水垢治理南京旭：純物理全智能防垢除垢裝置

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水垢治理 - 6 -南京旭除垢阻垢技術(shù)：純物理觸媒合金除垢阻垢技術(shù)

技術(shù)發(fā)展

早在上世紀(jì)初，工程技術(shù)界就觀察到管道系統(tǒng)中黃銅管件上往往很少結(jié)垢，而且當(dāng)管道系統(tǒng)中有黃銅管件時(shí)，在該管件之后的一定距離中的管道結(jié)垢現(xiàn)象也被明顯抑制。到五十年代，學(xué)界開(kāi)始嘗試研發(fā)合金阻垢除垢技術(shù)。

· 1969年，美國(guó) CRAFT 提出這一概念，建立 Cu-Zn-Ni 三元合金模型

· 1988 年，Patent Walker 提出 Cu-Zn-Ni-Pd四元合金模型

· 2001 年，Weaver 提出 Cu-Zn-Ni-Sn-Mn-Fe-Pd 七元合金模型

后來(lái)的一些團(tuán)隊(duì)基于 Cu-Zn-X 多元合金阻垢除垢的研究，大都未實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，也缺少阻垢系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)研究，一直停滯不前。雖然也有一些應(yīng)用案例，由于效果并不是很明顯，未能得視。

2010年之后，基于西北工業(yè)大學(xué)和德國(guó)杜伊斯堡-埃森大學(xué)(University of Duisburg-Essen)合作科研成果，Cu-Ni-Zn-X 體系的十元合金模型橫空出世，其機(jī)理得到了深入研究，實(shí)驗(yàn)表明各項(xiàng)指標(biāo)均處于水平，結(jié)合的工程技術(shù)，開(kāi)發(fā)成功特的合金制備工藝，形成“觸媒合金阻垢防垢技術(shù)”，應(yīng)用流體力學(xué)原理和有限元分析方法，完成“觸媒合金阻垢防垢設(shè)備”產(chǎn)品設(shè)計(jì)和定型的開(kāi)發(fā)。憑借有的制備工藝和的設(shè)計(jì)理念，在物理阻垢除垢技術(shù)方面關(guān)鍵性突破，了，處于水平。

技術(shù)原理

微觀結(jié)構(gòu)

該合金材料通過(guò)控制金屬元素配比，采用特殊的高溫冶煉技術(shù)，在合金材料內(nèi)部形成了取向一致、排列整齊的 3D 柱狀晶體結(jié)構(gòu)。這些柱狀晶體在導(dǎo)電介質(zhì)中形成微小原電池，持續(xù)釋放微電流，產(chǎn)生阻垢和除垢兩種作用。

X 100

X1000

阻垢作用

觸媒合金，在水中持續(xù)釋放的自由電子，與主要成垢組分 Ca2+ 等離子結(jié)合，形成原子暫穩(wěn)態(tài)，改變其反應(yīng)電位，降低與 CO32? 的結(jié)合能力，阻止水垢生成。

Ca2++2e?Ca0

實(shí)驗(yàn)表明，阻垢率隨著微電流的增大而增大；當(dāng)微電流達(dá)到 50μA 時(shí)，阻垢率為 93% ；過(guò) 50μA 后，阻垢率增大趨于平緩。觸媒合金電流衰減特性符合負(fù)指數(shù)關(guān)系： I(t)=I0e?kt ，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下，觸媒合金釋放的電流值呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)，始終保持在 50μA ，可持續(xù)工作時(shí)間10年以上。

除垢作用

在溶液介質(zhì)中的持續(xù)微電流的作用下，已成結(jié)垢的CaCO3 結(jié)構(gòu)逐步發(fā)生改變，從致密的方解石立方晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成疏松的文石結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在流體的沖刷下崩解，已經(jīng)形成的水垢，起到除垢作用。

方解石立方晶體結(jié)構(gòu)

文石結(jié)構(gòu)

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

實(shí)際應(yīng)用顯示，觸媒合金能夠有效的阻止換熱系統(tǒng)、加熱設(shè)備和循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢，并能有效的去除系統(tǒng)中的陳垢，阻垢效率可達(dá) 93%，除垢效果明顯，具有諸多優(yōu)勢(shì)，是一種的阻垢除垢技術(shù)。

· 無(wú)化學(xué)物質(zhì)，無(wú)排放，環(huán)境友好

· 無(wú)外部電源，無(wú)能耗

· 無(wú)電磁、無(wú)聲波污染

· 無(wú)精密電子設(shè)備，無(wú)工況環(huán)境要求，適應(yīng)高溫、高濕、野外和井下等端環(huán)境

· 無(wú)人工作業(yè)，無(wú)維護(hù)

· 無(wú)腐蝕，顯著延長(zhǎng)設(shè)備、設(shè)施使用壽命

· 一次安裝，長(zhǎng)期工作，壽命長(zhǎng)達(dá) 10 年

· 阻垢除垢效果好，? 93%

· 技術(shù)穩(wěn)定性好，適應(yīng)多種工質(zhì)流體

· 綜合運(yùn)營(yíng)

應(yīng)用場(chǎng)景與案例

觸媒合金阻垢防垢產(chǎn)品，已經(jīng)在石油、電力、供暖、工礦企業(yè)以等多個(gè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，實(shí)際效果良好。

油田采油系統(tǒng)

油田采油通過(guò)高溫高壓將水注入地底油層，使油層軟化通過(guò)抽油泵將油通過(guò)井下管道輸送至地面。有阻垢除垢需求的包括：油氣集輸系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、回注水系統(tǒng)、加熱爐水套爐系統(tǒng)等。安裝位置主要在回注水管線(xiàn)、加熱爐、水套爐進(jìn)水口以及采井下抽油管線(xiàn)系統(tǒng)，包括采油泵和管道。

某油田注水管道系統(tǒng)

鍋爐換熱系統(tǒng)

鍋爐是熱工系統(tǒng)重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電力、工礦企業(yè)，是結(jié)垢較為嚴(yán)重的部件。安裝位置主要在給水和循環(huán)水。

某公司加熱爐系統(tǒng)

城市熱網(wǎng)系統(tǒng)

熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)是集中供熱系統(tǒng)的主要組成部分，遵循和經(jīng)濟(jì)的原則。由于系統(tǒng)復(fù)雜，部分管道老舊等原因，結(jié)垢現(xiàn)象也較為嚴(yán)重，除垢難度較大。既降低了熱交換效率，提高了能耗，也造成終端用戶(hù)體驗(yàn)差等問(wèn)題。安裝位置包括：板式換熱器、熱源鍋爐、管道、浴水設(shè)備以及終端用戶(hù)換熱設(shè)備。

某地集中供熱有限公司板式換熱器

循環(huán)冷卻系統(tǒng)

以水為介質(zhì)的循環(huán)冷卻系統(tǒng)是工礦企業(yè)廣泛使用冷卻技術(shù)，冷卻水占工業(yè)用水量的 70% 左右，減少結(jié)垢，對(duì)提高能源效率、降低水消耗量有著重要的意義，是觸媒合金阻垢防垢設(shè)備重要應(yīng)用場(chǎng)景之一。安裝位置分布于板式換熱器、管式換熱器、冷油器、冷卻塔分布器、冷凝器。