电化学循环水除垢机、净化机
2021/1/25
水，是地球上一切生命赖以生存、人类生活和生产活动中不可缺少的重要物质，是不可替代的重要资源。中国改革开放四十年来，随着现代化建设的快速发展，对水资源的需求迅速增长，但供水量却有减无增，且水污染问题日趋严重。我国人口占世界22%，而淡水占有量仅为8%。是世界12个严重贫水国之一。因此，合理利用水资源，节约用水、循环用水、一水多用，不仅可以缓解水资源紧张，解决用水危机、平衡供需矛盾，还可以节省大量的能源消耗。
工业生产中的热交换、制冷和民用中央空调等系统的冷却循环水由于长期的循环重复使用，容易发生水质恶化并产生沉积结垢、设备腐蚀和菌藻滋生等现象，这些现象会导致系统的换热器效率降低、过水断面缩小、水阻增加、通水量减少，能耗增加，严重时还会引发系统异常，设备提前报废，造成企业开支增加、产能下降、停工停产。
良好的治理方案不仅可以让系统平稳运行，保障设备使用效能，延长设备使用寿命、还可以降低能耗、减少费用支出，保护环境，造福子孙后代。因此，如何治理和预防循环水质恶化引发的各种问题，对于企业来说意义重大，要有清醒的认识，应当把它作为生产活动中重要的一环，不可忽视。
电化学水处理技术
电化学水处理技术是一种环境友好型的水处理技术, 它是以电化学基本理论发展而来的一种新型水处理技术。通过向水中施加特定电场，利用水及水中矿物质的特性，电极反应和相关过程，以及直接和间接的氧化还原、凝聚、吸附、降解、协同转化等综合作用，有效去除水中的色度、硬度、重金属、悬浮物、胶体、细菌、藻类硝酸盐等，解决了循环水系统中的结垢、腐蚀、菌藻滋生三大问题， 并且无需向水中投加任何化学药剂，安全易操作、节能降耗、绿色环保。电化学循环水处理技术的研究与应用，取代了投加化学药剂处理循环水的方式，从源头上解决了循环水污染的根本问题，具有极其重要的经济价值和社会价值。
技术原理
除垢防垢：
在电场作用下，水在阴极发生电解反应，生成OH-，见式（1）、式（2）。由阴极反应产生的OH-离子，打破阴极附近溶液中碱度与硬度的平衡，溶液中的HCO3-离子转化为CO32-离子，见式（3）。同时水中的Ca2+、Mg2+等成垢离子在静电引力的作用下向阴极区迁移，分别生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出，见式（4）、式（5）。
（1） O2+2 H2O+4e→4OH-
（2） 2H2O+2e→H2+2OH-
（3） OH-+ HCO3-→CO32-+ H2O
（4） Ca2++CO32-→CaCO3↓
（5） Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓
同时，在电场的作用下，原来沉积在金属表面的CaCO3的结晶形式由坚硬的方解石结构逐渐转变为较为疏松的文石型结构，在系统水流不断的冲刷下更易于剥离脱落，从而达到去除水垢的目的。
杀菌灭藻
在电场的作用下，水中的氯离子会被氧化成氯气、次氯酸、次氯酸根等自由氯组分，见式（6）、式（7）、式（8）。次氯酸为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部，当次氯酸到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使其死亡。
在电化学反应中，通过电解水以及溶解在水中的氧气在电极表面生成一些短寿命的中间产物，即臭氧（式9）、羟基自由基（式10）、过氧化氢（式11）和氧自由基（式12）等，这些强氧化性的物质能使菌藻细胞中的多种成分发生氧化，从而使菌藻产生不可逆的变化而死亡。
（6） 2Cl- -2e→Cl2
（7） Cl-+H2O-2 e→HClO +H+
（8） Cl-+2OH-- 2 e→ClO+ H2O
（9） O2 + 2OH--2e→O3+ H2O
（10） OH- - e→OH0
（11） 2H2O- 2 e→H2O2 + 2H+
（12） H2O -2 e→O0 + 2 H+
防止腐蚀：
一般情况下金属与水发生的反应：
（14）2Fe(OH)2+H2O+1/2O2→Fe(OH)3
(15) 2Fe(OH)3→3H20+Fe2O3
(Fe2O3即红锈，对金属有腐蚀作用)
电场作用下红锈与电子发生的反应：
（3H20+Fe2O3可写成3Fe2O3·nH2O+2e）
(16) 3Fe2O3·nH2O+2e- →2Fe3O4+1/2O2+3nH2O
生成磁性氧化铁（Fe3O4）,
Fe3O4可以使金属表面钝化，并形成一种致密保护膜，有效阻隔金属和水发生反应，防止腐蚀。
电化学循环水除垢机
电化学循环水除垢机是以电化学技术为基础研发的新型循环水处理设备，纯物理方式，不添加任何化学药剂，低碳环保、无污染无排放，可节电节水10-30% 左右。
电化学除垢机主要由控制主机和吸垢器两部分组成，安装简便，无需破坏任何原有设施。使用时将吸垢器放置在冷却塔的集水池内，通过主机向水中施加特定电场，强制水中容易导致结垢发生的钙镁离子等在吸垢器上结晶去除，可有效降低水体硬度、防垢除垢、杀菌灭藻，防止腐蚀。
电化学除垢机外形尺寸
电化学除垢机安装方式
电化学循环水除垢机规格型号
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设备型号 |
适用冷却塔 |
电源输入 |
电源输出 |
功率 |
主机 |
吸垢器 |
|
SLDHX19A-300 |
300RT |
220V/0-3A |
24V/0-20A |
0-500W |
1台 |
1套 |
|
SLDHX19A-500 |
500RT |
220V/0-6A |
24V/0-40A |
0-1000W |
1台 |
2套 |
|
SLDHX19A-800 |
800RT |
220V/0-9A |
24V/0-60A |
0-1500W |
1台 |
3套 |
|
SLDHX19A-1000 |
1000RT |
220V/0-12A |
24V/0-80A |
0-2000W |
1台 |
4套 |
应用范围
工业领域: 电厂、钢厂、水泥厂、石化、电力、制药、食品、造纸、印刷、冶金、煤炭开采、机械加工、制造、工业用空压站、供热等循环水系统，解决结垢、腐蚀、菌藻滋生问题。
民用领域：工厂、酒店、商场、写字楼、机关办公楼等中央空调循环冷却水系统，解决结垢、腐蚀、污泥沉积、菌藻滋生问题。
生活用水：解决小水厂、家用水井水质硬度高、口感差等问题，降低水体总硬度，总碱度和细菌数，保障居民用水干净、卫生。
污水处理：改善沉淀池污泥的沉淀速度，使水质变清澈，降低处理
费用，吸附水中有害金属离子，杀灭水中细菌，保护环境。
水产养殖：高端养殖、水产育苗等场所的水质净化、杀菌。
电化学循环水净化机
电化学循环水净化机是以电化学技术为基础，通过长期不断探索和实践，历经上百次实验研发的新型循环水处理设备，纯物理方式，无需投加化学药剂、设备运行无污染，具有绿色低碳、节能环保之特性，可节电节水10-30%左右。设备安装方便，操作简单，主要用于1000m3以上的大流量循环水系统。
电化学净化机主要由控制主机和净化机两部分组成，采用旁流循环的方式进行处理，使用时将循环水引入净化机内，通过主机向净化机腔体内施加特定电场，强制水中容易导致结垢发生的钙镁离子等在净化机内结晶去除，处理后的水再送回水系统内，循环往复处理，可有效降低水体硬度、防垢除垢、杀菌灭藻，防止腐蚀。
外形尺寸
安装方式
技术参数
设备型号：SLDHX19B-5000
适用流量：1000-5000m3/h
电源输入：220V/0-15A
电源输出：24V/0-120A
设备功率：0-4000W
设备承压：≤0.5MPa
应用范围
工业领域: 电厂、钢厂、水泥厂、石化、电力、制药、食品、造纸、印刷、冶金、煤炭开采、机械加工、制造、工业用空压站、供热等循环水系统，解决结垢、腐蚀、菌藻滋生问题。
民用领域：工厂、酒店、商场、写字楼、机关办公楼等中央空调循环冷却水系统，解决结垢、腐蚀、污泥沉积、菌藻滋生问题。
生活用水：解决小水厂、家用水井水质硬度高、口感差等问题，降低水体总硬度，总碱度和细菌数，保障居民用水干净、卫生。
污水处理：改善沉淀池污泥的沉淀速度，使水质变清澈，降低处理
费用，吸附水中有害金属离子，杀灭水中细菌，保护环境。
水产养殖：高端养殖、水产育苗等场所的水质净化、杀菌。
化学加药法、一般物理法和电化学水处理能效对比
|
项目 |
化学加药法 |
一般物理法 |
电化学水处理 |
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防垢除垢 |
被动式，以防为主，依靠投加含磷类阻垢剂，控制不当易产生磷酸盐钙垢。 |
被动式，以防为主，依靠电磁波作用阻止水垢生成，无法去除 水中成垢因子。 |
主动式，强制水中成垢离子析出结晶并去去除，除垢效果直观可见。 |
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杀菌灭藻 |
投加化学杀菌剂，有毒性、腐蚀性及危险性。 |
杀菌能力有限，需添化学加杀菌灭藻剂。 |
运行时产生次氯酸、臭氧、羟基自由基、过氧化氢和氧自由基强氧化性物质可有效杀灭细菌和促使藻类死亡。 |
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节能降耗 |
趋近温度逐渐提高，热交换效率下降，能耗增加3-6%（无化学药剂处理增加10-20%以上 |
趋近温度逐渐提高，热交换效率下降，能耗增加3-6%（无化学药剂处理增加10-20%以上） |
运行正常稳定，可降低能耗损失3-20%。 |
|
主机酸洗 |
定期酸洗，每年一次或多次 |
定期酸洗，每年一次或多次 |
无需酸洗或减少酸洗次数 |
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环境影响 |
长期投加各类药剂，会对人体和环境造成危害 |
投加杀菌灭藻剂长期使用对人体和环境有危害 |
无害无污染 |
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排放水质 |
含有大量各种化学药剂，对人体和环境有危害，需治理达标才能排放 |
含有杀菌灭藻剂，对水体和环境有污染 |
无害可排放 |
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设备管理 |
需专人管理设备和危险化学药剂的存储使用。 |
需专业人员定期巡检维护。 |
无需专人管理。 |
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经济效益 |
水费、电费、药剂费用支出增加，需酸洗，设备风险较高，影响主机运行效率、机组寿命缩短或可导致停产造成产能损失。 |
水费、电费支出增加，需酸洗，设备风险较高，影响主机运行效率、机组寿命缩短或可导致停产造成产能损失。 |
省水省电，延长设备使用寿命，大幅减少各项费用支出。 |
电化学循环水处理技术特色
环保：无需使用化学药剂，无污染
智能：根据水质情况自动调节，无需专人值守
便利：安装简便，无需改变原有管路即可投入运行
直观：强力吸附和去除水中成垢离子，效果直观可见
节电：提高系统换热效率，避免能耗增加，减少电费支出
节水：去除水中结垢因子，提高水的利用率，减少水费支出
安全：无需使用化学药剂清洗，避免化学清洗导致设备腐蚀损坏
水垢厚度热交换效率和能耗变化关系
|
水垢厚度 （mm） |
热交换程度 （BTU/ft2/。F） |
换热损失 （%） |
增加能耗量 （%） |
|
0 |
92.77 |
0 |
0 |
|
0.3 |
73.68 |
21 |
10 |
|
0.6 |
61.12 |
34 |
20 |
|
0.9 |
52.20 |
44 |
31 |
|
1.2 |
45.60 |
56 |
42 |
|
1.6 |
39.52 |
67 |
53 |
|
资料来源：美国制冷界科学机构 Philip Kotz Clean System Approach to Air Conditioning Heating Piping Air ConditioningJournal |
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例：500RT R22冷媒，主机运行参数变化
|
冷凝趋近温度上升0℃运行参数 |
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|
蒸发器 |
冷凝器 |
压缩机 |
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|
制冷量 |
1759KW |
功 率 |
2098KW |
功 率 |
339W |
|
温 度 |
0.00℃ |
温 度 |
35.00℃ |
吐出温度 |
66.94℃ |
|
过热度 |
7.00K |
过冷度 |
5.00K |
COP |
5.19 |
|
冷凝趋近温度上升5℃运行参数 |
|||||
|
蒸发器 |
冷凝器 |
压缩机 |
|||
|
制冷量 |
1759KW |
功 率 |
2175KW |
功 率 |
398W |
|
温 度 |
0.00℃ |
温 度 |
40.00℃ |
吐出温度 |
74.81℃ |
|
过热度 |
7.00K |
过冷度 |
5.00K |
COP |
4.42 |
|
冷凝趋近温度上升14℃运行参数 |
|||||
|
蒸发器 |
冷凝器 |
压缩机 |
|||
|
制冷量 |
1759KW |
功 率 |
2273KW |
功 率 |
514W |
|
温 度 |
0.00℃ |
温 度 |
49.00℃ |
吐出温度 |
88.67℃ |
|
过热度 |
7.00K |
过冷度 |
5.00K |
COP |
3.42 |
|
相同制冷条件下，500RT主机冷凝趋近温度上升和能耗变化
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|
冷凝趋近温度 |
0℃ |
5℃ |
14℃（临界高压跳脱） |
|
压缩机能耗 |
339W |
398W |
514W |
|
能耗增加率 |
0% |
17.4% |
51.6% |
|
运行费（1元/KW） |
1017元/hr |
1134元/hr |
1542元/hr |
|
吐出口温度 |
66.94℃ |
74.81℃ |
88.67℃ |
|
系统故障率 |
低 |
中 |
高 |
电化学循环水除垢机、净化机运行效益分析
减少电费支出
长期实践证明，如果热交换器上的污垢厚度为0.3mm,将增加能耗10%，污垢厚度达到0.9mm,将会增加能耗31%，污垢厚度达到1.6mm,能耗将会增加到53%。，假如这种现象不能得到及时有效的治理，损失将是非常惊人的。
以1000RT主机、年运行时间240天为例计算：
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1000RT主机年运行电费 |
|
|
冰水主机吨数 |
1000RT |
|
吨功耗 |
0.73KW/H |
|
负载系数 |
0.7 |
|
年度运行时间 |
5760小时 |
|
电费价格 |
1元/KW/h |
|
年度运行电费支出 |
1000*0.73*0.7*5760*1=2,943,360元 |
|
1000RT主机水垢厚度与热交换损失及能耗 |
|||
|
水垢厚度 |
趋近温度上升 |
能耗增加 |
运行电费增加 |
|
0.3mm |
3.3℃ |
10% |
2,943,360*10%=294，336元 |
|
0.6mm |
6.7℃ |
20% |
2,943,360*20%=588，672元 |
|
0.9mm |
10.3℃ |
30% |
2,943,360*30%=883，008元 |
|
注：主机运行时冷凝器结垢，热交换效率下降导致冷凝器趋近温度上升，每上升1℃，耗电增加3% |
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通过以上数据我们可以看出，按照降低10% 的能耗计算，每年仅电费一项就可以减少支出近30万元。
减少水费支出
在循环冷却水系统中，水的损失主要是蒸发、风吹和排污损失。其中蒸发损失约为循环量的0.8%，风吹损失约为循环量的0.3%，排污损失约为循环量的2%。各项损失相加约为循环量的3%，也就是说因为各项损失而需补充水量约为系统循环量的3%，排污水量约为系统循环量的2%。
以1000冷吨机组年运行时间240天计算
（按照上海市自来水收费标准：取水费用2.89元/吨，排水费用2.11元/吨计算）
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1000冷吨冰水机组年水费支出 |
|
|
冰水主机吨数 |
1000冷吨 |
|
水吨* |
0.8吨/H（表示每冷吨对应冷却水循环量为0.8吨/小时） |
|
补水量 |
3% |
|
取水费用 |
2.89元/吨 |
|
排水量 |
2% |
|
排水费用 |
2.11元/吨 |
|
年运行时间 |
5760小时 |
|
年度补水费用：1000*0.8*3%*5760*2.89 =399，514元 |
|
|
年度排水费用：1000*0.8*2%*5760*2.11 =194，457元 |
|
|
年度合计费用：399,514元+194,457元=593，971元 |
|
|
节省水费支出：593,971*30%=178,191元 |
|
通过以上数据我们可以得出，按照节水30% 计算，每年的水费可以减少支出近18万元。
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