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      空氣能熱水器 水垢知識及教你如何去水垢

      時間:2016-02-08 21:54:06       來源:安徽熱線
      摘要: 一、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,

       一、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。1升水中含有10mmgCaO(或者相當于10mmgCaO)稱為1度。軟水就是硬度小于8的水)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,消毒殺菌后得到的,也是硬水。剛下的雨雪,水里不含礦物質,是“軟水”。水燒開后,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)沉淀下來。原來溶解的碳酸氫鈣(Ca(HCo3)2)和碳酸氫鎂(Mg(HCO3)2),在沸騰的水里分解,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)也沉淀下來。這就是水垢的來歷。

      水垢根據其形成原因和成形狀態的不同大致可分為硬垢和軟垢兩種。當水中含有碳酸鹽膠體、細菌和有機物等雜質時,碳酸鹽類似于水泥沙漿中的沙石,而膠體、細菌和有機物等則相當于水泥沙漿中的水泥,當水中膠體、細菌和有機物等粘性物質和碳酸鹽共同作用,在高溫煮沸條件下則形成了和容器(或管道表面)粘附在一起的硬垢。而一旦膠體、細菌和有機物等粘性物質被去除(如通過超濾濾除)后,即使水中鈣、鎂離子和碳酸根離子濃度很高,也只生成潔白而松散的容易去除的碳酸鹽軟垢,而不會產生硬垢。

      二、熱水工程為什么要進行水處理

      水垢與我們的生活形影不離。它的化學性質十分穩定,不僅會影響熱交換率,消耗能源(一毫米厚的水垢能多消耗10%的能源),而且過多的水垢會堵塞水管,使水流變小,以致帶來安全隱患;水垢甚至會危害人們的身體健康。

      熱水工程必須要進行水處理,如同金屬設備行業進行的防腐工程一樣。對熱水工程進行適當的水處理,可以使熱效率提高20%-40%左右;設備使用年限提高1-2倍;設備維修率下降20%-30%。在西歐、北美,熱水工程水處理是一個必要的環節,無論是設計院,設備供應商,用戶都對熱水工程水處理有足夠的重視,水處理設備投入比例占整個工程量的5%-8%左右,因此而節省的能源與不發達國家比有20%-30%;設備的使用費用下降50%。水垢能耗眾所周知,以法國為例,每年成垢量超過7000噸,耗費十幾億歐元,其耗能程度可想而知。

      在中國,鍋爐設備每年都要有一次中修,兩年必須大修,在水源水質復雜的地區甚至會導致設備無法運行,一年就要進行大修;中國是一個地表水資源缺乏的國家,70%的地區以地下水為主,地下水中所含的礦物質更豐富,品種更繁雜,熱水工程更需要認真的進行水處理,熱水工程離不開水處理。在當今世界提倡綠色能源、節能減排的潮流中,熱水工程水處理更能發揮不可或缺的作用。

      三、水垢對熱泵、空調機組的危害

      1、板式換熱器的堵塞穿孔:

      板式換熱器出于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,面積大,鋁板式鋼板的厚度在1mm以下。面積大,水垢的沉淀面積就大。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,并引起水流不暢。板式熱交換器的銹蝕穿孔:因水源水PH值偏高或偏低,而導致水的腐蝕性增強,特別是當溫度升高后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面做成凹凸狀,以期冷熱水在套管表面形成渦流,但水垢一般首先在凹面富集,因此使用3-6月后也就無所謂渦流了。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銹蝕穿孔(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,必須提高其表面溫度,因此主機工作時需較大的壓縮比,和采用板式熱交換器比,同樣的制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,它只是延緩了故障的發生時間,一般一至兩年后,同樣要采取除垢工作,否則仍會出現種種故障。

      3、水垢對中央空調機組的危害:

      1)、降低了換熱效果。多數換熱器都是用碳素鋼制成的,而碳素鋼的導熱系數為46.4-52.2W/(m*k),而水垢的導熱系數為0.464-0.679W /(m*k),只有碳素鋼的1%左右,顯然水垢或其它沉積物的導熱系數比金屬低得多。因此當水垢或其它沉積物覆蓋在換熱器表面上時,就如同在換熱器表面裹上一層厚厚的棉衣,大大降低換熱器的換熱效率,如果想要維持其制熱或制冷,勢必增加能耗。

      2)、使冷卻水的循環速度和流量減少。沉積物或微生物污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。一方面沉積物和微生物粘泥覆蓋在換熱器表面,阻止了設備的有效換熱,從而使換熱器表面的金屬長期處于高溫熱負荷狀態,導致了金屬疲勞;另一方面,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。

      四、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。水垢最直接的危害是耗電,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。

      水垢最嚴重的危害在于,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,以致水被通電后,如果有人沐浴便可能導致觸電事故發生。據了解,近年來,電熱水器漏電傷人事件的報告不斷傳出。杭州、北京、上海、天津、重慶、溫州、石家莊、濟南、青島等城市連續發生了熱水器漏電傷人件。數據顯示,自1997年以來,中國年均熱水器傷人事故在1000起以上,引發的投訴逾6000件。而據不完全統計,國內約有80%的熱水器事故是因水垢引起的,因而有人比喻:“一臺結滿水垢的熱水器,就好比是一顆定時炸彈,懸在頭上隨時會爆炸!”

      五、水垢對燃氣及電即熱式熱水器的危害

      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后必出故障,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。

      六、水垢對熱水輸送管路的危害

      過去熱水管道多采用鍍鋅鋼管,鍍鋅鋼管初步銹蝕后水垢在疏松銹面上著床,碳酸鈣、碳酸鎂再與銹蝕層產生化學反應,在熱水的作用下加速銹蝕,一般一兩年后,管道通徑縮小30%以上。并伴有黃水(銹水)產生,直至5-8年左右管路無法使用;近年推廣PPR管,在PPR管路系統接頭以及轉彎等處,接頭與管道接縫處,水垢富集,使水系統水阻增大,原設計水力平衡被破壞,在供暖系統中造成供暖供冷不平衡現象。

      七、水垢對鍋爐的危害

      水壺里長了水垢,不容易傳熱,浪費燃料。這些對于一個家庭來說,浪費還不算嚴重。對于工廠來說,問題就大啦。工廠供暖供汽用的大鍋爐,有的每小時要送出好幾噸蒸汽,相當于燒干幾噸水。據試驗,一噸河水里大約有1.6公斤礦物質;而一噸井水里的礦物質高達30公斤左右。一天輸送幾十噸蒸汽,硬水在鍋爐內壁沉積出的水垢數量,又該多么驚人!大鍋爐里結了水垢,好比鍋爐壁的鋼板和水之間筑起一座隔熱的石墻。鍋爐鋼板挨不著水,爐膛的火一個勁地把鋼板燒得通紅。這時候,如果水垢出現裂縫,水立即滲漏到高溫的鋼板上,急劇蒸發,造成鍋爐內壓力猛增,就要發生爆炸。鍋爐爆炸的威力,不亞于一顆重磅炸彈!

      水垢直接威脅鍋爐設備的安全和鍋爐的使用壽命

      從表中可看出,水垢的導熱系數比金屬的導熱系數小幾百倍。因此,即使在受熱面上形成不太厚的水垢,也會由于熱阻大,使其導熱效率降低,造成熱損失,浪費燃料。實踐證明,鍋爐受熱面結有1毫米的水垢,能使煤的消耗增加1.5~2%左右。由于受熱面上結有水垢,會使金屬管壁局部過熱,當壁溫超過其工作允許極限溫度時,會使管壁鼓包,嚴重的會引起鍋爐爆管事故,使人身安全受到威脅。

      八、常見的熱水工程水處理的方法以及評價

      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,由于鈉鹽的溶解度很高,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”(由于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,用于空氣源熱泵成本較高;

      (2)、耗鹽量大,需經常還原;

      (3)、排出大量含鹽廢水易引起管道腐蝕,熱水使用存在安全隱患。

      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,因為通過磁場后的水分子將在半個小時左右時間恢復通磁前的狀態,所以處理后對水的使用時間、距離都有一定局限。從方法上看只能應用于對循環水的處理,對磁力大小有硬性指標要求,磁場強度要在2000高斯以上,最主要的是現在磁化功能并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,處理后的水適用范圍廣;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復磷酸鹽、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,尤其適合于儲水式加熱器,但因其需不斷的投入藥劑,從而系統較為復雜。

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