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量子技术在循环水高浓缩倍数运行中的应用研究
作者:管理员    发布于:2013-09-30 14:55:16    文字:【】【】【

量子技术在循环水高浓缩倍数运行中的应用研究

 

金德浩

中石化股份天津分公司天津300271

摘要 高浓缩倍数运行是循环水系统的发展趋势阻垢控制已成为高浓缩倍数运行的关键点和难点通过采用量子技术产品———量子水处理器以循环水作载体进行量子水处理器存储的超微振动波的传输提高循环水的活性增加钙容忍能力促进碳酸钙晶体的晶格畸变进而提升循环水系统的阻垢效果为循环水处理提供了一条新的技术思路和途径

 

中图分类号 TQ085+.1 文献标识码 文章编号 1005-829X201003-0068-04

Abstract Running with high concentration cycle is the development trend 

of circulating water systems and scale inhibition control has been the sticking and difficult points of running with 

high concentration cycle. The transmission of ultra-oscillation wave stored in the quantum ring has been carried 

through by taking circulating water as carrier so as

to improve the activity of circulating water enhance the 

calcium acceptant capacity and expedite the crystal lattice

aberration of calcium carbonate crystal. The scale inhibition 

efficiency of the circulating water system is thus increased.

This provides a new technical concept and approach for 

circulating water treatment.

Key words 

quantum ring ultra-oscillation wave concentration cycle 

running in series

 

量子水处理器是近年来引入国内的一项新技术产品该技术产品主要是借助于以量子物理学理论为基础的生物信息技术针对水中的钙铁等特征物质开发出能够改变其物理特征的超精微振动波以水作载体进行振波能量的传输使超精微振动波在整个工业水管网系统中发挥阻垢除锈杀菌灭藻等作用中石化股份天津分公司化工部共有套循环水系统———动力站循环水系统循环量t/h和水汽车间循环水系统0.05 t/h),为持续推进节水减排并解决小循环水系统低负荷运行工况下的补锌缓蚀控制难题实施了大小循环水系统串级利用工艺即以大循环水系统的排水作为小循环水系统的补充水项目实施后取得了较好的节水和水质控制效果但随着动力站大循环水系统的浓缩倍数逐步提高至4.5 以上循环水系统各项水质指标已处于有水处理方案的上限对采用其排水作补水的水汽车间小循环水系统的稳定运行尤其是阻垢控制造成了较大压力由于水汽循环水系统不具备加酸水质自动化控制等设施因此如何在不加酸的条件下提高水汽循环水系统的阻垢控制效果确保系统在高浓缩倍数下稳定运行成为我们面对的一项新课题为此结合公司科研项目进行了量子水处理器提高循环水高浓缩倍数运行工况下的阻垢控制效果可行性研究利用量子流体处理技术解决循环水高浓缩倍数运行造成的污垢沉积难题尝试利用微观物理学技术提高循环水的浓缩倍数而无需再额外加酸最终在确保水质运行质量的基础上实现节水减排

 

    1水汽车间循环水系统及串级利用方案

    水汽循环水系统平均循环水量500 t/h保有水量500m3供水温差6换热器材质为碳钢在使用动力站循环水排污水之前由于其装置负荷低系统容积大冬季防冻排凝补充冷凝液等原因造成浓缩倍数较低再加上使用的是以膦羧酸为主的全有机配方要求在碱性条件下运行因此其循环水水质具有腐蚀倾向装置换热器出现了不同程度的腐蚀现象为此在原有配方下采用补锌缓蚀运行方案而由于采用人工投加补锌剂方式且循环水水质在运行中又不断地变化所以投加量不容易控制结果多次出现磷酸锌析出使循环水变成白色的现象虽然制订了一些提高浓缩倍数的措施但效果不明显腐蚀现象还是存在为解决腐蚀问题并进一步推进节水减排实施了串联运行方案即动力站循环水高浓缩排放水部分作水汽循环水补水使水汽车间循环水浓缩倍数一下上升很多腐蚀倾向大幅度减小装置的腐蚀现象明显地改善 但随之出现的是水质的结垢倾向加强钙硬+碱度有时超过1 200 mg/L系统沉积速率有超标情况200778月的沉积速率达到了16.2 mcm 21 mcm都超过了控制指标<15 mcm 的要求通过对垢样进行分析主要成分是碳酸钙垢这主要是由于实施串联运行方案循环水系统的运行水质已接近传统水处理方案的上限只有进一步提高钙硬+碱度的容忍度才能保证循环水系统高浓缩倍数运行工况下的水质安全进而实现节水减排

 

    2污垢的危害

    污垢沉积除了大家熟知的影响水冷器的换热效果外最大的危害就是垢下腐蚀在沉积物下面形成的缝隙区的溶液中氧要得到补充是非常困难的而缝隙外的金属表面上的溶液氧的供应很充分因而缝隙外是富氧区———阴极而缝隙内则是贫氧区———阳极缝隙区形成的氧浓差电池造成腐蚀部位在缝隙之内或在沉积物下面缝隙腐蚀的产生要有两个条件一个是有危害性阴离子如氯离子二是要有滞留缝隙而动力站来的排污水中的氯离子质量浓度最高可达到450 mg/L如果产生垢下腐蚀无论是不锈钢还是碳钢设备都将造成腐蚀损坏而在这种高碱度硬度高氯条件下采用化学法水处理受到了明显的局限

 

    3采用量子水处理器进行循环水阻垢控制的可行性分析

    量子水处理器在阻垢缓蚀上有化学法所无法比拟的优点只要水能够达到的地方都能够进行处理特别是化学法无法很好处理的一些高温设备和水流死角而量子水处理器的阻垢缓蚀性能好坏只与它定制的振动波有关系水质本身对处理效果的影响并不大所以对水汽车间高碱度高硬度循环水的阻垢缓蚀处理可以尝试使用量子水处理器量子水处理器由特种合成材料硅和铝等组成是一种在亚原子级能够稳定储存和记忆及释放量子信息超精微振动波的高科技产品德国IAB公司利用LPL 激光振动技术将超精微振动波刻录到量子水处理器中在量子水处理器安装于管道上的瞬间超精微振动波即被持续恒量地释放出来透过管壁传入水中水接纳这种振动波并将其按水流方向传播开其速度远远高于水本身的流速就连管路中很少流动的死角也被载上这种振动波在振动波的作用下水的活性得到极大加强大的水分子团变成小的分子团甚至单个的水分子溶解和包含垢的能力增强对已形成的锈/垢进行分化瓦解同时超精微振动波作用于水中的钙镁等相关物质使其物理特征发生改变比如碳酸钙晶体的微观结构从针晶状比表面积大容易吸附成团形成致密的硬垢变为圆球状比表面积小晶体之间不容易吸附),在有水流的情况下被带走在静态的水中呈软絮状沉淀于容器底部而不易板结成硬垢新安装的管道不会结硬垢生锈或长菌藻旧管道中的原有锈蚀老垢等也逐步溶解消除并最终在管道内壁形成保护性氧化层管道内壁不再出现腐蚀通过以上对量子水处理器作用原理的分析 其功能特性比较适合处理水汽车间高碱度高硬度循环水

 

    4量子水处理器在水汽循环水系统的应用方案

 

    4.1 量子水处理器的选择与安装

    根据循环水流量出口管径大小水质特性定制DN500 mm有效控制流量800 m3/h 的量子水处理器安装在循环水出口总管线上 同时距离水泵电机及有电磁辐射的设备至少1.5m以上

 

    4.2 浓缩倍数的控制

    试验期前浓缩倍数设定保持在左右 为了防止浓缩倍数上升太高车间用种方法保证稳定的浓缩倍数

    (1通过用动力站来的循环水排污水与富裕凝液或新鲜水勾兑作水汽车间循环水的补充水保持稳定的浓缩倍数

    (2全部使用动力站排污水作补水同时加大排污量

 

    4.3 效果评定方法

    4.3.1 监测换热器法评价量子水处理器阻垢效果

    污垢沉积速率表示水冷器换热面上污垢的增长速度由于水冷器在运行期间无法测定所以常用监测换热器测定污垢沉积速度以单位时间单位面积上污垢附着的质量来表示由该法测得的污垢沉积速率能够从一个角度定量地评定系统的传热效果

    4.3.2 腐蚀挂片试管失重法测定腐蚀率

    试管试片清洗处理后测出试管的失重根据试片的表面积实验时间材质比重等计算出年腐蚀深度即腐蚀速率

    4.3.3 钙离子浓度法评价结垢情况

    通过测定补充水和循环冷却水钙离子的浓度并根据循环水运行浓缩倍数考察循环水中钙离子的浓度是否按浓缩倍数成比例地增加来判断循环水系统中的结垢情况如果循环水中的钙离子浓度没有按浓缩倍数计算的那样增加而是小于该计算值则此时冷却水系统中可能会产生结垢或钙盐沉积反之则冷却水系统中不会产生结垢或钙盐沉积

 

    5数据对比分析

 

    5.1 沉积速率对比

    对使用量子水处理器前的20079月和20084月以及使用后的200947月期间系统的沉积速率进行了对比见表1

 

使用前

使用后

浓缩倍数

沉积速率/mcm

浓缩倍数

沉积速率/mcm

4.7

16.2

5.0

6.38

5.0

20.8

5.4

8.58

4.7

16.5

5.1

14.8

4.75

4.67

选取的是20079月和20084月沉积速率超标时的浓缩倍数

 

    试验期间对比以往超标的沉积速率和浓缩倍数20097月使用量子水处理器后在相同甚至更高的浓缩倍数下沉积速率没有超标符合15 mcm 的规定且都低于以往沉积速率数据

 

    5.2 钙容忍能力同步比较

对没有经过量子水处理器处理的动力站循环水与经过量子水处理器处理的水汽车间的沉积速率进行对比见图12

 

 

    从图1可以看出未加环的动力站循环水钙离子浓度随着浓缩倍数的增加而降低说明碳酸钙等结晶析出而附着在换热设备上而不是以碳酸钙结晶颗粒或者游离钙离子形式存在浓缩倍数约4.74时是钙离子浓度下降拐点浓缩倍数达到5.20钙离子浓度比浓缩倍数4.74 时降低很多即药剂的容忍钙离子能力在140 mg/L 以内 以钙离子计),浓缩倍数约在4.5—4.7 左右如果再提升就会出现结垢而图中加环的水汽车间循环水小芳烃循环水最高容忍钙离子到190.92 mg/L相应浓缩倍数5.91),之后以此为拐点随着浓缩倍数的提高而逐步下降因此经过量子水处理器处理之后的循环水在不改变现有配方的情况下钙离子容忍度提高36%浓缩倍数可安全提高25%浓缩倍数由4.7 提高到6.0)。

 

    6结论

    (1采用量子水处理器处理循环系统后沉积速率腐蚀速率达到循环水水质控制标准阻垢能力在原有基础上提高36%浓缩倍数可提高至6.0

    (2循环水监测视镜无明显沉积视镜透亮且现场水冷器进出水压差稳定

    (3节约新鲜水用量50%200946月平均新鲜水单耗以单位循环水量计8.8t/kt200846月平均新鲜水单耗15.11 t/kt

 

    7存在的问题及建议

    (1)、量子水处理器安装位置的选择要合适正确不宜留有缝隙根据量子水处理器的作用原理在管道上安装时要注意标记不宜与管道留有空隙由于量子水处理器是以超精微振动波的形式透过管壁传入水中因此子管通环安装时要紧贴设备管壁不得留有缝隙如尺寸存在偏差留有缝隙需要在缝隙处垫加材料以确保效果另外还要防止其他电磁场干扰对于安装位置附近存在大型电器设备的要尽量保持距离在12 m 以上 或进行电磁场强度测量以确定是否适合安装防止强电磁场干扰影响经验交流动力站循环水浓缩倍数与钙离子浓度关系水汽循环水浓缩倍数与钙离子浓度关系沉积速率对比来源丰富价格低廉试验中废水实际耗铁量约160g/m3铝屑50g/m3按每吨铁屑1200铝屑6000 元计算铁屑耗费约0.20/m3 铝屑约0.3/m3电消耗约0.3/m3在生产性运行中处理费用约为0.8/m3

    (2)、结论

     a内电解的最佳工艺参数废水进柱反应时间为60min柱中V:VV112超声波降解35min曝气时间5min

     b内电解-超声波组合工艺对活性染料废水的处理效果明显高于传统铁屑法 CODCr和色度去除率分别高21.7%10.3%

     c采用内电解-超声波组合工艺处理活性染色废水运行费用低具有以废治废节能减排的良好社会效益

脚注信息
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