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循环水电化学EST除垢率设计和技术效果评估

发布时间:2022-08-04 阅读次数:

电化学水处理技术,包含电极技术、设备工艺设计、运行控制技术、浓缩倍数管理、刮垢系统在内的一整套技术,设计和运行全过程遵守“矿物质平衡”。

艾格锡在电化学理论和实践研究,新的水处理理论和实践研究循环水电化学EST、电絮凝技术、电解装置设计等方面,走在了世界前列。

EST的设计和运行,均是在矿物质平衡、离子平衡技术下实现的,突破了传统药剂控制理论,水质在受控”(电流不得过量使用、阳极面积使用严格控制)的状态下,保持了既不结垢又不腐蚀状态。

EST是除垢、腐蚀和菌藻控制一体机,不需要阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学药剂。

EST在全球推广应用22年,EST技术被世界知名的水处理公司、研究机构、高校追踪研究,技术具有确定性。


2021年,EST被世界银行国际金融公司IFC组织的技术团队进行了长达2年的验证,证明是技术可靠的,后被纳入碳减排技术,因其保证了换热器无垢无黏泥清洁运行,减少了能耗,以减少温室气体排放。

请点击下列链接:

https://techemerge.org/news/cutting-edge-sustainable-cooling-innovations-to-be-piloted-in-latin-america/


一、循环水电化学EST设计分析

1、 补水水质分析项目

补水和循环水水质分析项目,包括:总硬度、钙硬度、碱度、pH、氯离子、电导率、浊度、BOD、油、F-、有机物、有机酸等,这些因素共同决定了电极是否适用、技术稳定性、安全性。

关键点:普通的钛电极,水中杂质腐蚀、破坏比较快,比如钛钌铱电极在氟离子水质,3个月即可被破坏,这是电化学选择的前提条件。

2、 电极实用性分析

根据水中杂质种类、浓度以及需要的浓缩倍数(减排率),分析电极是否适用性。钛钌铱电极不属于“水处理电极材料”,只能在特定技术条件下使用,无法在氟离子中安全运行,应“一票否决”;硫酸根浓缩高时,电极破坏严重。

说明:EST采用钛氧化镍电极,氟离子对其没有影响,这就是“水处理电极”的意义所在。

3、 EST选型和水处理技术方案

      针对不同的补水水质,进行选型、浓缩倍数设计、运行控制参数设计、技术风险评估、换热器结垢控制方案等技术方案设计

            EST的选型需要知道循环水量、温差、冷却塔特性、补水数据,以便于进行矿物质平衡计算(市场中大部分公司不掌握该技术)

            EST 配置包括EST选型、仪表配置(电导率、pH)、数据远程管理、浓缩倍数设计等一整套技术,实现了循环水处理数字化、精确化、定量化、简单化、程序化、自动化的全新管理理念,代表了循环水处理技术新的高度。

            除了EST杀菌,艾格锡有专用的高效菌藻控制设备EL-CHL(产生10000ppm有效氯),确保循环水菌藻不滋生。

            EST的选型是在矿物质平衡基础通过计算进行的,并非仅仅根据循环水量和补水水质简单的定性配置。EST一旦配置完成,其循环水处理效果是确定性的。

浓缩倍数设计:需要同时考虑除垢率大小,腐蚀控制技术和菌藻控制技术是否升级,否则浓缩倍数难以提高。

二、浓缩倍数和减排率设计要求

      客户要达到减排目标,就需要提高浓缩倍数,这必然对电化学设备“进出水钙硬度去除值”和“循环水除垢率”两个指标有严格的要求。而实践中,90%的设备进出水钙硬度去除值很低,或者钙硬度干脆没有变化。

      1、设备进出水钙硬度去除值

          “去除值”整体反映了电极技术和设备设计工艺能力水平,是电化学除垢技术实力的外在表现。

          EST钙硬度去除值>15mg/L,这是解决“结垢性因子”的最低设计要求。硬度越高,该去除值越高。

     2、处理水量“旁流比”和除垢量

         一般来说,处理水量越小越好,建议不高于5%。

         除垢量(g/h)=去除值(g/m3)*处理水量(m3/h)

         说明:除垢量(干垢)使用该计算公司得出,而不是通过循环水水质前后对比的变化得出。

     3、循环水除垢率

         循环水除垢率,通过计算设备除垢量(g/h),和进入冷却塔的钙量(g/h)进行比较,计算得出。

        EST循环水电化学除垢率最低设计要求:>30%,实际数据在40-60%之间。

        说明:根据市场反馈的数据,循环水平均除垢率<10%,这就是太多客户“电化学设备感觉不明显”的原因。


三、技术风险评估

      在设计浓缩倍数的同时,需要考虑氯离子、电导率、氟离子、硫酸根、铁离子等指标对普通钛电极的腐蚀问题,一定在安全边界内。

      EST的电极不受这些因素影响,但需要考虑氯离子点腐蚀风险。

      1、循环水除垢率设计要求

      我们会根据EST除垢率设计要求,让钙硬度在安全边界内运行,换热器结垢风险、腐蚀风险同时考虑在内。

      如果循环水钙硬度高达600mg/L以上运行,而碱度在相对高位运行,对应的碳酸钙饱和指数LSI高位运行,结垢风险会比较高,而使用大量浓硫酸会带来腐蚀风险,这就是很多客户系统腐蚀严重的原因-结垢和腐蚀难以平衡。

      2、氯离子高时,电化学阳极面积使用和副反应问题

       当补水氯离子高时,如果采用大面积阳极,则必然会产生大量的氧气、氯气、盐酸、次氯酸根,这些腐蚀性物质会进入循环水系统,导致系统腐蚀性破坏,会产生极大的技术风险,因此,阳极面积的使用受到严格限制。

       对于10000m3/h循环水系统,EST的阳极面积只有极板式设备阳极面积的百分之一,副反应受到严格控制。

四、矿物质平衡计算

      若电化学进出水钙硬度去除值没有变化,除垢率很低,则循环水钙硬度高位运行。若使用大量浓硫酸,一定会破坏循环水矿物质平衡,导致腐蚀和结垢同时发生。

      EST保持了循环水钙硬度低位运行,浓硫酸不用,或者少量使用,维持矿物质平衡。

      说明:不遵守、无法实现“矿物质平衡”的电化学设备运行,后果将会是灾难性的。

五、EST的调试、运行管理控制

EST抛弃了复杂的“中医式”药剂管理,采用对“电流、电压、排水时间”的数字化管理,彻底改变了水处理方式。

EST遵照傻瓜式运行设计理念,皮实耐用,没有易损件,电流不衰减,除垢效率稳定,全自动化运行,远程管理监控。使用方遵守预定运行方案的情况下,甚至水质化验都不需要经常做。

EST采用了多种核心技术,其运行遵守矿物质平衡、离子平衡技术,使得水质处理稳定态(受控的水质,不腐蚀不结垢)


1、EST调试准备工作:对实际的补水水质进行化验分析,确认循环水量和冷却塔温差,计算进入冷却塔的钙量

2、分析循环水水质、判断循环水系统结垢、腐蚀、黏泥状态

3、EST通电开机,对EST进水、出水钙硬度数据进行化验分析,得出“去除值”

4、通过计算,在“去除值”和考虑氯离子点腐蚀条件下,设定运行电流、浓缩倍数、排水时间、pH控制参数

5、EST运行前,不需要化学清洗、预膜,铁离子会迅速下降,不会出现“铁离子飙升”和产生四氧化三铁腐蚀现象

6、循环水钙硬度、碱度、电导率迅速下降,大约2周达到稳定并将保持下去,这是在“恒电流技术”下实现的

7、循环水除垢率在设计水平、循环水钙硬度会达到预期值,计算值和实际值误差5%

8、如果冷却塔填料上有旧垢,在EST运行一周后,肉眼可见旧垢脱落

9、水质外观:水质清澈透亮,浊度<5NTU

10、EST不产生垢泥,排水含垢,但浊度极低,可用于绿化、浇灌


六、EST技术效果评估

      很多客户对电化学技术效果无法评估,不敢购买,其实,技术效果评估是有确定性指标的。

     

1、  水质外观:水质清澈见底,浊度极低,无藻类和黏泥。

2、  钙硬度和碱度:循环水除垢率达到设计要求,即钙硬度从理论高位下降到设计要求区间。

3、  设备进出水钙硬度去除值:设备运行后即可测“去除值” (对应除垢量)

4、  循环水除垢率:达到“30-60%”设计要求(事前会给出大致范围和循环水钙硬度预期值)

5、  异养菌控制:≤1X104 CFU/mL(EST采用臭氧杀菌,传统的“细菌耐药性问题”在EST不存在的)

6、  腐蚀速率:可以做挂片试验,EST挂片腐蚀速率远远好于国标

7、  循环水总铁:<0.2mg/L (补水中不含铁离子情况下)


说明:EST运行后,从不出现铁离子飙升和黑色的四氧化三铁产物


七、案例展示




   

              2020年7月份冷却塔无藻类,水质清澈见底                                  挂片试验:0.001mm/a。

    (地点:江苏,5000m3/h循环水系统)


1、  腐蚀控制:总铁≤0.5mg/L,经常≤0.2mg/L。

2、  换热器控制:硬垢和软垢均得到控制,换热器清洁高效换热。

3、  冷却塔填料:无垢、无黏泥和藻类,填料寿命大幅度延长,减少清洗次数。

4、  循环水系统控制情况:水系统寿命大幅延长。特别是对于老系统,由于不用化学药剂,使用EST安全性更高。

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