恩曼(ENMAX)防垢装置在热水系统中的应用

武绍井，徐 鹏，李 斌

(重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 公用设计部，重庆 401120)

某钢厂为了进一步回收加热炉烟气余热，在烟道空气预热器后新增1套热水系统，即利用烟气余热生产热水。投入运行后不久，发现因源水硬度过高导致热水系统中的烟气-水换热器(以下称换热器)结垢严重，影响热水产量。经多次探索，最终找到一种防热水结垢装置并应用到热水系统中，从而在不改变系统整体结构的情况下，以较小的代价解决了换热器结垢问题。

1 热水系统简介及问题

热水系统设备包括补水箱、热水泵和烟气-水换热器等，如图1所示。介质流程：外来源水→补水箱→热水泵→水换热器→流量计→温度计→外供。系统检测项目包括换热器前、后烟气温度，热水流量和热水温度等。

设计参数如下：烟气流量50 820～55 000 m3/h(标准)，换热器前、后烟气温度分别为170、130 ℃；热水流量12 t/h，换热器进、出口水温分别为25、90 ℃。

生产的热水外销，用于食堂、浴室等，价格6.68元/t。

热水系统投运后，运行人员发现换热器阻力增加，

图1 热水系统图

出力下降，具体表现为热水泵扬程增大，同时热水产量和热水温度均逐渐减小。3个月内，热水泵扬程升至最大，热水流量降至约6 t/h，换热器出口热水温度降至32 ℃，热水量和品质达不到外销要求。

通过检测热水泵能力以及冷态冲 洗换热器，排除了水泵能力不足以及换热器内堵塞的可能。为最终确定原因，随机切开几处换热管，对换热管局部进行破坏性检查。低温段(换热器进水段)有黑色结节，绿豆大小，无规则分布，数量较多，轻敲即掉，手捏即碎。此结节应为焊渣与氧化铁混合物，从其大小和数量上判断，对阻力有影响。高温段(换热器出水段)管壁内侧有均匀分布一圈白色物质，致密，较硬，厚度约为1.0 mm，判断应为水垢。换热管规格为Φ32×5，按结垢厚度1.0 mm计算，则流通面积减小17%。

检测源水水质，发现硬度较高。水质检测结果见表1。

表1 水质检测表

确定原因后，对换热器进行酸洗除垢，酸洗的效果很明显：换热器热水流量和温度均上升至设计值。但正常运行持续不到3个月时间，又逐渐恶化。其后又进行过2次酸洗，但酸洗效果越来越不明显，特别是最后1次，酸洗过后基本上没有明显效果(结垢过于严重所致)。

为维持热水系统运行，同时不考虑更换换热器和源水水源以节省投资，经多次查找资料，研究论证，决定在热水系统上增加1套恩曼(ENMAX)CPRS防垢装置，以阻止结垢继续恶化，并期望消除原有结垢。

2 恩曼(ENMAX)CPRS防垢简介

恩曼(ENMAX)防蜡、防垢、防腐蚀装置(Corrosion Prevention and Removal Systems，简称CPRS)是目前较为先进的用于解决结垢问题的工具。该装置防结垢的基本理论是其“核心材料”(特殊合金)可以形成一种特殊的电化学催化体，当流体通过防垢装置时，核心材料通过电化学的方式使流体和流体中的物质的特性发生改变，流体中的固相颗粒受其作用而始终处于悬浮状态和溶解状态，不再沉淀或吸附到管壁或其他设施的金属表面上，同时增强了流体的物理性能。许多专利及文献都表明当流体流经这种由特殊合金制成的装置后，结垢明显减少，甚至消失，同时伴有缓解腐蚀的效果。

该装置无磁、无电、无需添加任何化学药品，节能环保，不污染环境；安装简便，使用和维护成本低廉，寿命长；同时可抑制藻类生长并防止腐蚀的形成。

其防垢、防腐蚀的性能已经被国内外用户认可。目前已经在多个国家和地区包括中国取得专利，并广泛应用于石化、钢铁、电力、供热、食品等行业领域。

3 恩曼(ENMAX)CPRS选型及应用

根据水质、热水流量，选择规格为3×4″直通式恩曼(ENMAX)CPRS装置(以下称防垢装置)。

安装位置选择：根据现场设备和管道布置情况，将防垢装置选在补水箱入口竖直管道上，紧靠补水箱，见图2。防垢装置既能水平安装，又能垂直安装，对其前后有无直管段也无要求。法兰连接，自带配对法兰，安装前清除管道内焊渣、铁锈等杂物；安装时，按照防垢装置长度将管道切开，管道断口与防垢装置法兰焊接即可；安装完毕即可通水使用。安装时注意装置本体上箭头指示方向与水流方向保持一致。

图2 防垢装置安装位置

调整补水箱水位：根据防垢装置防垢原理——“当流体通过防垢装置时，核心材料通过电化学的方式使流体和流体中的物质的特性发生改变，流体中的固相颗粒受其作用而始终处于悬浮状态和溶解状态，不再沉淀或吸附到管壁或其他设施的金属表面上”，而这种“悬浮状态和溶解状态”仅在一定时间内有效，即防垢装置对水介质影响是有时效性的，这个时效一般在72 h。补水箱入口增加防垢装置后，源水经过防垢装置以“不易结垢”状态流入补水箱，为保持这种状态，也即时效性，在控制上做了调整，调低补水箱正常运行水位，由+3 m降低到+1 m。当补水箱水位降低到+1 m时，水箱开始补水；当补水箱水位升高到+3 m时，水箱停止补水，从而减少“不易结垢”的源水在补水箱中停留时间。

其他：防垢装置不需要电源驱动，运行中不消耗其他能源介质。不需添加化学药品，不需要配套安装温度、压力、流量等检测手段。

防垢装置安装完成后，热水系统随即投入运行，在其后几个月时间里，通过热水系统在线流量检测和温度检测，观察到热水参数的缓慢变化趋势。随机抽取的检测参数见表2。

表2 安装防垢装置前后热水参数变化

从表2中数据可以看出，安装防垢装置以后，换热器热水流量和温度不但没有继续下降，反而都有逐渐而明显的上升，特别是热水温度在运行96 d后已经达到额定设计值。这说明安装防垢装置以后，换热器不但没有产生新垢，管壁上原来结的垢也在慢慢溶解脱落。也就是说防垢装置达到并且超过了预期效果。

4 结 论

(1)恩曼(ENMAX)CPRS可有效解决硬度较大的水质的结垢问题，不但能防止结垢的发生，还可以溶解和清除已有的水垢。

(2)安装简单，无运行管理和维护费用，且无能源消耗。

(3)注意装置的时效性，尽量缩短水介质在系统中的停留时间。