超声波防垢技术在循环冷却水系统的研究与实践

　　0 引言

　　结垢是循环水处理面临的主要问题之一。泥垢、盐垢及污垢沉积物附着在换热设备的传热面上,不仅会影响传热,降低换热设备的热效率,而且会增大系统的阻力,使生产的能耗增加。另外,结垢会造成垢下腐蚀,严重的可导致换热设备腐蚀穿孔,使换热设备损坏。普通敞开式净环水系统,泥垢的形成是由于水中悬浮物的沉积所致,采用旁滤可以解决;盐垢是由于水中溶解固体特别是碳酸盐沉积物所致,是造成换热设备热效率降低的主要因素,是阻垢防垢除垢的重点对象;由于循环水水温,补水、空气带入系统的污物,人为添加的阻垢缓蚀低磷药剂配方,使系统的菌、藻繁殖,细菌、藻类及其分泌物和代谢物均能形成污垢,沉积在换热设备及管路上,造成软垢并在垢下腐蚀设备及管路。超声波阻垢防垢除垢技术是近年来发展起来的一种新技术,因实践中人们习惯上称之谓超声波防垢技术,所以本文一般简称“超声波防垢技术”。超声波防垢技术其阻垢防垢除垢及杀菌灭藻效果好,自动化程度高,工作可靠,运行费用低,不污染环境,被广泛应用于电力、冶金、化工、轻工等诸行业。

　　包钢公司循环水系统多,循环水量大,浓缩倍数低(仅为1.5),阻垢缓蚀杀菌灭藻绝大多数采用投加化学药剂来实现。造成公司每年投加的此类化学药剂费用高达近千万元,不仅运行药剂费用高,而且低磷配方及锌盐、鉻盐配方污染水体。更何况循环冷却水系统浓缩倍数低,新水补充量必然要增加,使公司吨钢取水徘徊在7m³左右。

　　从包钢公司应用超声波防垢技术的案例来看,2005年1月炼铁厂5#高炉的高压净环水热风阀主管上安装了1台超声波防垢器,多年来的运行实践证明防垢效果很好。2007年底炼铁厂新建的综合料场除尘器循环冷却水系统中安装了4台CF型超声波防垢器,投入运行以来防垢效果显著,使循环水系统运行的浓缩倍数保持在3左右,节约补充水量近50%。运行费用是投加化学药剂的1/15。不仅阻垢效果好,而且运行费用低,无需专人操作,无污染物排放。若包钢公司在净环水系统逐步采用超声波防垢技术,系统浓缩倍数控制在2.5左右,可取得节约新水30%的效果,使包钢公司吨钢取水降低到6m3左右的冶金行业较好水平,必将带来较大的经济效益和环保效益。对促进包钢公司发展循环经济,降低药价费用,节约黄河新水,实现绿色包钢意义较大。

　　1 超声波防垢机理

　　超声波在介质中传播时,会使媒质产生空化效应,高速微涡、振荡性剪切、冲击作用等。在媒质中产生一系列的物理和化学效应,工作机理如图1。

　　1.1 空化效应