
磁处理水
最近几十年,为了预防管道和热交换设备内表面形成水垢和沉积,人们适用磁处理水的方法。这种方法广泛应用于蒸汽轮机的冷凝器、低压及小型蒸汽发生器、热网和热水供应系统及各种热交换装置中。磁场对于水的作用效果很早就已经被发现。早在十三世纪发现“磁化”水的治疗作用。但是直到二十世纪才开始在水处理技术中适用磁铁。
1946年,比利时工程师维尔梅林获得了**个磁力除垢仪的专利,但在这10年之前,人们就已经发现,当加热横穿磁场磁力线的水时,在热交换器的表面不会形成水垢。
假说与事实
采用永磁或者电磁处理水的方法已经应用了几十年。发现在磁场的作用下,盐晶体会改变自己的结构:晶体会变得非常细小,碳酸钙具有和霰石一样的形状。整体上碳酸钙晶体取代通常的水垢形成松软的物质,很容易从管道中冲洗掉。此外,很多细小晶体形成庞大的表面与加热表面“争夺”沉积物。超过70%的离子尺寸为不大于0.5微米。
磁场对水及其中杂质的作用机制到现在也没有最终弄清楚,但是存在一些假说。
最新的观点认为,磁场对水及其杂质的作用源于极化效果和盐离子变形。用磁场处理水的时候,离子的水合作用减小,离子互相靠近形成盐的晶体形式。一种理论认为,这是因为磁场对水的胶体杂质产生了作用,另一种理论认为是因为水结构的改变。向水中施加磁场的时候会形成结晶中心,这样不溶盐的析出不是发生在热交换表面(加热或冷却),而是在水中。这样,取代坚硬的水垢而出现游动的细小分散的污泥,非常容易从热交换表面和管道中清除。在磁力除垢仪中水流的方向应该和磁力线垂直。
实施工艺和适用条件
磁力处理就是让水流通过永磁体或电磁创建的磁场。
目前市场上有两种类型的磁力除垢仪器——永磁除垢仪和电磁除垢仪。水在除垢仪中的滞留时间由水流的速度来决定,在1~3米/秒的范围内。这种方法只对碳酸钙水垢有效。
对于加热温度小于110℃的铸铁和其它蒸汽锅炉,使用条件:
1、碳酸盐硬度不大于7毫摩尔/升;
2、铁含量(Fe)小于0.3毫克/升。
使用的必要条件是在锅炉的吹扫管道上安装去污泥装置。
对于封闭供暖系统内加热温度小于95℃的水加热锅炉,使用条件为:
1、碳酸盐硬度不大于7毫摩尔/升;
2、铁含量(Fe)小于0.3毫克/升;
3、如果溶解氧的含量不超过3毫克/升、氯盐(Cl-)和硫酸盐(SO42-)总量不超过50毫克/升,水可以不用除气。
循环水部分(不小于总水量的10%)应该采用补充磁力除垢仪进行处理,防止磁力作用的衰减(反张弛效应回路)。
对于加热温度≤70℃的热水供应系统内,应该满足上述所有条件(碳酸盐硬度、铁含量、除气),但是,此外还应该使磁场强度不大于159×103安培/米。
在磁处理水时必须考虑热流表面密度值:
对于分段式铸铁锅炉:不大于25千瓦/平方米;
对于热水锅炉和热交换器:水加热温度小于70℃时,不大于50千瓦/平方米;温度为70~90千瓦/平方米,不大于25千瓦/平方米;
和常用软化水方法(离子交换和反渗透)相比,磁力处理水的方法简单、造价低、安全、环保、运行费用低。
工艺特点
尽管磁力处理水的方法由很多的优点,但在实践中只有在使用的最初阶段有效果,然后效果消失。
甚至还会出现“水适应”现象。磁处理后,水保持特性的时间小于24小时。这种失去磁性的现象叫做张弛效应。当系统中的水停留几个小时或几天(循环供水系统、锅炉的循环回路和供暖系统等),必须考虑设置在循环系统,其处理量不应小于系统总水量的10%,并对该部分水持续进行补充磁处理。
按着一种假说的解释水的“磁化”——在水中存在铁磁粒子。这些粒子笼罩在磁极周围,在其上沉淀各种其它粒子——发生磁场短路现象。看上去就像在磁极上穿了一件皮袄。
用这种现象可以解释,磁力除垢仪成功使用一个阶段后防除垢效果消失。
必须至少5~7天用机械方式清理磁极上的沉积物。
为了使成垢粒子不沉淀在热应力表面上,必须使水流紊乱。这就意味着,靠经管道壁的水流速度不应小于1米/秒。同时磁处理路径应该有足够的长度。