技術(shù)簡(jiǎn)介

    該技術(shù)運(yùn)用結(jié)晶學(xué)原理，研制出了利用物理方法阻止水垢生成的納米防垢金屬陶瓷材料及阻垢器。在余熱發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)使用阻垢器后，不需再添加阻垢劑、滅藻劑等化學(xué)藥品，即可保證余熱發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和發(fā)電量。該技術(shù)已申請(qǐng)了國家發(fā)明專利保護(hù)，屬于高新技術(shù)，技術(shù)查新證明該技術(shù)在水阻垢工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)儆谑讋?chuàng)。每年降低發(fā)電成本約14萬元（4.5MW機(jī)組），避免了添加化學(xué)藥品造成的水污染，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

    背景簡(jiǎn)介

    余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪機(jī)冷凝器的冷卻水一般都是循環(huán)利用。隨著純水的不斷蒸發(fā)，循環(huán)冷卻水中鈣、鎂離子的濃度會(huì)越來越高，直至結(jié)晶形成水垢沉淀在凝汽器冷卻水管的管壁上。水垢的質(zhì)地比較致密，導(dǎo)熱系數(shù)低，大大降低傳熱效率（據(jù)試驗(yàn)研究，0.6 毫米的薄垢就可使傳熱效率降低 20％以上）和發(fā)電量。為了解決這一問題，目前一般采用軟化水法、超聲波水處理法、化學(xué)加藥法阻垢。

    （1）軟化水法：該種水處理方式是通過離子交換或者反滲透的方式除去絕大部分水中的鈣、鎂離子，以防止水垢的形成，由于軟化水法耗水?dāng)?shù)量大、電耗高，而且要添加各類化學(xué)物質(zhì)，在水量較大的情況下難以承受其成本且由于有廢水排放，對(duì)環(huán)境也造成較大影響。

    （2）超聲波水處理法：超聲波脈沖水處理防垢法是利用超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，使媒質(zhì)產(chǎn)生的受迫振動(dòng)所形成的一系列超強(qiáng)物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)防垢與除垢作用的，屬于純物理方式。從工業(yè)應(yīng)用來看，耗電成本較高，使用效果受到質(zhì)疑。

    （3）化學(xué)加藥法：化學(xué)加藥法是指向水系統(tǒng)中投入緩蝕劑和阻垢劑，這是目前工程中應(yīng)用較廣的方法，常用的緩蝕劑和阻垢劑有：六偏磷酸鈉、硫酸鋅、鉬酸鈉、HEDP羥基亞乙基二膦酸、EDTP乙二胺四亞甲基膦酸、聚丙烯酸等。投藥法防垢緩蝕的效果較好，可同時(shí)投加殺菌滅藻的藥劑，對(duì)冷卻水系統(tǒng)來說，是一種理想的水處理方式，但存在著運(yùn)行成本較高，耗水嚴(yán)重、環(huán)境污染、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

    技術(shù)詳情

    水垢的主要化學(xué)成分是CaCO3，屬同質(zhì)多晶型晶體。根據(jù)結(jié)晶學(xué)原理，CaCO3的結(jié)晶過程受水體表面張力、活性和PH值等環(huán)境因素的影響，可生成方解石、文石和球霰石三種不同的晶型結(jié)構(gòu)。方解石質(zhì)地堅(jiān)硬，形成的水垢不易清除，而文石和球霰石質(zhì)地松軟，在水中主要以水渣的形式存在，可在排污時(shí)隨水排出，而不會(huì)附著在管壁表面。

     根據(jù)這一原理，技術(shù)研發(fā)部門研制出了能夠改變水體性質(zhì)的納米防垢金屬陶瓷材料，該材料是以優(yōu)質(zhì)的天然含硼材料為主，與其他材料復(fù)合而成，具有活化水、改變水體表面張力和PH值、防垢、除垢、除藻和水質(zhì)凈化等功能。將納米防垢金屬陶瓷材料制成球形顆粒，裝入具有進(jìn)出水口的罐體中即構(gòu)成阻垢器。

     循環(huán)水通過阻垢器時(shí)，水在阻垢器內(nèi)以設(shè)計(jì)流速?zèng)_刷納米顆粒并使其處于湍動(dòng)狀態(tài)，若干納米顆粒的湍動(dòng)在水流中形成一個(gè)“無源”電場(chǎng)，該電場(chǎng)提高了水體的活性和PH值、降低了水體的表面張力，抑制了方解石的生成，使CaCO3的結(jié)晶主要以文石和球霰石的形式存在并定期隨排污水排出，阻止了水垢的形成。

    應(yīng)用效果

    在余熱發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)使用阻垢器一年多來，在不添加任何化學(xué)藥劑、不增加動(dòng)力和循環(huán)水排污量的情況下，凝汽器的真空度和端差與使用阻垢器前、添加化學(xué)藥劑時(shí)的結(jié)果基本一致，從而保證了余熱發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，我們?cè)鴥纱未蜷_凝汽器的觀察孔，目測(cè)與循環(huán)冷卻水接觸的管道內(nèi)壁和器壁，不僅沒有新的水垢產(chǎn)生，而且原有少量的舊垢也被清除掉了，即與循環(huán)冷卻水接觸的管道內(nèi)壁和器壁更干凈了。

     公司的應(yīng)用實(shí)踐證明，該阻垢設(shè)備可以在余熱發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)推廣使用。也可以在其他發(fā)電等行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)推廣使用。

    經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)析

     項(xiàng)目總投資需要約25萬元，回收期2年以內(nèi)。

     在使用阻垢器前，在余熱發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)需添加磷酸鹽類緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑及粘泥剝離劑3種化學(xué)藥劑，平均每月的藥劑添加費(fèi)用為1.2萬元，使用阻垢器后省去了這筆費(fèi)用。

    2014年：1.2萬元/月×9個(gè)月=10.8萬元

    2015年：1.2萬元/月×4個(gè)月=4.8萬元