ION－STICK离子棒水处理器在上海石化总厂工业冷却水中的应用
一、概述：
自60年代以来，利用强磁、电子、静电等物理方法来防止工业循环冷却水中的结垢及缓蚀工艺是否有效，一直为国内外水处理专家们所关注、讨论及研究的课题。中国石化总公司1991年召开的第二届（茂名会议）水处理年会上，也曾将这方面的自理技术作为一个专题进行了深入讨论。最近就加拿大York Energy Conservation专利产品ION－STICK离子棒处理器在工业用水处理中有关防垢等方面功能进行了试验与应用。试验方法系按照中国石化总公司有关规则进行，并在此基础上选择了几家工厂进行工业冷却水系统上的应用，从实验及应用的结果上看，均证实了该设备对工业水处理领域或谓开辟了一个新途径，增加了一个新的更简便易行的处理技术。
二、选择工厂概况：
目前ION－STICK离子棒水处理器在上海地区己在多家工厂冷却水系统中应用，现就应用时间较长且较典型的二家企业作为例子，介绍如下：
一家是上海石化股份有限公司下属维纶厂PVA分厂空压机直流冷却水系统，另一家是上海天原化工厂氨冷冻系统循环冷却水。
空压机系统共有三台国产DYNL－710T31空压机，气量10.5m3/min，压力7kg/cm2。过去循环冷却水系化学方法处理，为进行试验ION－STICK离子棒水处理器的功效，特改为工业水直流排放冷却。
氨冷却系统是直立式敞开冷却器循环冷却水，过去没有进行任何水处理，循环水量二组共约900m3/h，结垢较为严重。
三、试用情况：
由于具体生产及客观等条件限制，对空压机冷却水系统的水质变化采取监测，跟踪分析。而对氨冷却水系统则从生产角度进行实际观察，分析统计。
1、空压机系统试用情况：
试用于1994年9月1日开始，到1995年1月7日告一段落，其中分二个阶段进行试验。
①.从9月1日到11月30日为第一阶段，期间共取水样34次共136个分析项目，相关分析项目共436个。
水样分析结果见表五
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统计口径 |
工业水（毫克/升） |
冷却水（毫克/升） |
|
浊度 |
钙硬 |
浊度 |
钙硬 |
|
34次分析全部平均值 |
3.20 |
153.3 |
5.10 |
153.6 |
|
16次同步取样分析平均值 |
2.86 |
164.5 |
3.20 |
166.3 |
a、按同步取样分析结果对比，其平均钙硬上升1.1%（各次结果均属平衡或稍上升）。这足以证明冷却水出入冷却器时，虽因换热增加水温，但钙硬并没有因此而产生CaCO3或CaSO4类沉积或结垢现象发生。
b、为证实此类统计的对比可靠性，取同期（11月7-22日）该厂使用化学处理的PVA装置8000m3/h循环水系统水质分析结果统计见表六。
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|
工业水（毫克/升） |
冷却水（毫克/升） |
计算浓缩倍数 |
|
统计口径 |
氯
离
子 |
钙硬
（以CaCO3计） |
电导us/cm |
氯
离
子 |
钙硬
（以CaCO3计） |
电导us/cm |
氯
离
子 |
钙硬
（以CaCO3计） |
电导us/cm |
平均值 |
|
94.11.7-11.22平均值 |
166.1 |
148.4 |
1089.1 |
506.8 |
359.1 |
2257.2 |
3.05 |
2.42 |
2.35 |
2.61 |
循环冷却水的浓缩倍数是按中国石化系统目前通用的统计的方法，由氯、钙、电导三项加权平均值为计算浓缩倍数。按计算其循环水中钙硬应在387.3毫克/升，而分析结果却只有359.1毫克/升，下降7.3%，说明由于循环冷却水进出水冷器系统时，由于换热等因素，水温上升，造成少量的钙硬可能产生CaCO3或CaSO4类沉积，或在系统管网上产生结垢等现象。
因从PVA装置水冷器的实际检查中，发现个别水冷器由于工作条件差（流速低，水温偏高）等因素，确有轻度结垢现象产生。
②.从94年11月30日到95年1月7日为第二阶段，这期间是在上述同等条件下，停止使用ION－STICK离子棒水处理器，以观察该空压机在无任何水处理措施的条件下，其直流冷却水的变化状态见表七。
| 项目 |
钙硬以CaCO3计（毫克/升） |
氯离子（毫克/升） |
| 进口工业水质分析平均值 |
161.3 |
185.5 |
| 出口工业水质分析平均值 |
152.8 |
186.8 |
a、从水质分析结果明显得知其氯离子平均值基本没变化，而钙硬却己下降5.3%。这可充分说明空压机冷却水系统当进入水冷器换热后，确因升温而促使水中的钙硬产生CaCO3或CaSO4类沉积物或结垢。
b、为考察同期水质变化，再次同时对该厂PVA装置8000m3/h化学处理循环冷却水分析结果进行统计对比（94.12.11-23日）见表八。
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项目 |
钙硬以CaCO3计（毫克/升） |
电导us/cm |
氯离子（毫克/升） |
平均 |
|
工业水质分析平均值 |
169.2 |
1124.8 |
197.6 |
|
|
循环冷却水分析平均值 |
392.9 |
2432.1 |
564.5 |
|
|
计算浓缩倍数 |
2.32 |
2.16 |
2.86 |
2.45 |
按平均浓缩倍数计算，钙硬应在414.5毫克/升，而实际分析结果只有392.9毫克/升，少5.3%，这与上述表八统计是符合的，仍有轻度结垢发生。
③.为进一步证实此统计的可信度，我们又将94年4月份曾对ION－STICK离子棒水处理器按中国石化水处理办法所规定的办法进行的一次动态模拟评估试验的数据，按上述方法进行统计，同时证实上述的诊断。因那次试验共进行三轮，第三轮为动态循环冷却水试验，现将试验中的水质分析结果统计见表九。
| 项目 |
钙硬以CaCO3计（毫克/升） |
电导us/cm |
氯离子（毫克/升） |
平均 |
| 补充水分析平均值 |
113.8 |
704.0 |
119.0 |
|
| 循环水分析平均值 |
224.8 |
1939.8 |
393.0 |
|
| 计算浓缩倍数 |
1.98 |
2.76 |
3.3. |
2.68 |
a、在动态模拟试验的设计条件是较苛刻的，带有一定的强化性。目的是在短期内考核某一水处理技术的相对效果，按中国石化（90）生机字第4号和发规计字第6号文中的有关动态模拟结果评定条件中规定当其结垢率在15-20M.C.M.（毫克/cm2/月）时，属允许范围。即水处理结果是允许有一定范围的结垢率的。
b、该试验结果，按平均浓缩倍数计算，循环水中钙硬应是305毫克/升，而实际只有224.8毫克/升，少26.3%，表明有相当量的结垢产生。
c、对动态模拟装置中的碳钢客实测结果，其结垢率平均为20M.C.M.。
d、在第三轮动态模拟试验开始前，曾做过二轮定性强化趋向判断性试验见表十。
| 项目 |
试验时间
（小时） |
结垢率
（M.C.M.） |
条例 |
| 未使用离子棒试验趋势结果 |
89 |
1130 |
1.加热蒸气150-155温度℃
2.出水温度50-63℃
3.流速0.5M/S左右
4.补充水中再加入CaCL2及NaHCO3，以提高其补充水的硬度与磁性，促成快速结垢，以便短霎时间内对比相应处理效果 |
从上述试验结果可以明确当使用或不使用ION－STICK离子棒水处理器时，在同等条件下，结垢率有大幅度下降，从1130M.C.M.降至659M.C.M.，足以证明ION－STICK离子棒水处理器的良好阻垢功能。
④.从PVA分厂空压机的缸套及缸套板的检查中发现，当第一次试用前，打开缸盖时，缸盖内水呈黑色且有异味，盖板上有深灰色及暗棕红色的垢及腐蚀产物。（当时是使用化学处理的循环水）。经第一阶段试用ION－STICK离子棒水处理器后，缸盖内水呈清且无异味，盖板的深灰色垢没有了，但棕红色腐蚀物仍有。
2、天原化工厂氨冷冻循环冷却水系统情况
天原化工厂是建于1929年的我国第一家氨碱工厂，其设备己陈旧老化，氨冷冻循环水系统过去没有不处理设施，系统结垢严重。
该厂于1994年9月进行大修时，曾对其系统进行检查，其敞开式水冷器管端口（Φ38）结垢严重，垢厚在2-3毫米。据介绍，由于结垢严重，冷却盘管及中间冷却器几乎每月均得进行清除垢或更新才能维持生产，严重影响生产案例及电耗增加。氨冷冻系统共有二组的循环冷却水系统，共约900m3/h循环水量，于9月份大修后，安装二台ION－STICK离子棒水处理器，经约五个月的运行，厂主管部门发现该系统过去的严重结垢、堵塞等现象己不再发生，大修后运行十分正常，即不需要清除垢，更没有更换设备。
据天原化工厂技术能源科的统计，由于解决了长期的结垢问题，给工厂带来了相当大的经济效益，单电耗及水量的减少，年平均可节约50多万元人民币，深受厂领导及操作工人们的欢迎。
四、几点意见：
1、综上述二家工厂在不同情况的循环（直流）冷却水系统中应用，均说明ION－STICK离子棒水处理器在水处理中的良好阻垢作用。
天原化工厂循环冷却水系统更为明显，其原因是ION－STICK离子棒水处理器安装在系统中，它与水的接触时间长，效果就更好。
2、PVA分厂在试用过程中，对水质变化了系统的分析对比统计，可以说明ION－STICK离子棒水处理器在水处理过程中确是利用高压静电的作用将水中的钙镁离子被水偶分子所包围而距离管壁上阻止了结垢现象产生。
3、从动态模拟试验及二家工厂应用，均证实ION－STICK离子棒水处理器在循环水处理中确有阻垢、缓蚀及减少生物粘泥等功效。建议在循环冷却水中推广应用。