该项成果利用真空解析、物理和电化学综合方法,创造性的用一套水处理设备解决了除氧、阻垢、防止水人为丢失三大问题。
该项成果的除氧技术采用真空、电化学、化学三部完成。由于冬季水温很低(10℃左右),单纯在负压下靠喷淋折流真空除氧远远达不到国家标准,因此该项除氧技术的核心是利用电化学方法产生Fe(OH)2,再利用Fe(OH)2与水中的O2发生学化反应,来彻底吃掉水的溶解氧,Fe(OH)2+O2+H2O→Fe(OH)3。确保水中溶解氧含量满足国家标准≤0.1mg/L。由于电化学产生Fe(OH)2原则上不受水温限制(>1℃),并可适当过量产生一定的Fe(OH)2来消灭由于系统运行中不慎所再次溶进的溶解氧,所以此除氧方法大大优于目前其它物理除氧方法。
该项成果的阻垢机理是利用除氧后产生的Fe(OH)3胶体所具有的大的表面能与水中的Ca+2,Mg+2离子及受热析出的CaCO3等盐类相互吸附,从而阻碍CaCO3晶核的生长达到有效的防垢目的,致使通过电化学水处理后的水中硬度,不用加热就可明显的下降,这是目前在供暖行业水处理中其它物理方法所不能比拟的。
该项成果的另一特征是水中电解制备的Fe(OH)3最终的颜色为棕黄色,它的物理性质与Fe3O4、Fe2O3、Fe2O3·H2O的物理性质有明显的区别,以上三种物质均有明显的磁性,而Fe(OH)3是很稳定的胶体,没有磁体,具有明显的ζ(ZETA)电位,胶体微粒在纳米之间,质量甚小,重力影响甚微,在水循环动力的搅拌流动下Fe(OH)3胶体均匀的分散在水中,阻止它们相互接触的因素是带有相同电荷的胶体颗粒或胶团间的静电斥力,因此管网和锅炉系统中的水在Fe(OH)3胶体的存在下永远保持棕黄颜色,用此水洗衣服、拖地、洗脸、刷东后都会留下一层黄色的Fe(OH)3胶水后的产物(但无毒、不伤害皮肤),从而有效地减少了因用户的原因而丢失的水。
该项水处理技术适用于源水硬度≤6.0mmOL/L,而<95℃以下的低温供暖热力锅炉封闭循环系统,该技术除氧效果满足国家相关热水锅炉水质标准≤0.1mg/L。可限制一个供暖期内水垢厚度不超过1mm。被处理源水水温可在1℃-4℃之间,工作压力可适合在0.8MPa到2.0MPa。
这项成果1997年在沈阳市康平县供暖公司试用(当时考虑到此地方水质不好,锅炉易结垢)。经过一个供暖期的运行,1998年4月辽宁省劳动厅锅炉处,组织了沈阳市劳动局锅炉处、沈阳市供暖办、康平县劳动局的有关同志到现场进行破坏性割管检查,认为除氧、防垢效果显著,并于同年4月10日下发了全省范围内推广试用函。
经过1997年-1999年的二个供暖期的试用,设备再次进行改进,主要是将电磁阀改为电动阀。真空泵改为水循环式真空泵,从而消除了电磁阀的振动,真空泵不用经常更换真空油,确保正常连续运行。2000年对控制系统进行了改进,采用PLC编程。从而使得目前的设备在运行中处于免维护状态。
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