電子除垢器在循環(huán)水系統(tǒng)中的應用效果分析

周小平，許新芳，馮好收，仇模偉

（多氟多化工股份有限公司，河南焦作454191）

1 實施車間簡介

無水氫氟酸生產(chǎn)過程中，反應爐內(nèi)生成夾帶雜質(zhì)的粗氫氟酸氣體，需要經(jīng)過洗滌、冷卻、冷凝、精餾、脫氣得到無水氫氟酸產(chǎn)品［1］。生產(chǎn)設備中冷卻器使用冷卻水、冷凝器使用冷媒水保持生產(chǎn)所需要的溫度，冷凍機設備運行情況直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量。

其中車間涼水塔循環(huán)用水來自露天水池，該水池為車間主要蓄水池，循環(huán)利用生產(chǎn)過程中可以回收的水。水池內(nèi)雜質(zhì)較多，水質(zhì)較差，往往會導致冷凍機設備及管道內(nèi)結(jié)垢堵塞狀況。如何提高涼水塔循環(huán)水潔凈度，保障冷凍設備連續(xù)正常運轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)連續(xù)運行，對于無水氫氟酸生產(chǎn)車間來說是一個值得認真思考的課題。車間的水平衡演示如圖1所示。

圖1 車間水平衡示意圖

2 電子除垢器項目實施

2.1 電子除垢器簡介

電子除垢器是以電化學的電解原理和極性水分子理論為基礎，通過EDS智能電子除垢技術以純物理設備替代化學加藥模式，能將成垢離子吸附、收集以固體形式取出，用節(jié)能、環(huán)保的方式來管理冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的新技術。

使用電化學的水處理方式，將循環(huán)水中的礦物質(zhì)分離排除，從而達到除垢、防垢、防腐、殺菌、滅藻的功效，整個系統(tǒng)只存在電耗，不產(chǎn)生其他費用［2］。

2.2 設備安裝

2017年6月26日至2017年6月30日，車間完成涼水塔循環(huán)水池電子除垢器設備的安裝，部分循環(huán)水通過電子除垢器，回水至冷卻水塔，對循環(huán)水起到了過濾作用，安裝示意圖見圖2。

圖2 電除垢器安裝演示圖

2.3 實施后除垢效果分析

2.3.1 結(jié)垢的主要成分

車間跟蹤記錄冷凍機運行情況和電子除垢器結(jié)垢情況，實時有效地對電子除垢器過濾出來的結(jié)垢進行清理，清理周期為15 d；同時對清出的結(jié)垢做化驗分析（見表1），主要成分為 CaCO3、Ca（OH）2、Mg（OH）2。

表1 結(jié)垢的主要成分化驗分析 %

水中雜質(zhì)如果不能夠有效去除，會使設備結(jié)水垢，嚴重阻礙管道水流通道，難以清理，影響生產(chǎn)。

2.3.2 結(jié)垢清理

按照要求定期清理結(jié)垢。一般周期為15 d（夏天）。夏天涼水塔蒸發(fā)量較大，補充露天水池的水量較大，水中所含雜質(zhì)較多，因此清理周期相對較短。冬天清理周期相對較長，一般為25 d。

2.3.3 冷卻塔循環(huán)水水質(zhì)跟蹤

為了分析設備效果，分別持續(xù)跟蹤安裝前取樣、安裝后取樣并對涼水塔循環(huán)水的化驗數(shù)據(jù)進行分析，以固含量、硬度、鐵、堿度、鈣+甲基、pH、電導率為主要考察對象，跟蹤分析周期為5個月。表2為循環(huán)水質(zhì)分析表，圖3為水質(zhì)變化情況。由表2、圖3可見，固含量、硬度、鈣+甲基數(shù)據(jù)呈現(xiàn)下降趨勢，因此可判定電子除垢器除垢效果顯著。

表2 循環(huán)水質(zhì)分析表

圖3 水質(zhì)變化情況

表2數(shù)據(jù)顯示，前3個月（2017年7～9月）為夏季，涼水塔循環(huán)水蒸發(fā)量較大，每日補充的露天水池的水較多，涼水塔循環(huán)水池的水混合較多雜質(zhì)，固含量、硬度、鈣+甲基數(shù)據(jù)顯示電子除垢器效果不是特別明顯。隨著天氣逐漸變涼，蒸發(fā)量變小，電子除垢器對涼水塔內(nèi)的循環(huán)水反復除垢，效果逐漸明顯。

3 除垢后效益分析

3.1 有效提高設備的熱交換效率

電子除垢器能夠?qū)⒗鋮s循環(huán)水中的部分雜質(zhì)結(jié)垢過濾出來，有利于冷卻水正常循環(huán)，保證循環(huán)水流量，帶走更多的熱量，提高了設備的熱交換效率，保證了生產(chǎn)設備的溫度要求。

3.2 延長設備使用壽命，節(jié)約用電成本

使用電子除垢器以后，涼水塔水質(zhì)得到改善，冷凍機堵塞頻率降低，減輕了冷凍機在堵塞狀態(tài)下的負荷運轉(zhuǎn)，電壓電流參數(shù)更加合理，間接地節(jié)約耗電量。同時，改善了冷凍機堵塞狀態(tài)下運轉(zhuǎn)狀況，可以延長電機、冷凍機壽命。圖4為持續(xù)跟蹤一個多月的電壓、電流數(shù)值。由圖4可見，電壓和電流均在合理范圍內(nèi)波動，設備運行平穩(wěn)，從而保障了設備的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

圖4 冷凍機電壓電流變化情況

3.3 降低工作量

電子除垢器使循環(huán)水水質(zhì)得到改善，冷凍機堵塞頻率降低，未安裝電子除垢器之前冷凍機因為堵塞必須定期去清理，清理難度比較大。而且清理期間溫度工藝參數(shù)達不到要求，還會影響正常生產(chǎn)。為了保障生產(chǎn)所需以及減輕崗位員工的工作量，經(jīng)過項目改造，加裝電子除垢器后清洗周期延長為原來的2倍。大大降低了崗位工人的工作量，保障了連續(xù)生產(chǎn)的質(zhì)量要求［3］。

3.4 節(jié)能環(huán)保

電子除垢器替代了以往在露天水池添加化學藥物的方法，同時減少循環(huán)水排放量。

1）每桶滅菌藥均價260元，一周平均使用7桶；每桶除垢藥250元，每天使用2桶；則每月所節(jié)約藥物成本：7 280+15 000=22 280（元）。

2）據(jù)統(tǒng)計，使用藥物除垢平均每天需要排放80 t的廢水，一次水單價為0.94元／t，則每月節(jié)約一次水成本為 80×30×0.94=2 256（元）。

一個月的花費共計24 536元，每年花費約29萬元。

此外，廢水的產(chǎn)生不符合環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)要求，處理廢水需要配套設備的運行，又加大了后期相關費用產(chǎn)生。因此，采用電子除垢器還可進一步節(jié)約后期廢水處理的相關費用。

4 總結(jié)

從數(shù)據(jù)對比可以看出，電子除垢器能夠持續(xù)去除涼水塔循環(huán)水雜質(zhì)，解決了冷凍機容易堵塞的現(xiàn)象，減輕崗位員工工作量，達到了預期效果。但其功率較小、數(shù)量較少，加上車間露天水池無遮蓋、車輛過往頻繁，水質(zhì)較差，電子除垢器短期內(nèi)不能夠顯著有效地解決結(jié)垢現(xiàn)象，改善冷卻塔循環(huán)水水質(zhì)。后期車間計劃從源頭治理，對露天水池密封改造，控制其他車間打水水質(zhì)，減少外界帶來的雜質(zhì)，將進一步跟蹤電子除垢器運行情況，逐步解決循環(huán)水水質(zhì)差的問題，保障生產(chǎn)的正常運行。