Vodný kameň a korózia ovplyvňujú chladiaci systém. V dôsledku čoraz vážnejších environmentálnych problémov je čoraz ťažšie dokázať oprávnenosť používania chemických činidiel na predchádzanie týmto problémom.
1.Úvod
Nanobubliny sa používajú v mnohých inžinierskych, environmentálnych, biologických a lekárskych aplikáciách a bolo hlásených mnoho priaznivých výsledkov. Aj keď tieto výhody niekedy prevyšujú vedecké úvahy za výskytom nanobublín. Častice a bubliny menšie ako 1 mikrón sú nanobubliny. Nanobubliny možno merať pomocou podobných metód, ako je dynamický rozptyl svetla; Plyn v nanobublinách je koncentrovaný a vo vysokotlakovom stave-a plyn sa prenáša do okolitej kvapaliny, kým kvapalina nie je nasýtená plynom a nestratí koncentračný gradient, alebo kým sa vnútorný tlak nanobublín nevyrovná s tlakom kvapaliny. Tieto plyny menia chemické prostredie okolitej tekutiny.
2.Fyzikálne a chemické vlastnosti nanobublín
a.Dlhý čas zotrvania vo vode
b.Dobrá stabilita vo vode
c.Môže pôsobiť ako inhibítor korózie a ako ochranný náter
Nanobubliny môžu silne ovplyvniť tok tekutín pozdĺž mikrodrsných, ale hydrofóbnych povrchov. Životnosť nanobublín pripojených k povrchu môže byť niekoľko hodín, dní a mesiacov a vydržia teploty blízke varu. Navyše, pomocou „pinningu“ môžu nanobubliny zostať na drsných povrchoch dlhší čas. Akonáhle sa na povrchu ocele objavia nejaké nano bubliny, trecia sila na povrchu ocele sa môže znížiť. Dĺžka sklzu sa bude zvyšovať so zvyšujúcim sa pokrytím povrchu a kontaktný uhol nanobublín na drsných povrchoch sa znižuje. V dôsledku erózie/korózie ocele sa zníži trenie steny a zvýši sa zmáčavosť drsných oceľových povrchov. Po kontinuálnom vstrekovaní nanobublín sa dĺžka sklzu ďalej zvyšuje, keď nanobubliny pokrývajú väčšiu časť povrchu ocele. Povrchové nanobubliny preto pôsobia ako povlakové materiály na povrchu ocele, čo prináša nasledujúce efekty
(1) Inhibícia korózie zväčšením dĺžky sklzu
(2) Tým, že pôsobí ako bubliny, zabraňuje vystaveniu aktívneho rozhrania kyslým tepelným kvapalinám
d.Pomáha vytvárať zrazeniny oxidu kremičitého
Oxid kremičitý, ktorý je bežne prítomný v chladiacej vode, sa môže vyzrážať nanobublinkami, ktoré sú veľmi husté a pomáhajú potláčať koróziu kovov v kyslých kvapalinách.
Zrážanie amorfného oxidu kremičitého je bežné v elektrárňach, kde sa kvapalina počas výrobného procesu rýchlo ochladzuje. Tento problém tvorby vodného kameňa oxidu kremičitého je rovnako dôležitý ako korózia kovu. Pri miernych teplotách v elektrárňach má nízkouhlíková- oceľ tendenciu usadzovať sa a korodovať. Okrem toho niektoré štúdie tiež zistili, že akonáhle sa vytvorí počiatočná vrstva precipitácie amorfného oxidu kremičitého, môže brániť ďalšej reakcii medzi povrchom ocele pod ňou a horúcou tekutinou. Preto môžu precipitáty oxidu kremičitého skutočne zohrávať úlohu pri inhibícii korózie v kyslých horúcich kvapalinách so strednou teplotou.
Ak vezmeme do úvahy určitú toleranciu korózie a 20-ročnú životnosť, prijateľná rýchlosť korózie materiálu sa zvyčajne považuje za menej ako 0,1 milimetra za rok. Korózia je však veľmi závažná v kyslom prostredí s horúcou kvapalinou, v rozsahu od niekoľkých milimetrov za rok v prostredí s miernou kvapalinou až po viac ako 100 mm za rok v prostredí s vysokou teplotou a vysokou rýchlosťou kvapaliny. Preto je regulácia pH jednou z najčastejšie používaných metód na potlačenie tejto silnej korózie, ale môže tiež ľahko zmeniť chemické vlastnosti kvapaliny a potenciálne produkovať nežiaduce produkty. Na rozdiel od toho sme zistili, že nanobubliny ako chemicky neškodná, ekologická, ľahko použiteľná a lacná prísada majú dobré účinky na inhibíciu korózie, ktoré možno dosiahnuť tým, že pôsobia ako plynové povlaky a podporujú mierne zrážanie oxidu kremičitého na oceli.
e.Má funkciu sterilizácie a čistenia
Nanobubliny nesú negatívne náboje a agregujú pozitívne (+) látky. Malé bublinky majú rôzne funkcie, ako je odstraňovanie oleja, odlučovanie sedimentu medzi vnikajúcimi a čistiacimi predmetmi a sila a rázová vlna pri prasknutí bublín.
Jednou z hlavných výhod nanobublín je ich vysoká čistiaca schopnosť. Čistiaci mechanizmus sa posudzuje takto:
Pri čistení znečisťujúcich látok prichytených na povrchu kremíkových plátkov sila a rázová vlna, keď bubliny prasknú, výrazne zvýšia čistiacu silu pri použití ultračistého vodného prúdu obsahujúceho UFB (ultra-jemné bubliny/nanobubliny).
Nanobubliny prenikajú do oleja a prenikajú medzi hranice adhezívneho povrchu, pričom vykazujú odmasťovací efekt pri separácii a odstraňovaní oleja. Okrem toho dokáže preniknúť do úzkych priestorov medzi objektmi v tesnom vzájomnom kontakte. Keď sa nanobubliny spájajú do mikrobublín, mikrobubliny môžu pôsobiť ako kliny na ich oddelenie. Tieto vlastnosti zvyšujú čistiacu silu. V súčasnosti sa používa na čistenie domácich kúpeľní/sprch, riadu a častí strojov. Má tiež vysoký baktericídny účinok. Nielen baktérie prichytené na povrchu, ale aj malé bublinky dokážu preniknúť do tela kreviet a sterilizovať ich. Pomocou vody z vodovodu a atmosféry bolo takmer 90 % baktérií úspešne sterilizovaných malými bublinkami.
Porovnávací experiment čistenia (čistá voda vs. čistá voda s nanobublinami): Výsledky čistenia kremíkových doštičiek sprejom ultračistej vody
Charakteristiky vysokého tlaku vo vnútri ultrajemných bublín boli použité na experimentálne overenie účinku tlakových vĺn na odstraňovanie malých častíc na pevných povrchoch. Zistilo sa, že všetky malé častice nad 1 mikrón boli odstránené a podiel umývateľných plôch dosiahol 92 %.
3.Priame výhody, ktoré systém prináša
Prúdenie nanobublín v systéme, ktoré nesú negatívne náboje a môžu uvoľňovať voľné radikály, môže účinne odstrániť existujúce nečistoty a zabrániť akumulácii biofilmu, čím sa zlepší účinnosť vodárenskej veže a prinesie nasledujúce výhody:
1.Znížte škálovanie potrubia
2. Znížte koróziu potrubia
3. Udržujte kvalitu čistej vody
4. Znížte dopyt po chemikáliách.
5. Zlepšenie účinnosti prenosu tepla môže zákazníkom ušetriť až 30 % nákladov na energiu
6.Predĺžte životnosť chladiacich veží
4.Úvod do špecializovaného zariadenia na nanobubliny pre chladiace systémy vyvinuté spoločnosťou JMFILTEC
Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody pochádza od technických odborníkov v oblasti globálnych riešení hydraulickej kavitácie, ktorý vyvinula spoločnosť Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. pre zariadenia na mikrooxidáciu a odstraňovanie vodného kameňa. Táto technológia prešla viacerými patentmi. Poskytujeme osvedčené riešenia pre potrubia, výmenníky tepla a systémy úpravy rozhrania na výmenu-kvapalín, ktoré môžumaximalizovať efektivitu prevádzky zariadenia, bezpečnosť a spoľahlivosť.
Medzi výhody tohto systému pre odparovacie kondenzátory patrí nízka cena, šetrnosť k životnému prostrediu, poskytovanie čistej vody a bez potreby chemických prostriedkov,
Výhody pre chladiace veže: 50% zníženie dopĺňania vody, 50% zníženie vypúšťania odpadových vôd, inhibícia zanášania, biologického znečistenia a korózie.
Používa sa pre teplovodné potrubia, môže vyriešiť problém tvorby vodného kameňa v potrubiach s tvrdou vodou.
Toto zariadenie bolo overené viac ako 3 roky vo viacerých odvetviach.
1, Vyriešený problém znečistenia ultrafiltračných membrán a membrán reverznej osmózy v projekte odsoľovania.
2, Aplikácia pri čistení odpadových vôd MBR a úprava banských vôd MBR výrazne zvyšuje tok ultrafiltračných membrán.
3, V projekte vodárne sa po prijatí zariadení proti upchávaniu a odvápňovaniu eliminoval proces flokulácie s flokulantmi, čím sa vyrába úplne zelená pitná voda bez chemikálií, čo výrazne znižuje prevádzkové náklady.
4, V teste odvápňovania chladiacej veže sa okrem výrazného zníženia zanášania vyriešilo aj zanášanie výmenníka tepla. Technológia jeho mikrooxidačného odvápňovacieho systému s filtračným systémom karbidu kremíka sa osvedčila ako účinná pri ničení rias, oxidácii organických látok, odstraňovaní zanášania vápenatými a horčíkovými iónmi a spomaľovaní korózie, čím úplne nahrádza tradičné metódy úpravy vody. Zahŕňa rozsah kvality vody pri membránovej úprave, úprave pitnej vody, horúcej vode, mrazení, chladení procesov a HVAC (HVAC).
Integrované riešenie pre systém úpravy cirkulujúcej vody bez chemikálií účinne kontroluje vodný kameň, koróziu a mikrobiálnu kontamináciu a zároveň poskytuje prietok vody bez chemikálií, ktorý možno recyklovať pre aplikácie pitnej vody.
5.Pracovný princíp
Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody. Kavitáciou vznikajú nanobubliny, ktoré sa dynamicky tvoria a kolabujú v kvapalinách. Bubliny sa zrútia intenzívnymi procesmi a vytvárajú hydroxylové skupiny. Vďaka vnútornému tlaku nanobublín, ktorý presahuje 25 mPa, pôsobia nanobubliny ako piesok, ktorý sa trením o prúdiace potrubie a odstraňuje nečistoty. Medzitým môže vďaka svojej hydroxylovej skupine oxidovať organickú hmotu, zabíjať baktérie, vírusy a riasy. Keď sa úplne zrúti, teplota pary vo vnútri bubliny môže byť niekoľko tisíc stupňov Fahrenheita a tlak môže byť niekoľko stoviek atmosfér, čím sa uvoľní dostatok energie na zničenie baktérií.
Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody urýchľuje vodu cez trysku pri vychyľovaní, čím vytvára extrémne vysokú odstredivú silu. Stena potrubia je pokrytá naším vlastnoručne-vyvinutým filmom z karbidu kremíka v nanometroch a stlačený plyn je prerezaný cez film, aby sa plyn a voda úplne zmiešali. Vysokorýchlostnou rotáciou- sa vo vnútri kavitačnej trubice vytvára vákuum, kde sa bubliny režú a vytvárajú bubliny v nanoúrovni. Tento proces využíva energiu kavitačného procesu a usmerňuje energiu smerom k prúdu vody vzhľadom na povrch materiálu. Toto riadenie energie je jadrom systému používaného na kontrolu znečistenia a korózie. Touto technológiou je možné dosiahnuť najnižšiu spotrebu energie v priemysle so stratou hlavy 3-8 metrov pre celý systém.
Výhody bezchemických systémov úpravy cirkulačnej vody
① Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody na potlačenie znečistenia
1/32 palca nečistôt môže znížiť energetickú účinnosť o 30 %. V systéme chladiacej vody sa pri zvyšovaní teploty vody zráža vápnik z roztoku a vytvára nečistoty na povrchu výmenníka tepla. Metóda chemickej úpravy sa pokúša zadržiavať vápenaté ióny v roztoku, aby sa zabránilo tvorbe kalcitového kameňa, čo zvyšuje spotrebu energie a náklady. Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody zvyšuje hodnotu pH cirkulujúcej vody, čo sťažuje rozpúšťanie uhličitanu vápenatého (CaCO3). Keď sa bubliny tvoria a kolabujú v kavitačnej komore, kinetická energia a lokálna teplota poháňajú uhličitan vápenatý, aby vytváral nepriľnavé pevné látky CaCO3, ktoré priťahujú rozpustené ióny vápnika a uhličitanu a potom ich filtrujú z prúdu vody.
②Inhibícia korózie v systémoch úpravy cirkulujúcej vody bez chemikálií
Počas procesu kolízie vodného toku v spracovateľskej miestnosti systému sa vytvorí silné vákuum (27,5-29,5 "Hg), ktoré oddeľuje rozpustený CO2 od vody a pomáha udržiavať hodnotu pH v alkalickom prostredí. Normálne sú korozívne chemikálie potrebné na ošetrenie nečistôt a baktérií, ale nie sú potrebné v systémoch na úpravu vody s bezchemickou cirkuláciou. Tento systém inhibuje bežne známe mikroorganizmy vo forme mikroorganizmov a korózii. (MIC) Tento systém využíva integrovaný filtračný systém na odstraňovanie pevných častíc z chladiacej vody, aby sa zachovala čistota povrchu zariadenia. Tento filtračný systém je štandardnou konfiguráciou pre každý program úpravy vody bez použitia chemikálií.
③ Bezchemický systém úpravy cirkulujúcej vody inhibuje baktérie
Extrémne vysoký tlak a vysoká teplota generovaná riadenou hydraulickou kavitáciou môže fyzicky poškodiť baktérie a mikroorganizmy. Mikroorganizmy a baktérie si môžu vyvinúť odolnosť voči tradičným chemickým činidlám, čo si vyžaduje časté úpravy liečebných metód. Používanie systému na úpravu vody s voľným cirkuláciou vody však tento problém nevyvoláva - baktérie sa pri prechode cez komoru na úpravu vody nedokážu zmeniť ani tolerovať fyzický stres.
6.Zloženie systému
Bezchemický systém na úpravu cirkulujúcej vody je veľmi vhodný na inštaláciu, stačí otvoriť obtok, vrátane bočného prietokového pripojenia na vstup do zariadenia, bočného prietokového pripojenia k výstupu zo zariadenia a pripojenia k zbernej nádrži alebo vodnej nádrži chladiacej veže, odparovacieho kondenzátora, práčky vzduchu alebo chladiča kvapaliny. V obtoku voda prechádza miestnosťou na úpravu systému a vracia sa do drezu alebo zbernej nádrže chladiaceho systému cez obtok. Samozrejme je možné pridať aj zodpovedajúce filtre na odstránenie vyzrážaného uhličitanu vápenatého spolu s ďalšími zvyškami, ktoré môžu spôsobiť znečistenie a viesť k rastu mikróbov. Účinný systém čistenia drezu odvádza nečistoty a zvyšky na vstup do filtra a udržiava tak čistotu systému chladiacej vody.
Poznámka: Vďaka svojej bypassovej štruktúre, aj keď dôjde k poruche, nebude mať vplyv na celé zariadenie
7.Prípady aplikácie
(1) Prípadová štúdia bezchemického systému úpravy cirkulujúcej vody spoločnosti JMFILTEC
1)1) 240 tonová chladiaca veža spoločnosti JMFILTEC je vybavená systémom na úpravu cirkulujúcej vody bez použitia chemikálií, ktorý dokáže vyčistiť nečistoty, ktoré tam boli už takmer rok, len za jeden mesiac. Cyklus výmeny vody sa predlžuje o viac ako polovicu, čím sa znižuje spotreba vody a vplyv na životné prostredie, ako aj problémy s bezpečnosťou zamestnancov. Výstupná teplota chladiacej vody sa výrazne znížila a nebol pozorovaný žiadny rast rias. Spotreba energie bola znížená o 3 kW:
Okrem toho bol na spätnom toku hlavnej zbernej nádrže nainštalovaný regulátor vodivosti a na detekciu rýchlosti korózie rôznych kovov bola nainštalovaná závesná konzola proti korózii. Pri prvom spustení systému bol kondenzátor podrobený vynikajúcej pasivácii. Keď je systém pasivovaný a prevádzkovaný podľa požiadaviek, výsledky môžu spĺňať všetky očakávané požiadavky:
a.Rýchlosť korózie nižšia ako priemyselné štandardy: nízkouhlíková oceľ a galvanizovaná oceľ<3.0mpy; 304 stainless steel<0.03mpy.
bbMikrobiálny rast bol tiež dobre inhibovaný; V porovnaní so starým systémom chemického čistenia, ktorý sa používal predtým, sa počet aeróbnych baktérií (celkový počet kolónií) znížil o 80 % (CFU/ml). Viacnásobným vizuálnym pozorovaním nevznikla žiadna nečistota.
ccV porovnaní s konvenčnými metódami chemického čistenia používatelia dosiahli úsporu vody viac ako 1000 m³ ročne. Ročná úspora nákladov presahuje 100 000 RMB a doba návratnosti investície celého projektu je 12 mesiacov.
(2) Chladiaca voda na úpravu Jinhua Yonghe (200 m³/h)
Účel projektu:
Znížte a/alebo zabráňte chemickej úprave vody v chladiacej veži v chladiacom systéme závodu, znížte vypúšťanie chemikálií do životného prostredia a zvýšte bezpečnosť práce znížením úpravy škodlivých látok.
Výsledok projektu:
1) Po inštalácii systému úpravy cirkulujúcej vody bez chemických látok do systému chladiacej veže boli dosiahnuté nasledujúce výsledky:
2) Vyhnite sa používaniu toxických a škodlivých chemických činidiel (fungicídy, prostriedky na odstraňovanie rias a inhibítory korózie) v systéme chladenia a chladiacej veže.
3) Spotreba vody v odparovacej chladiacej veži sa znížila o 40%, čo malo vplyv na prítok a domácu kanalizáciu závodu.
4) Znížte množstvo zmäkčenej vody používanej v chladiacej veži, čím sa zníži množstvo použitého zmäkčovača.
5) Zlepšiť pracovné prostredie pre pracovníkov.
6) Továreň ušetrí približne 120 000 RMB ročne.
7) Obdobie návratnosti tohto projektu je kratšie ako jeden rok.