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热水工程中不成不知的水垢常识及解决方案

揭晓人:桑力太阳能 揭晓工夫:2016-10-7 15:25:30

热水工程中不成不知的水垢常识及解决方案


一、水垢是怎样构成的
    一般来说。含有钙(Ca)、镁(Mg)盐类等矿物质的水叫做“硬水”。(水的硬度(也叫矿化度)是指消融在水中的钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大,反之则小。1升水中含有10mmgCaO(大概相当于10mmgCaO)称为1度。软水就是硬度小于8的水)河水、湖水、井水和泉水都是硬水。自来水是河水、湖水大概井水颠末沉降,撤除泥沙,消毒杀菌后获得的,也是硬水。刚下的雨雪,水里不含矿物质,是“软水”。水烧开后,一部分水蒸发了,原来不好消融的硫酸钙(CaSO4,石膏就是含结晶水的硫酸钙)沉淀下来。本来消融的碳酸氢钙(Ca(HCo3)2)和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2),在沸腾的水里合成,放出二氧化碳(CO2),变成难消融的碳酸钙(CaCO3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)也沉淀下来。这就是水垢的来源。
    水垢按照其构成缘故原由和成形形态的差别大抵可分为硬垢和软垢两种。当水中含有碳酸盐胶体、细菌和有机物等杂质时,碳酸盐类似于水泥砂浆中的沙石,而胶体、细菌和有机物等则相当于水泥砂浆中的水泥,当水中胶体、细菌和有机物等粘性物资和碳酸盐配合感化,在高温煮沸条件下则构成了和容器(或管道外表)粘附在一起的硬垢。而一旦胶体、细菌和有机物等粘性物资被去除(如经由过程超滤滤除)后,即便水中钙、镁离子和碳酸根离子浓度很高,也只天生明净而松懈的简单去除的碳酸盐软垢,而不会产僵硬垢。

二、热水工程为什么要停止水处理
    水垢与我们的糊口形影相随。它的化学性质非常不变,不只会影响热交换率,耗损能源(一毫米厚的水垢能多耗损10%的能源),并且过多的水垢会梗塞水管,使水流变小,致使带来安全隐患;水垢以至会风险人们的身体健康。
    热水工程必需要停止水处理,好像金属装备行业停止的防腐工程一样。对热水工程停止恰当的水处理,能够使热效率提高20%-40%阁下;装备利用年限提高1-2倍;装备维修率降落20%-30%。
    在西欧、北美,热水工程水处理是一个须要的环节,无论是设计院,装备供应商,用户都对热水工程水处理有充足的正视,水处理设备投入比例占全部工程量的5%-8%阁下,因而而节流的能源与不发达国家比有20%-30%;装备的利用用度降落50%。水垢能耗尽人皆知,以法国为例,每年景垢量超越7000吨,消耗十几亿欧元,其耗能水平不可思议。
    在国外,汽锅装备每一年都要有一次中修,两年必需大修,在水源水质庞大的地域以至会招致装备无法运转,一年就要停止大修;中国事一个地表水资本缺少的国度,70%的地域以地下水为主,地下水中所含的矿物质更丰硕,种类更冗杂,热水工程更需求当真的停止水处理,热水工程离不开水处理。在当今世界倡导绿色能源、节能减排的潮水中,热水工程水处理更能阐扬不可或缺的感化。

三、水垢对太阳能热水器的风险
    1、太阳能真空管是太阳能热水器的集热器,间接吸取太阳光芒,并操纵热水比重小,冷水比重大的道理,将真空管内已被太阳光加热的水和水箱中的冷水停止交流,加热水箱中的水。
    集热效率是权衡太阳能热水器真空管机能的重要指标之一,太阳能热水器的集热效率表现在真空管技术上,次要由真空管的透光率、单向反射率以及真空隔热率三个目标决议。透光率决议了真空管的集热效率,也就是说:透光率越高,集热效率越高。这个问题我们从太阳能集热器能量均衡方程:Q=QI-QL和集热器服从公式:η=Q∕A*G中能够看出:透光率越高、集热器吸取的太阳辐射能QI越高、集热器吸取的有效能量Q越高、集热器服从η越高;反之亦然。但透光率是在实验室中测得的数据,而在实践使用中当持续用水半个月阁下,真空管内壁上即构成可见的水垢膜,这时候透光率只能到达新真空管的85%阁下,利用半年后,在真空管内壁可构成1-2mm厚的垢壳,其透光率只要新真空管的50%以下,这时候的集热效率较之新真空管也降落到50%以下;
    2、为躲避水垢成绩以及因真空管分裂而漏水形成全部体系的瘫痪,有的高级太阳能热水器以及大型联排太阳能工程、热水器多接纳太阳能热管,并以为无需再停止水处理,但热管所发生的热量多集合于紫铜探头,因探头温度高、面积小,更简单在探头上构成一个水垢包,因热管的热量颠末热媒、热传感器屡次交流,对水垢更敏感,水垢对热交换的服从影响更大。
    3、水垢的导热系数极低,不到金属的百分之一,它附着在太阳能的集热管内壁招致吸热管吸取的热量不能实时通报给水,形成温度太高,极易炸管,水壶烧漏了就是这个原理。一样你的太阳能水温一年比一年低,最初形成集热管报废,仔细的用户会发明,家里的太阳能水温没有客岁的高,就是水垢结多了。水垢用传统的方法清算很难,暖瓶里的水垢我们也清算过,是否是很硬,很难清算洁净。一样真空管口径细,更难清算完全。
    4、水垢腐化内胆,形成漏水,毁坏保温结果,削减太阳能热水器的使用寿命。从前家里用白铁制造的太阳能用不了几年就漏了,就是水垢腐化的缘故原由。如今的太阳能热水器水箱普通都是接纳304不锈钢建造。更多资讯请搜索微信公家号:李晓锋,在消费焊接时,固然有氩气的庇护,但遭到高温影响,使焊缝四周的金属晶像发作改动,即由奥氏体转变为马氏体。含有氯离子的水在不竭加热历程中,加快了焊缝周边金属的锈蚀穿孔。
    5、水垢影响水温仪及电加热体系的一般利用,招致装备破坏。
    6、因真空管内外表很滑腻,垢壳在水流的打击下发生脱落,形成真空管内水循环不顺畅以致梗塞。

四、水垢对热泵、空调机组的风险
1、板式换热器的梗塞穿孔:
    板式换热器出于提高效率和降低成本,以及削减体积等身分思索,普通水通道设想的比力窄,面积大,铝板式钢板的厚度在1mm以下。面积大,水垢的沉淀面积就大。当水垢的富集厚度到1mm阁下时,水的阻力会提高1-2倍,热交换服从降落15%-20%阁下,当水垢的厚度到达2-3mm时,热交换服从降落20%-30%阁下,并惹起水流不顺畅。板式热交换器的锈蚀穿孔:因水源水PH值偏高或偏低,而招致水的腐蚀性加强,特别是当温度降低后加快热交换器的腐化穿孔。
2、套管式热交换器:
    套管式热交换器外管质料普通接纳紫铜,厚度1mm以上,为增长热交换服从,高级的套管式热交换器的外管外表做成凹凸状,以期冷热水在套管外表构成涡流,但水垢普通起首在凹面富集,因而利用3-6月后也就无所谓涡流了。套管式热交换器本钱较板式高、体积也增大,但热交换服从较低;因其外衣管较厚,相较板式交流器不容易锈蚀穿孔(在一些水源较差的处所仍时有发生)而被许多热泵厂家接纳;但因其热交换服从低,必需提高其表面温度,因而主机事情时需较大的压缩比,和接纳板式热交换器比,一样的制热量其主机功率要大一些,再加上套管热交换器体积大、本钱高,因而不只整机本钱提高,能耗也增大;同时,它只是延缓了毛病的发作工夫,普通一至两年后,一样要采纳除垢事情,不然仍会呈现各种毛病。
3、水垢对中央空调机组的风险:
    1)、低落了换热结果。大都换热器都是用碳素钢制成的,而碳素钢的导热系数为46.4-52.2W/(m*k),而水垢的导热系数为0.464-0.679W/(m*k),只要碳素钢的1%阁下,明显水垢或其它沉积物的导热系数比金属低很多。因而当水垢或其它沉积物笼盖在换热器表面上时,就好像在换热器外表裹上一层厚厚的棉衣,大大低落换热器的换热效率,假如想要保持其制热或制冷,必将增长能耗。
    2)、使冷却水的轮回速度和流量削减。沉积物或微生物污垢笼盖在换热器及其管壁上,以至梗塞管道,如许使单元工夫经由过程的轮回水量削减了,轮回速度减慢了,从而招致换热结果进一步低落。
    3)、加快腐化。沉积物和微生物的存在,促使了浓差腐化电池的构成及垢下腐化的发生,从而加快了金属被腐化的速度。
    4)、收缩了装备的使用寿命。一方面沉积物和微生物粘泥笼盖在换热器外表,阻遏了装备的有用换热,从而使换热器外表的金属持久处于高温热负荷狀态,招致了金属疲倦;另一方面,腐化的发作会招致换热器的管壁变薄,尤其是垢下腐化还会招致装备穿孔走漏,这些状况的发作,使得装备的使用寿命收缩。
    5)、增长了运转本钱。为使装备连结充足的换热效率,必需采纳增长水量,增大能源供应等步伐,同时为维修、改换因腐化缘故原由形成损伤的装备,一定增长用度,从而增大了装备的运转本钱。

五、水垢对电热水器的风险
    可别鄙视了水垢,电热水器行业把水垢叫做热水器的天敌。水垢最间接的风险是耗电,普通50升的电热水器两个小时就能烧热了,假如内胆结了水垢,要花三四个小时。
    水垢最严峻的风险在于,简单招致电热水器金属发烧管氧化,它不只低落加热服从,还会损伤内胆的绝缘层,致使水被通电后,假如有人洗澡便能够招致触电变乱发作。据理解,近年来,电热水器泄电伤人变乱的陈述不竭传出。杭州、北京、上海、天津、重庆、温州、石家庄、济南、青岛等都会持续发作了热水器泄电伤人变乱。数据显现,自1997年以来,国外年均热水器伤人变乱在1000起以上,激发的投诉逾6000件。  而据不完全统计,海内约有80%的热水器变乱是因水垢惹起的,因此有人比方:“一台结满水垢的热水器,就比如是一颗定时炸弹,悬在头上随时会爆炸!” 

六、水垢对燃气及电即热式热水器的风险
1、燃气即热式热水器
    燃气即热式热水器接纳带翅的多路紫铜毛丝管盘列,为提高水温上升服从,紫铜管内水通道狭小,弯道多,如不接纳给水处置工艺,在一些硬水区险些一年后必出毛病,水垢不只在狭小的内管富集低落热效率,并且脱落的水垢会在弯道集合、梗塞水通道,形成燃气即热式热水器在北方市场的占有率,始终不高(北方多为硬水区)。
2、电即热式热水器:
    好像即热式燃气热水器寻求超小、超薄,电即热式热水器的毛细管更细,毛细管壁更薄,在北方利用偶然不到三个月就发作梗塞以至毛细管穿孔。

七、水垢对热水运送管路的风险
    已往热水管道多接纳镀锌钢管,镀锌钢管开端锈蚀后水垢在松散锈面上着床,碳酸钙、碳酸镁再与锈蚀层发生化学反应,在热水的感化下加快锈蚀,普通一两年后,管道通径缩小30%以上。并伴随黄水(锈水)发生,直至5-8年阁下管路无法利用;比年推行PPR管,在PPR管路体系讨论以及转弯等处,讨论与管道接缝处,水垢富集,使水系统水阻增大,原设想水力均衡被毁坏,在供暖体系中形成供暖供冷不平衡征象。

八、水垢对汽锅的风险
    水壶里长了水垢,不容易传热,华侈燃料。这些关于一个家庭来讲,华侈还不算严峻。关于工场来讲,成绩就大啦。工场供暖供汽用的大汽锅,有的每小时要送出好几吨蒸汽,相当于烧干几吨水。据实验,一吨河水里约莫有1.6千克矿物质;而一吨井水里的矿物质高达30千克阁下。一天运送几十吨蒸汽,硬水在汽锅内壁堆积出的水垢数目,又该何等惊人!大汽锅里结了水垢,比如汽锅壁的钢板和水之间筑起一座隔热的石墙。汽锅钢板挨不着水,炉膛的火一个劲地把钢板烧得通红。这时候,假如水垢呈现裂痕,水立刻渗漏到高温的钢板上,急剧蒸发,形成汽锅内压力猛增,就要发生爆炸。汽锅爆炸的能力,不亚于一颗重磅炸弹!
    水垢间接要挟汽锅装备的安全和汽锅的使用寿命
    水垢的导热系数比金属的导热系数小几百倍。因而,即便在受热面上构成不太厚的水垢,也会因为热阻大,使其导热服从低落,形成热丧失,华侈燃料。理论证实,汽锅受热面结有1毫米的水垢,能使煤的耗损增长1.5~2%阁下。因为受热面上结有水垢,会使金属管壁部分过热,当壁温超越其事情许可极限温度时,会使管壁鼓包,严峻的会惹起汽锅爆管事故,使人身安全遭到要挟。

九、水垢对人体安康的风险
    据化学分析,每一克水垢中就会含有铅12毫克、砷21毫克、汞44毫克、镉3.4毫克、铁24毫克,其风险十分大,不单会惹起人体重金属含量超标,还会惹起胆结石病症,以至还会招致人体器官癌变以及中毒。
    水的硬度,是指水中的钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等所有的盐类的含量,并常含有汞、镉、砷、铅等大批的有害元素。水的硬度单元凡是是将水中的局部盐类换算为碳酸钙来计量。当水中的硬度以碳酸钙计小于150毫克/升时,称为软水;150—450毫克/升时,称为硬水;450—714毫克/升时为高硬水;大于714毫克/升时为特硬水。国度糊口饮用水硬度的卫生标准为小于450毫克/升(以碳酸钙计)。
    高硬度的水质严峻地影响了工业生产和人们的糊口与安康。在产业上用高硬度的水浆洗和漂染纺织物易呈现黑点、发花、光彩暗淡,明净度降落,构成成品和次品;用硬水酿酒易使果酒和啤酒呈现混浊与沉淀而报废;硬水不能供做化学实验、造纸、制药、电子、化工、食品饮料等工业用水,不然会发生成品、呈现严峻变乱的恶果;更多资讯请搜索微信公家号:李晓锋。用硬水洗衣物易使纺织物纤维变硬发脆而破坏;用硬水沐浴、洗头时有发涩发黏的觉得;用硬水烧豆与肉类不容易熟烂;用硬水烧开水易使水壶结垢,华侈燃料1/3以上。在人体安康上,饮用高硬水易使人患暂时性胃肠不适、腹胀、泻肚、排气多,以至惹起肾结石等疾病。不仅如此,水壶与暖水瓶利用一段时间后,其内壁就会结满一层红色的水碱,除大部分为碳酸钙、碳酸镁外、还含有多种有害的汞、镉、铅、砷等元素,如不常常实时肃清,重复用来烧水、装水后,有害元素积聚愈来愈多,并能再次溶于水中,当人们饮用后就进入人体,从而惹起人体慢性中毒以至可致癌和致畸,严峻风险人体安康。

十、常见的热水工程水处理的办法以及评价
    1、离子交换法:接纳特定的阳离子交换树脂,以钠离子将水中的钙镁离子置换出来,因为钠盐的溶解度很高,以是就制止了随温度的降低而形成水垢天生的状况。次要长处是:结果不变精确,工艺成熟,能够将硬度低落至0。接纳这类方法的硬化水装备普通也叫做“离子交换器”(因为接纳的多为钠离子交流树脂,以是也多称为“钠离子交流器”)。其缺陷为:
    (1)、会发生过量的再生废液,用于氛围源热泵本钱较高;
    (2)、耗盐量大,需常常复原;
    (3)、排挤大量含盐废水易惹起管道腐化,热水利用存在安全隐患。
    2、电磁法:接纳在水中加上必然的电场或磁场来改动水分子的特性,从而改动碳酸钙(碳酸镁)堆积的速度及堆积时的物理特性来阻遏水垢的构成。其特性是:装备投资小,安装便利,运转用度低;可是结果不敷不变,没有统一的权衡尺度,由于经由过程磁场后的水分子将在半个小时阁下工夫规复通磁前的形态,以是处置后对水的使用时间、间隔都有必然范围。更多资讯请搜索微信公家号:李晓锋,从办法上看只能应用于对轮回水的处置,对磁力巨细有硬性目标要求,磁场强度要在2000高斯以上,最主要的是如今磁化功用并没有获得相干的认证,对其可行性与实效性存在质疑。
    3、膜分离法:纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)都可以阻拦水中的钙镁离子,从而从根本上低落水的硬度。这种方法的特性是,结果较着而不变,处置后的水适用范围广;可是对进水压力有较高要求,装备投资、运转本钱都较高。
    4、加药法:向水中参加公用的阻垢剂,能够使钙镁离子、碳酸根离子与药剂的份子构成络合物,增长其在高温水中的溶解度,从而使水垢不能析出、堆积。今朝产业上能够利用的阻垢剂许多,在水处理中常用的阻垢剂有复磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。这种方法的特性是:一次性投入较少,适应性广,阻垢、除垢能力强,特别适合于储水式加热器,但因其需不竭的投入药剂,从而体系较为庞大。
    5、高频电子除垢仪除垢
这种方法在安装时需求切割管道,且电极简单粘附水中的悬浮物形成体系失灵。安装烦锁,工程量大。如今呈现新一种防垢产物量子环,用其发生的频次和水中矿物质离子的固有频率发生共振而使其提早析出,这类产物的除垢防垢结果不错,但利用特种质料及生产技术,用度相称高,一般用户难承受。
    6、永磁装备除垢
    表面是一个一个圆环型的永久磁铁,然后套在直管道上,操纵穿管路的磁场处置颠末管道的水。多用于管道较大的场所,因为其磁场频次和强度牢固,以是它合用的水质范畴是比力窄,在某些特定水质条件下表示的比力好,但再换一种水质后大概就没有了结果。
    7、电子感到水处理器
    道理是经由过程主机在水中发生一个频次强度都按必然纪律变革的感到电磁场。该电磁场使水中的成垢离子分离成大量的文石晶核,当水中矿物质含量超越水的饱和溶解度时,成垢离子就会析出并优先发展在这些晶核上构成文石晶体,代替了方解石晶体的析出,而文石晶体呈坚实絮状,很容易被水冲走。此办法安装简朴,不必切割打孔,不必改换电极和调养,耗电量极小,是比力完善的解决方案。但推行上因为厂商定见纷歧,招致使用受限。
    8、酸洗法:
    可用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸,但不能用硫酸。由于硫酸与水打仗时,在水垢外表天生硫酸钙硬膜,使膜下的水垢不容易接触到酸液。磷酸和铬酸固然比盐酸有用,但因为价钱太贵,以是普通都用盐酸。盐酸只能洗濯碳酸盐水垢,酸洗时天生的氯化镁和氯化钙溶解度很大,简单撤除,并伴随二氧化碳发生,有搅拌盐酸液的感化。关于纯硅酸盐水垢,可利用氢氟酸洗濯。硫酸盐和硅酸盐为主的混淆水垢,也可利用盐酸洗濯。酸洗的感化在于用酸溶液消融水垢与金属壁间的氧化铁层,使酸接触到金属,从而发生氢气泡使水垢脱落。它与盐酸盐垢的盐酸洗濯原理差别。酸洗前,必需起首按照结垢水平,准确的计算出盐酸用量。因为氛围能热水器的结垢速度长短常快的,以是每隔2-3个月以至1个月就需酸洗一次。因为供水工具的特殊性,以是,在酸洗时也不能中止供水,不像汽锅热水那样停止低浓度不间断的酸洗。云云频仍的酸洗,用户是承受不了的。以是,这种方法可行性也不高。
    9、碱洗法:
    次要是肃清硫酸盐和硅酸盐水垢,还能够肃清硫酸盐和硅酸盐的混淆水垢。不能肃清碳酸盐水垢。用碱洗法不是使水垢消融撤除,而是使水垢硬化,再用机器的办法肃清。所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠两种。
    化学办法操纵起来庞大,本钱高、难度大。普通应用于汽锅等装备的除垢,而不太顺应太阳能热水器。另外,物理办法有以下几种办法,供各人参考:
    1.机器法:用水冲刷或刷子肃清。假如水垢很坚固,可用电力或水力动员的洗管器来洗濯。此法在水垢构成早期比力合用。
    2.电子法:操纵电讯号改动水分子构造使水加快开释出矿物质并让矿物质严密分离在一起,分离的矿物质随水流动而带走,能够防备水垢的发生。
    3.其他办法:如利用镁棒、增加矿物质、磁化等等,这些办法都能有用防备水垢的发生。

 


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