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如何處理熱水工程的水垢問題
點擊次數:2144 發布時間:2018-03-05

水垢是怎樣形成的

一般來說,含有鈣(Ca)、鎂(Mg)鹽類等礦物質的水叫做“硬水”。(水的硬度(也叫礦化度)是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大,反之則小。河水、湖水、井水和泉水都是硬水。自來水是河水、湖水或者井水經過沉降,除去泥沙,消毒殺菌後得到的,也是硬水。剛下的雨雪,水裏不含礦物質,是“軟水”。水燒開後,一部分水蒸發了,本來不好溶解的硫酸鈣(CaSO4,石膏就是含結晶水的硫酸鈣)沉澱下來。原來溶解的碳酸氫鈣(Ca(HCo3)2)和碳酸氫鎂(Mg(HCO3)2),在沸騰的水裏分解,放出二氧化碳(CO2),變成難溶解的碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(Mg(OH)2)也沉澱下來。這就是水垢的來曆。

 

 

水垢對熱泵的危害 

1、板式換熱器的堵塞穿孔:

板式換熱器出於提高效率和降低成本,以及減少體積等因素考慮,一般水通道設計的比較窄,麵積大,鋁板式鋼板的厚度在1mm以下。麵積大,水垢的沉澱麵積就大。當水垢的富集厚度到1mm左右時,水的阻力會提高1-2倍,熱交換效率下降15%-20%左右,當水垢的厚度達到2-3mm時,熱交換效率下降20%-30%左右,並引起水流不暢。板式熱交換器的鏽蝕穿孔:因水源水PH值偏高或偏低,而導致水的腐蝕性增強,特別是當溫度升高後加速熱交換器的腐蝕穿孔。

2、套管式熱交換器:

套管式熱交換器外管材料一般采用紫銅,厚度1mm以上,為增加熱交換效率,高檔的套管式熱交換器的外管表麵做成凹凸狀,以期冷熱水在套管表麵形成渦流,但水垢一般首先在凹麵富集,因此使用3-6月後也就無所謂渦流了。套管式熱交換器成本較板式高、體積也增大,但熱交換效率較低;因其外套管較厚,相較板式交換器不易鏽蝕穿孔(在一些水源較差的地方仍時有發生)而被很多熱泵廠家采用;但因其熱交換效率低,必須提高其表麵溫度,因此主機工作時需較大的壓縮比,和采用板式熱交換器比,同樣的製熱量其主機功率要大一些,再加上套管熱交換器體積大、成本高,因此不僅整機成本提高,能耗也增大;同時,它隻是延緩了故障的發生時間,一般一至兩年後,同樣要采取除垢工作,否則仍會出現種種故障。

3、水垢對熱泵、空調機組的危害:

1)降低了換熱效果。多數換熱器都是用碳素鋼製成的,而碳素鋼的導熱係數為46.4-52.2W/(m*k),而水垢的導熱係數為0.464-0.679W/(m*k),隻有碳素鋼的1%左右,顯然水垢或其它沉積物的導熱係數比金屬低得多。因此當水垢或其它沉積物覆蓋在換熱器表麵上時,就如同在換熱器表麵裹上一層厚厚的棉衣,大大降低換熱器的換熱效率,如果想要維持其製熱或製冷,勢必增加能耗。

2)使冷卻水的循環速度和流量減少。沉積物或微生物汙垢覆蓋在換熱器及其管壁上,甚至堵塞管道,這樣使單位時間通過的循環水量減少了,循環速度減慢了,從而導致換熱效果進一步降低。

3)加速腐蝕。沉積物和微生物的存在,促使了濃差腐蝕電池的形成及垢下腐蝕的產生,從而加速了金屬被腐蝕的速度。

4)縮短了設備的使用壽命。一方麵沉積物和微生物粘泥覆蓋在換熱器表麵,阻止了設備的有效換熱,從而使換熱器表麵的金屬長期處於高溫熱負荷狀態,導致了金屬疲勞;另一方麵,腐蝕的發生會導致換熱器的管壁變薄,尤其是垢下腐蝕還會導致設備穿孔泄漏,這些情況的發生,使得設備的使用壽命縮短。

5)增加了運行成本。為使設備保持足夠的換熱效率,必須采取增加水量,增大能源供給等措施,同時為維修、更換因腐蝕原因造成損害的設備,必然增加費用,從而增大了設備的運行成本。

水垢對電熱水器的危害 

可別小看了水垢,電熱水器行業把水垢叫做熱水器的天敵。水垢zui直接的危害是耗電,一般50升的電熱水器兩個小時就能燒熱了,如果內膽結了水垢,要花三四個小時。

水垢zui嚴重的危害在於,容易導致電熱水器金屬發熱管氧化,它不僅降低加熱效率,還會損害內膽的絕緣層,以致水被通電後,如果有人沐浴便可能導致觸電事故發生。據不完全統計,國內約有80%的熱水器事故是因水垢引起的,因而有人比喻:“一台結滿水垢的熱水器,就好比是一顆定時****,懸在頭上隨時會爆炸!”

 

水垢對燃氣熱水器的危害 

1、燃氣即熱式熱水器:

燃氣即熱式熱水器采用帶翅的多路紫銅毛絲管盤列,為提高水溫上升效率,紫銅管內水通道狹窄,彎道多,如不采用給水處理工藝,在一些硬水區幾乎一年後必出故障,水垢不僅在狹窄的內管富集降低熱效率,而且脫落的水垢會在彎道集中、堵塞水通道,造成燃氣即熱式熱水器在北方市場的占有率,始終不高(北方多為硬水區)。

2、電即熱式熱水器:

如同即熱式燃氣熱水器追求超小、超薄,電即熱式熱水器的毛細管更細,毛細管壁更薄,在北方使用有時不到三個月就發生堵塞甚至毛細管穿孔。

 

 

水垢對輸送管路的危害 

    過去熱水管道多采用鍍鋅鋼管,鍍鋅鋼管初步鏽蝕後水垢在疏鬆鏽麵上著床,碳酸鈣、碳酸鎂再與鏽蝕層產生化學反應,在熱水的作用下加速鏽蝕,一般一兩年後,管道通徑縮小30%以上。並伴有黃水(鏽水)產生,直至5-8年左右管路無法使用;近年推廣PPR管,在PPR管路係統接頭以及轉彎等處,接頭與管道接縫處,水垢富集,使水係統水阻增大,原設計水力平衡被破壞,在供暖係統中造成供暖供冷不平衡現象。

 

 

常見水垢處理方法及評價

1、離子交換法:采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由於鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。主要優點是:效果穩定準確,工藝成熟,可以將硬度降低至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由於采用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為“鈉離子交換器”)。其缺點為:

(1)會產生過量的再生廢液,用於空氣源熱泵成本較高;

(2)耗鹽量大,需經常還原;

2、電磁法:采用在水中加上一定的電場或磁場來改變水分子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止水垢的形成。其特點是:設備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩定,沒有統一的衡量標準,因為通過磁場後的水分子將在半個小時左右時間恢複通磁前的狀態,所以處理後對水的使用時間、距離都有一定局限。從方法上看隻能應用於對循環水的處理,對磁力大小有硬性指標要求,磁場強度要在2000高斯以上,zui主要的是現在磁化功能並沒有得到相關的認證,對其可行性與實效性存在質疑。

3、膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是,效果明顯而穩定,處理後的水適用範圍廣;但是對進水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。

4、加藥法:向水中加入專用的阻垢劑,可以使鈣鎂離子、碳酸根離子與藥劑的分子形成絡合物,增加其在高溫水中的溶解度,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業上可以使用的阻垢劑很多,在水處理中常用的阻垢劑有複磷酸鹽、有機膦酸、膦羧酸、有機膦酸脂、聚羧酸等。這種方法的特點是:一次性投入較少,適應性廣,阻垢、除垢能力強,尤其適合於儲水式加熱器,但因其需不斷的投入藥劑,從而係統較為複雜。

5、高頻電子除垢儀除垢

這種方法在安裝時需要切割管道,且電極容易粘附水中的懸浮物造成係統失靈。安裝煩鎖,工程量大。現在出現新一種防垢產品量子環,用其產生的頻率和水中礦物質離子的固有頻率產生共振而使其提前析出,這種產品的除垢防垢效果不錯,但使用特種材料及生產技術,費用相當高。

6、永磁設備除垢

外觀是一個一個圓環型的*磁鐵,然後套在直管道上,利用穿管路的磁場處理經過管道的水。多用於管道較大的場所,由於其磁場頻率和強度固定,所以它適用的水質範圍是比較窄,在某些特定水質條件下表現的比較好,但再換一種水質後或許就沒有了效果。

7、電子感應水處理器

原理是通過主機在水中產生一個頻率強度都按一定規律變化的感應電磁場。該電磁場使水中的成垢離子結合成大量的文石晶核,當水中礦物質含量超過水的飽和溶解度時,成垢離子就會析出並優長在這些晶核上形成文石晶體,取代了方解石晶體的析出,而文石晶體呈鬆軟絮狀,很容易被水衝走。此方法安裝簡單,無須切割打孔,無須更換電極和保養,耗電量極小,是比較完美的解決方案。但推廣上由於廠商意見不一,導致應用受限。

8、酸洗法:

可用鹽酸、磷酸、鉻酸及氫氟酸,但不能用硫酸。因為硫酸與水接觸時,在水垢表麵生成硫酸鈣硬膜,使膜下的水垢不易接觸到酸液。磷酸和鉻酸雖然比鹽酸有效,但由於價格太貴,所以一般都用鹽酸。鹽酸隻能清洗碳酸鹽水垢,酸洗時生成的氯化鎂和氯化鈣溶解度很大,容易除去,並伴有二氧化碳產生,有攪拌鹽酸液的作用。對於純矽酸鹽水垢,可使用氫氟酸清洗。硫酸鹽和矽酸鹽為主的混合水垢,也可使用鹽酸清洗。酸洗的作用在於用酸溶液溶解水垢與金屬壁間的氧化鐵層,使酸接觸到金屬,從而產生氫氣泡使水垢脫落。它與鹽酸鹽垢的鹽酸清洗道理不同。酸洗前,必須首先根據結垢程度,精確的計算出鹽酸用量。由於空氣能熱水器的結垢速度是非常快的,所以每隔2-3個月甚至1個月就需酸洗一次。由於供水對象的特殊性,所以,在酸洗時也不能中斷供水,不像鍋爐熱水那樣進行低濃度不間斷的酸洗。如此頻繁的酸洗,用戶是接受不了的。所以,這種方法可行性也不高。

9、堿洗法

主要是清除硫酸鹽和矽酸鹽水垢,還可以清除硫酸鹽和矽酸鹽的混合水垢。不能清除碳酸鹽水垢。用堿洗法不是使水垢溶解除去,而是使水垢軟化,再用機械的方法清除。所用的藥劑有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種。

化學方法操作起來複雜,成本高、難度大。一般應用於鍋爐等設備的除垢,而不太適應太陽能熱水器。另外,物理方法有以下幾種方法,供大家參考:

1.機械法:用水衝洗或刷子清除。如果水垢很堅硬,可用電力或水力帶動的洗管器來清洗。此法在水垢形成初期比較適用。

2.電子法:利用電訊號改變水分子結構使水加速釋放出礦物質並讓礦物質緊密結合在一起,結合的礦物質隨水流動而帶走,可以預防水垢的產生。

3.其他方法:如使用鎂棒、添加礦物質、磁化等等,這些方法都能有效預防水垢的產生。

 

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