摘要：工業(yè)鍋爐磁化水處理器是一種新型的水處理設(shè)備，本文對(duì)其工作原理進(jìn)行了闡述，通過(guò)與其他水處理設(shè)備的比較，對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐,磁化水處理器,應(yīng)用

        工業(yè)鍋爐的水質(zhì)一般都含有鈣、鎂等易產(chǎn)生水垢的物質(zhì)，同時(shí)亦含有易發(fā)生腐蝕的溶解氧和二氧化碳，因此，一般工業(yè)鍋爐的用水都要經(jīng)過(guò)水處理設(shè)備進(jìn)行處理。一種合格的水處理設(shè)備必須能夠有效地起到阻垢和緩蝕的作用。阻垢主要是避免鍋爐本體的受熱面生成水垢；緩蝕是指避免或減緩包括鍋爐本體以及蒸汽管道、熱交換器和冷凝水管道發(fā)生腐蝕。其目的是為了保證鍋爐安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，并減少環(huán)境污染。目前工業(yè)鍋爐水處理主要有以下幾種方法。
1 離子交換法
        這是一種在爐外進(jìn)行的水處理方法。水通過(guò)該設(shè)備時(shí)，水中含有的鈣、鎂離子和樹(shù)脂中的鈉離子進(jìn)行交換，產(chǎn)生沉淀物析出，以達(dá)到降低水質(zhì)硬度、使鍋爐受熱面不結(jié)水垢的目的。其特點(diǎn)是：(1)經(jīng)離子交換軟化后的水，硬度大大降低或基本消除，使出水殘余硬度達(dá)到國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)堿度保持不變。由于碳酸鹽硬度等量地轉(zhuǎn)變成了碳酸氫鈉，所以軟化水中的堿度與進(jìn)水中的堿度相等。(3)軟化水中的含鹽量略有增加。缺點(diǎn)是不能有效地防止腐蝕發(fā)生，同時(shí)含有大量鹽及氯根的水滲入地下，造成環(huán)境污染。由于使用過(guò)程中要不斷地更換已失效的樹(shù)脂，因此運(yùn)行費(fèi)用高，同時(shí)要經(jīng)常對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，對(duì)司爐人員的素質(zhì)要求比較高。
2 鍋內(nèi)加藥法
        鍋內(nèi)加藥法就是在鍋爐水中按一定比例投入阻垢、防腐的藥劑，其主要成分為“三鈉一膠”。使用時(shí)依據(jù)鍋爐水水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)，做到量水投藥，對(duì)癥下藥，科學(xué)排污，就能達(dá)到有效阻垢和防腐的要求。目前有很多廠家可以生產(chǎn)這類(lèi)藥劑，使用效果良好。其特點(diǎn)有：(1)不需要復(fù)雜設(shè)備，投資小，成本低，操作方便；(2)鍋內(nèi)加藥處理法是最基本的水處理方法，又是鍋外化學(xué)水處理的繼續(xù)和補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)鍋外水處理以后還可能有殘余硬度，為了防止鍋爐結(jié)垢與腐蝕，仍需加一定的水處理藥劑；(3)鍋內(nèi)加藥對(duì)環(huán)境沒(méi)有什么污染。缺點(diǎn)：一是當(dāng)給水硬度大于6mmo1/ L時(shí)，就不能采用鍋內(nèi)加藥的方法，因?yàn)榻o水硬度過(guò)高時(shí)，將形成大量水渣，反而加快鍋爐受熱面的結(jié)垢速度；二是不能完全防止鍋爐結(jié)成水垢，特別是鍋爐生成的泥垢，在排污不及時(shí)的情況下很容易結(jié)生二次水垢；三是由于丟水現(xiàn)象的客觀存在，對(duì)阻垢、防腐的效果會(huì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)增加運(yùn)行費(fèi)用。
3 磁化水處理器
        磁化水處理器是一種新型的水處理設(shè)備，它是利用鍋爐水流經(jīng)該設(shè)備時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)水進(jìn)行磁化，產(chǎn)生磁化水來(lái)達(dá)到防垢、防腐的目的。
3.1 磁化原理
        導(dǎo)體在外力作用下，做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電荷和使電荷產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)產(chǎn)生了電流、電位差等變化，于是生成了電能。磁場(chǎng)強(qiáng)度高，磁力線密集，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度快，導(dǎo)體的電阻率低，產(chǎn)生的電能就多，導(dǎo)體內(nèi)的物理變化就越顯著。這就是著名的法拉利電磁理論。當(dāng)切割磁力線的導(dǎo)體是一束具有一定流速和一定導(dǎo)電性的水時(shí)，在水流中就會(huì)發(fā)生帶電荷的現(xiàn)象，此時(shí)水就被磁化了。
在非絕對(duì)純凈的水中，不同程度地溶有鹽、堿、酸等成分的雜質(zhì)，同時(shí)也不同程度地存在懸浮不溶解的固體雜質(zhì)和微量金屬及非金屬元素，所以水都可以不同程度地被磁化。此觀點(diǎn)由英國(guó)物理學(xué)家提出，被稱(chēng)為MHD原理。
        但是水被磁化應(yīng)具備一定的條件：
        ①水應(yīng)有一定的導(dǎo)電性。
        ②水流動(dòng)方向應(yīng)與磁力線方向垂直正交。
        ③水流切割磁力線時(shí)應(yīng)有一定的速度?？梢?jiàn)工業(yè)鍋爐用水完全具備這些條件。
3.2 經(jīng)磁化水處理器磁化后水質(zhì)的變化
        水被磁化后，水中產(chǎn)生靜電荷，使水中含有的各種雜質(zhì)帶有電荷從而產(chǎn)生電位差，變成了有極性的物質(zhì)，改變了原來(lái)的靜電引力狀態(tài)，這時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的電化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)出以下幾種特性：
        (1)酸堿性發(fā)生變化，pH值向堿性上升約0.4一1.0。 (2）水的表面張力下降。(3)水對(duì)一些鹽類(lèi)的溶解度提高。(4)改變了水中微生物的生長(zhǎng)環(huán)境。
3.3 工業(yè)鍋爐磁化水處理器的功能與用途
        (1)防垢作用
        進(jìn)入鍋爐的具有一定流動(dòng)速度的水經(jīng)過(guò)磁力線的切割，產(chǎn)生一定的電荷和使電荷運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)，成為磁化水，同時(shí)水中的雜質(zhì)也帶上電荷，產(chǎn)生電位，使其變成有極性的物質(zhì)，改變了雜質(zhì)原來(lái)的靜電引力狀態(tài)，從而阻止了水中鈣、鎂離子等雜質(zhì)通過(guò)離子引力結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)晶類(lèi)水垢，而是形成易于集聚和沉淀析出的松軟結(jié)晶物，避免了鍋爐受熱面及管道的結(jié)垢，達(dá)到防垢的目的。
        (2)除氧阻銹防腐作用
        水流通過(guò)磁化器進(jìn)入鍋爐后，水中氧分子受單個(gè)水分子包容，使溶解氧變成惰性氧，切斷了金屬銹蝕所需氧的來(lái)源，起到除氧阻銹的作用。同時(shí)由于高頻電磁波激起的懸垂復(fù)合調(diào)制頻率的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的“集膚效應(yīng)”，在受熱面上聚集過(guò)剩的負(fù)電荷，不斷吸引水中的鐵離子阻止金屬壁分離鐵離子溶于水中，使原有受熱面上的Fe203（紅銹）還原或生成具有極強(qiáng)耐腐蝕力的黑銹外膜Fe3O4。此外，水被磁化時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫離子，在受熱面上形成對(duì)其有良好保護(hù)作用的氫離子被膜，均可對(duì)金屬容器及管道起到很好的防腐作用。
        (3)除垢作用
        由于水流吸收了大量被激勵(lì)的電子，水的偶極矩增大，形成帶有高電位的粒子，可有效地使金屬受熱面及管道上原有的水垢松軟脫落，進(jìn)而達(dá)到除垢的效果。
        (4）殺菌滅藻作用
        水經(jīng)過(guò)磁化后破壞了生物細(xì)胞的離子通道，改變了水中微生物、生物的生長(zhǎng)環(huán)境，使其喪失生存條件，從而起到殺菌滅藻的作用。
3.4 磁化水處理器的應(yīng)用情況及影響因素
        磁化水處理器就是基于以上原理制造的一種新型水處理設(shè)備，它利用鉸鐵硼等高磁性材料制成（也有利用電能產(chǎn)生磁性，亦稱(chēng)電磁），安裝在供回水管路上，使水反復(fù)經(jīng)過(guò)磁化水處理器進(jìn)行磁化，從而不斷地產(chǎn)生磁化水。該設(shè)備由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，防腐除垢效果良好，運(yùn)行費(fèi)用低廉，綠色環(huán)保，因此得到很多用戶青睞，目前已有很多廠家生產(chǎn)該設(shè)備，例如哈爾濱和沈陽(yáng)等地的專(zhuān)業(yè)公司都已開(kāi)發(fā)出系列產(chǎn)品，應(yīng)用效果不錯(cuò)。
        某集團(tuán)軍地炮旅于2000年安裝了一臺(tái)DZW2. 8一0.7/95/70熱水鍋爐，運(yùn)行一年后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍋爐受熱面結(jié)水垢2.5mm厚，面積達(dá)80%，化驗(yàn)水質(zhì)硬度為8 mmol/ L。于是安裝了一臺(tái)磁化水處理設(shè)備，冷態(tài)運(yùn)行17天后，檢查發(fā)現(xiàn)原有水垢全部疏松脫落，清理后運(yùn)行至今，沒(méi)有再結(jié)生新的水垢。丹東某單位，由于鍋爐用水中的溶解氧含量較高，造成鍋爐腐蝕嚴(yán)重。自從安裝了磁化水處理器后，由于磁化水處理器使水中的溶解氧變成了惰性氧，切斷了腐蝕所需氧的來(lái)源，起到了很好的防腐作用。運(yùn)行一年后，經(jīng)檢查原腐蝕沒(méi)有進(jìn)一步加深。以上實(shí)例說(shuō)明磁化水處理器具有很好的除垢和防腐效果。
        通過(guò)大量的實(shí)踐表明，雖然磁化水處理器具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中也受到以下一些因素的制約：
        (1)取暖系統(tǒng)回水的速度。速度越快，效果越好。但因回水速度有一定的應(yīng)用范圍，提高回水速度受到一定限制。
        (2)中心磁場(chǎng)強(qiáng)度。磁場(chǎng)強(qiáng)度越大、阻垢和防腐效果越明顯。要想提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，需要較復(fù)雜的裝置，同時(shí)需要消耗大量的電能，因此也只能在一定范圍內(nèi)調(diào)整。
        (3)產(chǎn)生水垢的鈣、鎂離子比例。通過(guò)大量實(shí)踐證明，一般認(rèn)為在鈣、鎂離子比例為7:3時(shí)，磁化水處理器的使用效果最好；當(dāng)鈣、鎂離子比例為5:5時(shí)，效果將減弱30%；而當(dāng)鈣、鎂離子比例達(dá)到3:7時(shí)，幾乎沒(méi)有什么效果。
4 結(jié)論
        在回水流速和中心磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)固定的情況下，當(dāng)使用單位的水質(zhì)中構(gòu)成產(chǎn)生水垢的鈣、鎂離子比例達(dá)到或接近7:3時(shí)，使用磁化水處理器是比較經(jīng)濟(jì)可行的辦法。

作者簡(jiǎn)介：查恩思（1968一），男，碩士學(xué)位，工程師，從事鍋爐檢驗(yàn)及鍋爐事故診斷工作，具有國(guó)家鍋爐檢驗(yàn)師資格。