物理性水處理創新技術.doc

物理性水处理创新技术利用【超劲磁流体磁化器】提升设备作业效率、产能及寿命并延长维护周期一、 前言化学性的加药处理技术系目前工业界中最普遍也是最倚重的处理方法，依各系统不同的状况在经过水质检测后调配最合适的药剂进行处理及控制。各种的热交换系统、输送管线、加热系统等，常有结垢、腐蚀、堵塞、生锈，种种的问题产生，这些不但会造成产能的下降、增加维护及劳务的支出，更会降低设备及管线的使用年限。由于化学药剂欲达到最好的效果，药剂用量与待处理的流体需达到最佳的比配方能完全发挥药剂的效果，于是化学处理的【寛容度】显得较受限制且需严加的控制。长年以来化学处理是最为广范使用的，它可以减缓结垢生成、腐蚀及生锈等问题，即便是设备无法正常运作时亦能快速的处理以减少停机所带来的损失，就目前而言化学性处理似乎是唯一的解决之道；但化学处理就如同双面刃般亦会带来负面的效果，就以除垢而言不外乎是使用强酸或强碱来处理虽有效且快速，却会对管线及设备带来腐蚀的问题而减低使用寿命，不但是周期性的耗费亦有二次污染之困扰；为克服上述之困难点，引进【超劲磁流体磁化器】之物理性水处理设备，来补足化学处理之短。二、【超劲磁流体磁化器】简介1. 磁能处理的发展利用磁能方法来替代化学处理，早期在1945年瓦氏发现利用磁力线强力振荡的非药剂方法来净化水质。并于1958年在Corrosion Technology发表实验成果； Katz教授(Johns Hopkins大学)和Dr. Klaus J.Kronenberg教授(加州大学)认为改变水质的结垢方式其磁场强度需在1,000 3,000高斯 ； G.J.Macgarvan先生利用20,000高斯以上之磁场使管路产生静电场，透过接地吸引水中的阳离子，并与水中带负电偶极氧原子与杂质相斥，避免结垢产生。物理性的磁能处理在发现及应用已超过半个世纪，然而早期因种种技术上的问题始终无法克服使得磁能处理较不被重视，让物理性水处理的可行性终究仅止于理论上。 在十余年前由台湾自行开发的【超劲磁流体磁化器】问世，并经当时的公证单位：中国技术服务社经过长期的测试认可为有效的磁能处理设备，并在147、148期工业污染防治专刊上发表其效果；1998年首度进入中国钢铁公司历经二年多的实验室及生产在线测试后得到认可；2001年第三代超劲磁问世并获得专利； 2007年中钢宝钢炼铁交流会上发表超劲磁所带来的效果； 2007经济部工业局工业用水资源整合推动计划成果发表研讨会上超劲磁也列为中钢发表的重点之一，超劲磁的效果将引领工业界走向新的里程碑，更在市面上各式良莠不齐的磁能产品中脱颖而出。2. 超劲磁的原理及功效说明(一) 超劲磁原理说明 超劲磁流体磁化器利用定向磁力线以强磁力方式作用于管内流体，流体受磁力线切割后产电场，将管路中流体的正电荷离子强迫暂时性改变为负电荷来交换水分子和矿物质离子，使水中的Ca2+、Mg2+与电子结合，使其暂时失去阳离子的功能，因此在长期循环加热过程中不会和其它负离子(如SO42-)结合，也即转变成不结垢的离子化水。图1.超劲磁流体磁化器运作示意图。(二) 超劲磁功效说明 A.防止新的结垢生成。 超劲磁的功能:A防止新结垢生成B.除去原有结垢。C.除锈、防锈。D.降低腐蚀率(酸蚀、碱蚀)。E.节省燃料油(气) (三) 超劲磁可应用范围第一类 加热系统：锅炉、热水管路、射出成形机，各式的燃油(气)设备。第二类 冷冻空调系统：冷凝器、热交换器、蒸发器、冷却循环水管路、冷却水塔、空压机冷却器。第三类 引擎燃烧系统：重油引擎、卡车、巴士、汽车、游艇、渔船、挖土机、推土机等燃油引擎。第四类 循环、非循环流体之管路：游泳池、喷水池、养殖循环用水、放流管、输油管、海水管，各式有结垢、生锈及腐蚀问题之管路。三、超劲磁在线应用及效益分析 1. BAC Cooler BAC Cooler是高炉炉壁的冷却水系统，若因结垢导致热交换能力 下降时，将无法控制炉壁的冷却温度，也会造成炉壁上的耐火材寿命 缩短或耐火材的脱落，而严重影响高炉的产能及寿命。 安装前安装后冷却管约半年后就开始结垢，热交换能力下降。2004年新型BAC Cooler上线后安装至今无任何结垢。约23年后需下线清理。不需下线清理，延长设备寿命。加药处理。不需加药。每座BAC Cooler节约金额约NT850,000元/年。 (废水处理费用、停机损失费用未计算)图3.使用超劲磁的BAC Cooler。 使用超劲磁后的BAC Cooler。.使用化学处理的BAC Cooler。2. 炉顶压发电回收系统 TRT主要是利用高炉产生的废气回收再利用的一种发电系统，因推动叶片为高温气体故需要喷洒冷却水，也使得叶片产生结垢造成了发电量不稳及不足的现像，冷却水喷嘴也产生结垢堵塞。 安装前安装后发电系统因静叶片积垢导致发电量只有70%。无任何积尘垢，维持正常发电量。加药处理。(仍会积垢，冷却水喷嘴堵塞)不需加药。节约金额约NT400,000元/年。 (停机损失费用未计算).使用超劲磁的静叶片。.加药处理的静叶片。 3. 高炉洗尘器 洗尘器是高炉在排废前利用水幕补捉空气中悬浮粒子的系统，在结垢物生成后会使得水幕有破洞的现像造成排废不良，长期下也使得十六英吋的进水管内径仅剩十二英吋，造成进水量不足。安装前安装后洗尘管积硬泥，供水量降低，约35个月清理一次。不沈积硬泥，维持正常供水量。一级水位处容易堆积泥垢，清理不易。不堆积泥垢。内部积垢，锈蚀不易发现。除去积垢并有防锈功能。加药处理。(仍会积垢)不需加药。节约金额约NT1,400,000元/年。 (停机损失费用未计算)加药处理的RSE锥形控制器。使用超劲磁3个月的RSE锥形控制器。 4. 煤水热交换器 煤焦油黏附热交换器管壁，导致热交换效率衰退快。由于煤水并不循环使用，所以不适合也无法以加药法解决积垢问题。安装前安装后煤水热交换器热传系数：23084W/m2煤水热交换器热传系数：提升为34261W/m2，平均值提升49%，且可维持于300400W/m2之高热传系数。热水反洗频率：0.61月/次。热水反洗频率：延长至1.52月/次。机械水刀清洗：0.81年/次机械水刀清洗：延长至1.5年/次降低现场工作人员使用水刀之危险性及清洗之困扰降低冰水热交换器之冰水使用量及CO2排放量，达到省能源及环保节约金额约NT5,700,000元/年。 (停机损失费用未计算)安装前的煤水热交换器。使用超劲磁的煤水热交换器。5. 锅炉设备 7.2吨锅炉安装前、后之经济效益评估分析表 幣種:NT品名安装前安装后估计可节省金额费用附注工业用药20,000元/月不再使用蒸气之Ph=12废水处理费用N/A不需废水处理费用每10元/m3离子交换树脂70110公升/月不再使用80元/公升软水设备(工业用盐)60,000元/年不再使用 可续用或不用重油含硫量0.5180公秉/月可节省18公秉/月、330,300元/月970528公告牌价18,350元/公秉重油运输费运费170元/公秉可节省3,060元/月锅炉酸洗费用每次50,000元/台可节省25,000元/年以两年洗一次计其它附加效益N/Au 节省劳务时间u 强护工业安全保障u 降低废气污染排放量u 免年度酸洗u 不需再以化学酸洗管路，延长设备寿命全年节约金额NT4,397,260元。 (废水处理费用、停机损失费用未计算) 6. 超劲磁防腐蚀能力实验 在本实验中使用一种名为”贫氨液”的强碱液体，此液体在制成时需加温至120，然而在高温时候造成严重的腐蚀；因胺液于高温发生劣化产生甲酸等物质，造成碳钢设备腐蚀形成铁错合物溶于胺液中，胺液吸收酸气后将铁错合物析出形成硫化铁阻塞换热器管壁，造成热交换降低，此为严重的腐蚀现像。项目测试1测试2空白组超劲磁实验组空白组超劲磁实验组腐蚀率(mpy)22.44.9325.4试片外观图10. 超劲磁防腐蚀实验，防腐蚀率可达78%以上。四、各式磁能物理处理器设备功能分析 管内电子式 藉由循环水离子化或钝化，来抑制管路结垢或形成软性水垢。必须停机安装及保养，有漏电危险，有使用期限，使用时损耗能源。因阻碍水流，管路有压降及泄漏疑虑。补给水的水质较差或浓缩倍数较高时，产品本身会有结垢现象，故需停机将产品拆卸清洗保养。 管内永磁式须截管安装及保养。因阻碍水流，管路有压降及泄漏疑虑。因装置于管内所以不需穿透管壁之磁力。若补给水的水质较差或浓缩倍数较高时，产品本身会有结垢现象，故需停机将产品拆卸清洗保养。 管内静电式在水中直接放入电极板(棒)，施以高电压使水中硬度离子化。器材价格昂贵，安装与维修皆要关机。阻碍水流。容易漏电产生电击。 管外电磁式 产品吸附于钢管外，使产品磁力线穿透管壁在管内形成电场，不必截管安装及拆卸保养。 有漏电危险，有使用期限，使用时损耗能源。产品之磁力无法穿透管壁(7mm厚度之镀锌钢管其抗磁性为14,000 17,000高斯)，仅扩散于管壁上。 超劲磁流体磁化器 不必截管安装。 具穿透且不导磁之特性，不受水质影响，直接除垢、除锈且能防止结垢及腐蚀。 锅炉排水之TDS可达3,000 mg/L，排水频率约与化学法相近，甚至可延长排水周期。冷冻空调系统其循环水之总溶解固体浓度可达数15,000 20,000mg/L。五、中国钢铁厂内之应用范围 高炉炉壁冷却水系统。 粉煤喷吹系统。 洗尘器系统。 炉顶压发电设备。 炼焦加料车。 烧结点火炉COG。 转炉矿泥水。 抽气风车热交换器。煤水热交换器。 油剂热交换器。 炉渣冷却水。 精炼炉冷却水。 I/D Fan冷却水。 石灰场COG。 钢板场往覆轧延机。 连续退火冷却水系统。 电磁钢带热交换器。 一贯式作业钢铁厂每日所需的用水量约16.5万m3/日，为提高产能在水处理亦是相当重要的一个环节。超劲磁可运用于无法使用药剂的环境下，及原水水质变化量大的环境均能够发挥强大的效果，对设备及管线进行保护的作用。六、结论与建议： 1. 就经济层面的观点，超劲磁设备可取代化学处理方法，免除了添加 化学药品的成本，减少了停机保养与人工的成本，不需定期酸洗延长 了设备使用寿命。 2. 就环保的观点，不需添加药品免除了二次污染的困扰，在系统的应用上可达到节省水资源，对于产品的使用上消耗能资源和不需外加电源，实属于无污染、省能源之环保绿色