3/h。系统中使用循环水的设备为氨冷凝器，其作用是用循环冷却水将气氨冷凝为液氨。吸收气氨热量的冷却水经凉水塔降温回到水池，通过循环水泵加压，冷却水进入氨冷凝器与气氨进行热交换，如此循环往复。如图所示2液氨氨冷凝器凉水塔循环水池直排水新鲜补充水气氨因氨冷凝器总换热面积是定值，气氨系统的压力及气氨的液化量主要与循环水温及循环水量有关，对运行一定时间后的氨冷凝器，因设备结垢，换热效果变差，在负荷不变或增加的情况下，为保证气氨系统的压力及气氨的液化量，需增加循环水量或降低循环水温度。特别是夏季，气温高，凉水塔降温能力有限，通过增加循环水量仍不能满足生产要求，只能通过直接补充低温新鲜水来降低氨系统压力、保证气氨液化量，保证制冷效率。07年冷冻新鲜水消耗情况如下表所示：单位：吨1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月102608266115841112816908354241035707703634838379146223519216从表中可以看出，正常情况下每月的新鲜水量消耗为1万吨左右，主要消耗为冷冻岗位机泵直接消耗以及凉水塔蒸发补水。气温较高时增开机泵，同时凉水塔蒸发量增加，此时水量增加至3.5万左右。高温季节时，直接补充温度较低的新鲜水，并直排高温回水，气温最3高的7月份，1个月就消耗了10万多吨新鲜水。因排水量大，所以在水处理上若进行化学加药会造成大量药剂成份流失，同时排入水体会造成污染。既造成水处理失效又造成环境污染，得不偿失。故需寻求新型有效的水处理方法。经调研了解，与有关厂家进行了接触，将高压静电水处理器作为氨制冷系统循环水装置的水处理方案，于07年9月初完成安装并投入使用。二、高压静电水处理器的组成及原理1、组成结构高压静电水处理器是一种水处理设备，主要由探头和电控箱组成。电控箱将380V的交流电变换为18000V以上的直流电，使插入水中的探头周围产生一个高压静电场，以维持对水的持续处理。2、阻垢原理按照水分子具有极性的特性，自然状态下的水分子是无序排列的，但在高压静电场中，水分子发生有规则的排列。利用这一原理和设备，可将水体中的阳离子（Ca2+、Mg2+）、阴离子（Cl-和SO42-）包围起来，阻止其化学反应的发生，并且在水分子和设备间形成电位差，束缚离子向设备聚集的能力，起到阻止结垢的作用。3、除垢原理在高压静电场中水垢分子间的电子结合力被破坏，改变了其晶体结构，促使其疏松，并加大水分子的偶极距，增强与盐类分子的水合能力，使水垢逐渐剥蚀、脱落。4、防腐蚀原理4在高压静电场的作用下，水体中还能生成一定量的臭氧（O3），臭氧具有很强的氧化能力，能在设备内壁生成Fe3O4致密保护膜，起到保护层作用，延缓设备的腐蚀。5、高压静电水处理器的杀菌原理在高压静电场的作用下，水体生成的臭氧还具有很强的杀灭微生物的作用，能迅速杀灭微生物，高压静电场还改变了水中衍生的细菌和藻类的生物场，抑制其代谢，在这些综合作用下，能迅速有效地杀灭水体中的微生物。三、应用效果1、在每年大修氨冷凝器拆开检查时，水侧管程结垢严重，特别是实施两年一次大修后，结垢更严重，须请专业清洗公司进行清洗。如类似氨冷凝器的一台换热设备运行5个月不到时管板照片如下图所示：5而安装了高压静电处理器两个后，07年10月底氨冷凝器检查发现管程无明显结垢，且管板光洁。如下图刚拆下封头时的情况：2、氨冷凝器进出水温差：查历史数据，投用前进出氨冷凝器冷却水温差在4~5℃。投用后温差在5~8℃。3、水耗比较：07年7月份消耗水量为103570吨，08年为35859吨，同比下降了67711吨。四、效益评价从设备结垢情况来看，高压静电水处理器除垢效果明显，运行数据上也显示提高了设备的换热效率。61、使用高压静电水处理器后，氨冷凝器的换热冷却水进出口温差逐渐从4℃左右上升至7℃左右，液氨冷凝温度降低1℃左右，按每下降1℃，冰机耗电量下降3.1﹪计算，氨系统冰机全年用电量为640万kwh，电价按0.45元kwh计，年可节约电费：640×3.1﹪×0.45=8.9（万元/年）2、使用高压静电水处理器后，在高温季节，氨循环水系统至少可以节约用水10万吨左右，按水价0.75元/吨计，年可节约费用10×0.75=7.5（万元/年）3、使用高压静电水处理器后，可年节约氨冷凝器的清洗费用，按每台每年1万元计，共3台，可节约清洗费3万元/年。4、高压静电水处理器运行费用为每小时耗电40W，年运行费用极低，可忽略不计。五、结论高压静电水处理器在循环水的装置上安装使用后阻垢、除垢效果明显，有效提高了设备的换热效果，节约了大量水资源，又不产生污染排放物，同时设备属免维护型，不需类似加药装置一样配备加药泵及贮槽等，仅消耗清洁的电能，运行成本管理成本低（单台耗电10瓦，无需专人管理），达到节能减排的目的，相比较加药装置无水体环境污染问题，值得在化工行业特别是氯碱行业中推广使用。