1高压静电离子棒的工作原理

静电离子棒是当今世界水处理领域的高新技术产品，可广泛应用于以下领域的循环水中[1-4]:(1)热电行业的冷却冷凝器、油冷却器、空气冷却器；(2)钢铁冶金行业各种加热炉的炉体系统；(3)炼油和化学工业中的各种反应器和冷却器；(4)空调制制冷业；(5)游泳池用于杀菌灭藻、水质更新等。当循环水流经电子离子棒产生的高压静电场时，会受到离子棒周围产生的静电场的影响，使具有极性的H2O的偶极距增大，而溶解在水中的Ca2+、Mg2+和CO2-3等离子体被这些水分子包围，从而减少了它们之间的有效碰撞，降低了正负离子之间的运行速度，阻止了污垢的形成。同时，在静电场的作用下，水分子与碳酸根、硫酸根等正负离子增加了水的容量，从而加快了在管壁、设备壁上形成的水垢的溶解速度，使形成的水垢逐渐松动、开裂直至脱落，从而达到除垢的目的。同时，高压静电场也会在水体中产生一定的电子密度，溶解在水中的空气体与水体一起产生O2-、H2O2、羟基自由基等活性氧。这些活性氧可以有效地氧化系统中的管道和设备的表面，在其表面形成一层薄薄的氧化膜，将水中的氧隔离，使其不与金属壁直接接触，从而达到防腐的目的。这些活性氧还能破坏生物细胞的离子通道，改变细菌和藻类的生物场，起到杀灭细菌和藻类的作用，比氯气好得多。

2原工业循环水的使用

为了解决循环水在系统管道和设备壁上的结垢问题，山东省冶金建设开发公司曾经根据循环水的分析结果，每周向水中添加阻垢缓蚀剂，并根据其浓缩倍数不定期换水，以达到阻垢缓蚀的目的。在炎热的夏季，应在循环水中加入适量的JS-36杀菌剥离剂进行杀菌灭藻。有时为了降低成本，在循环水中加入少量的氯水代替杀菌剂。尽管采取了防垢和除藻措施，但管道和设备壁上结垢和藻类生长的现象并不能根除，特别是一些温度高、流速慢的设备的传热壁上。例如，在一级氯气冷却器的管子外壁上，流经一级冷却器的氯气温度高达60℃，给二级冷却器增加了更大的负担。因此，向二次冷却器供应5℃水的机组必须增加运行负荷以满足冷却需求。因此，5℃水机组在满负荷运行时经常出现不甩负荷或自停现象，难以保证氯气的冷却效果，导致氯气中的水分有时超过3 &倍；10-4指标，因此，电解生产被迫低负荷运行，降低了生产的经济效益。2008年5月，公司安装了新的二合一石墨炉，用于生产氯化氢气体。运行不到一个月，设备石墨外壁结垢，影响石墨传热。同时，由于炉温较高，二合一炉内的石墨外壁在燃烧的火焰下开裂剥落，导致循环水中加入的阻垢剂失效。结果石墨炉的石墨外壁开裂、剥落5次。当发生轻微石墨剥落时，使用酚醛树脂进行粘接修复。当发生严重剥落时，石墨炉体被送回制造商处更换新的筒体。每次修复后对炉夹套进行酸洗，二合一石墨炉已间歇运行一年以上。由于石墨外壁剥落，炉夹套内的冷却水溅到炉内，导致炉内4套石英灯头损坏，极大地影响了生产。

3安装在循环水系统中的离子棒的使用

3 &公牛；1第一次使用的情况。

鉴于上述原因，2009年3月，在循环水总管和至盐酸生产工艺的支管上分别安装了一台高压静电离子棒。通电一周后，循环水硬度迅速升高，Ca2+含量从300mg/L上升到726 mg/L，因此不定期换水，水质持续浑浊达两个多月。在此期间，特别注意盐酸工艺石墨二合一炉的操作，并利用停炉的机会排掉夹套内的水。打开安装在二合一炉下金属外壳上的玻璃镜法兰，检查其石墨外壁的结垢情况。发现石墨的外观基本为原色，没有明显的结垢现象。然后用自来水冲洗沉积在外套底部的污泥，然后发动汽车。直到2009年6月中旬，由于气温突然升高，1台循环水泵流量明显不足，工艺中各种物料冷却效果不理想，于是启动了循环水工艺中的3号备用泵。但由于3号泵入口的喷嘴与池底距离较短，沉积在池底的污泥随水一起被抽上来，造成整个循环水的浊度高达4 &10-5。在这种情况下，整个系统运行10天左右后，发现盐酸二合一石墨炉的石墨外壁又发生了脱落，从一级钛冷却器出来的氯气温度也从原来的46~48℃上升到59~61℃，循环水进出冷却器的温差也很小。因此判断一级钛管冷却器的管子又结垢了。

3 &公牛；2离子棒故障的原因及解决方法

离子棒在循环水系统应用一段时间的过程中，确实起到了对管道和设备的除垢、防垢作用，效果非常明显。但是离子棒应用3个月后，失败了。因此，分析并找到了原因。首先将盐酸工艺中石墨二合一炉储存的水放掉。在排水的过程中，储存在炉子夹套中的水变得浑浊，浊度很高。将安装在盐酸工艺循环水支管上的离子棒卸下检查，发现整个离子棒表面覆盖着厚度约1 & bull5毫米.擦拭完离子棒上的泥浆后，静电场的性能测试没有变化，但是被泥浆覆盖的离子棒的电性能大大减弱。因此，认为离子棒失效的原因是循环水浊度高于指标要求的2 &倍；低于10-5。离子棒被循环水中的污泥覆盖，导致通电时静电场减弱。此外，石墨二合一炉夹套内水流速慢，逐渐在夹套内沉积污泥，造成局部环境下循环水浊度高，改变了夹套内循环水的自由静电场。因此，在炉夹套内温度较高的底部石墨外壁上重新出现了一层软垢，影响了石墨的传热性能，导致石墨外壁再次爆开剥落的现象。基于以上原因，在电交换槽电解停机过程中停止循环水泵，对安装在主管上的离子棒进行检查，发现棒上吸附了一层薄薄的软泥。同时，在处理一级钛管氯气冷却器夹套内的存水时，也发现排出的存水携带大量污泥。为了彻底清洗夹套内的污泥，开启循环水泵冲洗夹套内的管缝，于是大量的污泥被水冲洗出来，证明了电子离子棒除垢防垢的有效性。为了使电子离子棒更好地发挥作用，盐酸工艺石墨二合一炉冷却水进口改为两路:一路仍沿原路下到底；另一方面，在炉壁上重新开一个直径为50mm的进水口，向火的燃烧部位进水，使大量的冷却水从这里进入，直接冷却炉内的高温，使那里的水流尽量湍急，防止水中悬浮的杂质吸附在石墨外壁上；控制底部进水量很小且处于稳定状态，使循环水中的污泥沉淀下来并定期排出，彻底解决石墨二合一炉夹套内的结垢问题。为了使电子除垢效果更好，在脱氯工序的冷却水支管中加入相同的电子离子棒，使水中静电场的强度与待冷却设备的总量相匹配，使整个氢氯氢处理系统中的每一台设备都受到水中强静电场的保护，完全达到除垢防垢的目的。为了将循环水的浊度降到最低，从而增加换热界面的冷却效率，提高设备的工作能力，使电子离子棒工作在正常的浊度要求范围内。最后决定停止导致水质变浑浊的3#水泵，启动2#水泵和1#水泵共同向系统供水，避免了循环水系统中循环水池污泥的反复流动和沉积。同时，我们还借鉴其他厂家在循环水运行方面的成功经验，利用原有未使用的砂滤器过滤循环水和供给循环水池的自来水(黄河水)，使离子棒去除的泥沙和循环水中的悬浮物一起被砂滤器过滤，保证循环水质的稳定，减少水的排放量。还要求定期排放冷却设备中储存的底水，进一步解决温度高、流速慢的设备中循环水质不稳定的问题。通过采取上述有效措施，循环水浊度小于5×104；10-6，Ca2+含量小于3倍；10-4，完全满足了离子棒的工作条件要求。因此，电子离子棒在循环水系统中起到了较好的除垢、防垢、杀菌、灭藻作用。

4用静电离子水处理离子棒的优点

循环水系统中静电水处理离子棒的水质比阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂的水质更清洁、更好。同时具有以下优点:(1)降低了加药时的劳动强度，只需定期检查电子离子棒是否正常运行。(2)电子离子棒的应用是一次性投资，可使用8~10年。从而节省了购买阻垢缓蚀剂和杀菌剂、除藻剂的费用，每年可节约3万元以上。同时排出的水量比原来少了2/3。过滤循环水的砂滤每周只需强制反冲一次，每次用水量仅30mL左右。(3)由于水质稳定，也降低了水质分析的频率和成本。水质分析可以从一天一次变成一周一次，一年可以节省分析费用3万多元。(4)电子离子棒代替化学法处理循环水，简化了操作管理，节省了劳动力，避免了人工加药不规范带来的不良后果。

使用高压静电离子棒应注意的5点

(1)必须有良好的接地设施，系统中所有的水必须连续不断地流过静电场。(2)离子棒只能安装在金属管上，必须与金属管形成稳定的静电场，管径不小于76mm，长度不小于20m(使用非金属管时需要辅助电极)。(3)对于结垢严重的旧系统，要时刻注意局部排污或水的过滤，以防堵塞管道和设备，导致设备内局部水的浊度大于2 &倍；0-5，使电子离子棒失效。(4)注意加强流速慢、温度高的设备底部循环水的定期排水。(5)根据水质的混浊程度，不定期清洗离子棒表面，以保证其良好的使用效果。

6结论

静电水处理离子棒在循环水中的成功应用，是采用除垢、防垢、杀菌、灭藻新方法在管道和设备上的新突破，真正实现了循环水系统循环水排放的环保、节能、降耗目的。