变频电磁防垢技术现状

电磁抑垢效果及其机理研究进展王建国;梁延东;尹钊;王瑜瑞【摘要】电磁水处理技术是一种物理抑垢方法,因其无添加试剂,无毒无污染,操作简单,成本低等优点,受到业界的广泛关注.针对国内外学者的研究情况,从电磁场对碳酸钙结晶过程及晶型晶貌的影响、电磁场对水溶液物化性质的影响,以及电磁场强度、频率、方向、磁处理时间与介质流速等因素对抑垢效果的影响等方面,阐述了电磁抑垢效果及机理的研究进展,分析了存在的主要问题并对其发展趋势进行了展望.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】电磁场;循环水处理;抑垢【作者】王建国;梁延东;尹钊;王瑜瑞【作者单位】东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TQ08520世纪50年代中期，比利时人T.Vermeiren，将水的磁化处理应用于锅炉用水，减少了锅炉中水垢的生成并成功申请专利，以此开创了运用磁场处理循环水的先例[1]。

之后，苏联、欧、美等国在70年代相继展开磁处理技术的研究，并取得了一定的进展[2]。

进入80年代，各国研究学者及企业在电磁水处理技术这一领域已经取得了多项专利和大量的研究成果。

但近些年来，随着应用范围的扩大，抑垢效果的良莠不齐使大家对电磁水处理技术的进一步应用产生质疑。

鉴于目前电磁抑垢的作用机理仍处于探索之中，因此无法从机理出发提出抑垢的最佳参数以及对电磁水处理器最佳结构、形状等的指导性建议。

循环冷却水系统中的水垢，主要是碳酸钙垢，其次是磷酸钙垢和硅酸镁垢。

因为碳酸钙垢溶解度较低，更易附着在换热表面上。

本文主要针对碳酸钙类污垢的抑垢效果及机理展开综述，从电磁场对碳酸钙结晶过程及晶型晶貌、水溶液物化性质的影响以及电磁场参数变化对抑垢效果的影响等方面，阐述了电磁抑垢效果及机理的研究进展，分析了存在的主要问题并对其发展趋势进行了展望。

CALC -TECH防垢技术在胜利油田的应用X李　洁(胜利油田石油开发中心,山东东营　257000) 摘　要:结垢问题每年都给油田带来巨大损失。

包括动力费用增加;管线破损而原油外泄,造成环境问题;管线使用寿命大大缩短等。

技术人员一直在努力研究高效的处理方式,但效果都不是很明显。

CALC -T ECH 防垢除垢技术在现场试用效果较好,有一定的推广价值。

关键词:胜利油田;防垢;应用 中图分类号:T E 358+.5 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0111—01 胜利油田义三站地处义和庄油田。

义三站负责接收附近16口油井的分水、分气及加温接转任务。

其污水的矿化度达到14000多mg/L,水型是氯化钙型。

集输过程中工艺设备及管线结垢严重,导致压力增高、能耗提高和不安全等因素。

2008年5月对该站实施了分水等设施的更新改造。

但投运仅8个月,就出现了分水器内管结垢现象,以至于不能满足分水的生产需要。

检修发现时因为结垢造成分水器出水口结垢严重,使得三相分离器失效。

除垢后正常生产仅6个月,再次垢堵,造成分水量逐步下降直至不分水。

污水外输泵前过滤器滤网因结垢严重,15～30天左右必须清理,且清理时,过滤器上的垢很厚且密实,清理难度大,工人劳动强度大。

1　工业常用防垢方法目前,工业上所用的防垢方法可分为化学法和物理法。

1.1　化学防垢化学法主要有软化法、酸处理法、碳化稳定法及阻垢剂的应用等。

前面3种方法因费用较高或造成设备腐蚀等原因而应用范围较窄。

国内外应用最广泛的是阻垢剂,阻垢剂是一类化学药品的总称,通过它的加入可以防止或阻止积垢的生成。

1.2　物理防垢1945年,比利时的科学家首次成功地应用磁处理技术,防止锅炉水垢形成,并除去了原先沉积的水垢,开创了物理处理先河。

半个多世纪以来,各种水的物理处理技术应运而生,诸如静电处理、高能电子辐射处理、电磁处理和超声波处理。

物理处理设备相对简单、寿命长、运行费用较低、无污染问题,减少设备积垢形成,并能除去原先沉积物的作用。

4 电磁阻垢技术的应用4.1 电磁阻垢技术的应用自1890年France和Cabell申请专利起，磁场用于水处理已有100多年的历史。

1945年T Vermeriven发现磁水可以减少锅炉水垢的生成，从而制造了称做塞皮(CEPI)的磁处理器，建立了名为EPORO的工厂，生产磁处理器。

此时的欧洲处于二战之后，物资匮乏，这种不使用药剂的防垢技术很受欢迎。

据报道[16]，在挪威，有100余艘海船使用塞皮磁处理器防止锅炉结水垢。

在德国，许多工业企业使用塞皮防止锅炉、热交换器结垢。

在前苏联，磁化阻垢用于循环水、锅炉给水和热水系统，均取得了很好的阻垢效果。

从1945年开始水的磁处理技术得到了广泛的研究和应用。

在70年代前苏联、美国、日本先后掀起了电磁处理研究热，学术界和企业界竟相投入了大量的人力和资金对电磁处理进行研究，取锝了大批研究成果和专利发明，并建成了大型的电磁处理设备。

美国的水动力公司(Hydrodynamics)制造出HU磁力防垢装置。

HU装置用于天然水、高含盐量水和海水，流速以2m/s为佳，经磁场处理后，水流输送8km仍能有防垢作用。

目前，世界上有很多公司生产磁处理器，如Aquamagnetics international，Bon Aqua，Freijie，HDL Fluid Dynamics，Polar等。

进入80年代，科学家们对电磁处理进行了更深入的实验研究，并积累了大量的实验资料。

20世纪50年代我国就开始磁化水阻垢的研究与应用，于1959年生产了第一台磁处理器。

梁德义[17]将磁感应强度为0.3—0.4T的永磁磁处理器用于锅炉防垢实验，结果不仅可以阻垢同时原有旧垢也已脱落。

上海嘉定化肥厂于1993年将CFG内磁处理器用于循环冷却水，其防垢作用十分明显[18]。

1996年，莱芜钢铁集团有限公司莱芜铁矿马庄矿区在空压机冷却水总进水管路上安装了一台GW-100大规模电磁场磁化水设备，进行防垢和杀菌灭藻，收到了明显效果[19]。

一种防垢除垢的变频电磁场发生装置侯宏录;齐晶晶;黄钉劲【摘要】针对管道结垢引起的设备腐蚀问题,在分析现有防垢除垢方法的基础上提出了一种由可变频方波信号控制的电磁防垢除垢电路解决方案.系统由AVR单片机产生方波信号,利用光耦合器实现单片机同驱动电路的隔离,微弱电信号经后续电路放大,驱动管道外围线圈产生变化的电磁场.在电磁场作用下,污垢离子脱离管道内壁.实验结果表明,该装置可产生占空比为50％,频率从0 Hz～6 MHz连续变频输出的方波信号,驱动功率为72 W,具有防垢除垢效率高、使用范围广、易安装、功耗低等优点.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2015(037)002【总页数】6页(P165-169,174)【关键词】方波;变频;电磁场;AVR单片机【作者】侯宏录;齐晶晶;黄钉劲【作者单位】西安工业大学光电工程学院,陕西西安710021;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710021;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TN712引言日常生活和工业生产中水垢现象非常普遍，如不加以预防处理，危害极大。

传统的化学除垢方法虽效果明显，但由于引入了其他有害杂质，且化学药剂本身存在着安全隐患，因而，不适合于人类日常生活中管道的防垢与除垢。

物理除垢是用声、光、电、磁等技术及其相应设备来改变水中各种离子和分子的运动状况，实现除垢、防垢的目的，由于其具有节能环保的优势因而引起了人们的广泛关注［1］。

目前，常用的物理防垢除垢方法有超声波处理法，磁化处理法，静电场处理法以及电磁场除垢法［2］。

超声波防垢除垢需要复杂的超声波发生装置，磁化处理法的磁场稳定性差，静电场处理法需要额外电能产生电场，而电磁场除能够有效除垢防垢外，还能对水质起到杀菌、灭藻的作用。

本文基于电磁场除垢机理，将频率连续变化的电信号送入缠绕在管道上的漆包线圈，产生变化的电磁场。

在电磁场作用下，污垢离子脱离管道壁，实现防垢除垢目的。

电磁场水处理是一种物理法，具有无毒无污染的特点，应用方便、投资少、容易屏蔽、节能、环保、运行维护方便和成本低廉的优点,因此应当得到重视。

电磁处理器在水处理中可集防垢、除垢、缓蚀、分离净化、杀菌等多功能于一体。

随着环境保护的日益严格和水资源的日益紧缺，电磁处理技术将得到愈来愈广泛的重视。

对此进行系统研究无疑具有重要的意义。

目前，电磁处理防垢主要应用于各种循环冷却水和热水锅炉系统，在蒸汽锅炉中也能应用，但由于温度大于100℃以后，溶液过饱和度大，产生的软泥较多，排污量大，能量浪费大，故电磁处理防垢比较适合90℃,以下的体系防垢。

从理论上讲，电磁处理防垢应适用于所有体系，只是不同的体系有不同的最佳作用条件。

迄今为止，在国外电磁处理装置已广泛用于工业与民用给水系统中防垢、除垢、杀菌、防腐等。

我国从20 世纪50 年代就开始了电磁技术用于锅炉水除垢和防垢的研究与应用。

鉴于磁场与电场的关系，电场防垢装置：静电水处理器（高压直流）、电子水处理器（低压直流）和高频电子水处理器等也相继被开发出来。

尤其是一些高出力的电场（高频达10MHz 以上，高压达7000V以上）防垢除垢装置，它们弥补了永磁装置磁感应强度小（小于1 特拉斯）的缺点，因而得到了广泛的应用，其发展势头已超过了永磁装置。

电磁防垢与化学药剂防垢相比，其特点是不耗能、无噪声、少腐蚀、无污染、成本低、维修简单、安装管理方便。

（1）电磁处理器的寿命：电磁处理的过程是流体通过电磁场产生电磁处理效应的过程，电磁处理器一般由永磁材料制成，其电磁场强度随时间的延长而逐渐减弱，防垢效果也因此逐渐变差。

（2）防垢效果的多极值性：电磁场对抗磁性水溶液的作用与外加电磁场的电磁感应强度的大小关系密切，表现为多极值关系。

电磁防垢效果不仅与电磁感应强度、电磁感应峰值个数有关，还与溶液的浓度、温度及溶液中的离子类型等有关，因此，生产中不能盲目使用电磁处理器，必须针对水样进行分析，优化选择。

物理除垢、阻垢技术的研究现状及发展作者：邢耕源来源：《知识窗·教师版》2016年第10期摘要：对于提高锅炉热效率而言，除垢是重要因素之一。

传统的除垢处理方法非常繁琐，并且不能彻底清除污渍。

本文以常见的物理除垢、阻垢技术的研究现状为切入点，探讨其发展。

关键词：物理除垢阻垢研究现状发展在工业化生产的过程中，锅炉结垢是非常普遍的现象。

锅炉的底部蒙上了一层灰尘，这会使水的流动变得更加缓慢，从而加剧能源的消耗，降低设备的使用效率。

由此可见，物理除垢方式在工业发展中的重要性。

一、物理除垢、阻垢技术的研究现状1.超声波除垢技术超声波除垢技术利用一个个微分子在水溶液中的传递，消除了锅炉中的沉积物，提高污垢的处理速度与质量。

在液体中，超声波分子的传播速度非常快，它可以缩小液体分子之间的距离，在空间范围内减少两者的聚合力。

在显微镜下，我们可以清晰地观察到，分子表面的张力在逐渐扩展，黏合程度在渐渐减弱。

这样，在锅炉内部污垢的形成时间就会被无限期地延长，污垢的阴阳分子在自动结合的情况下很容易形成晶体。

超声波除垢装置的设计非常简单，并且它花费的成本非常低，对环保、节能有着深远的意义。

一方面，超声波仪器可以将各部分分子捣碎，使聚集的盐晶成为一个个悬浮的小颗粒，促进污垢的溶解；另一方面，污垢会随着液体的走势而发展，彻底清除污垢。

2.磁场除垢、阻垢技术磁场除垢、阻垢技术是重要的方法之一。

根据磁场类型的不同，它可分成永磁和电磁两种。

磁体的流动具有一定的方向性，又与磁场的方向保持平衡，基于这种复杂性，到目前为止磁场除垢还没有一个准确的定义。

有人认为在磁场内部可能会形成晶体，晶体附着在设备上会使污垢瓦解，从而达到除垢的效果；还有人认为，磁场会瓦解水中集结的分子，使它们变成一个个微小的颗粒，进而达到除垢的效果。

虽然它们应用的原理不一，但都达到了清除污垢的目的。

3.电场除垢技术电场除垢技术中的静电场效应是物理除垢的基本原理。

在水分子分布相对密集的区域，电子都是首尾相连的，它们在不同的介质之间进行顺序式组合，在电场中形成极化形式。

科学技术研究院Academy of Science &Technology 变频电磁防垢技术简介@目录现场应用实例主要技术参数12345技术简介阻除垢原理主要功能特点技术简介3一❖物理法物理法阻除垢技术，主要是指电磁、永磁、高压静电、超声波等技术和相应设备的应用，这些技术使用方便，成本低，无污染，且确实具有除垢防垢的功能。

但由于这类产品往往设定的技术参数是恒定的, 频率和磁场强度也是固定不变的，其效果和作用范围单一，缺乏广谱防垢功能。

❖以普通电磁、强磁技术为例，由于水文地质、气候条件各不相同, 且水质相差悬殊，应用单一频率或固定不变的磁场强度, 面对各种复杂多变的应用场所，常常是效果差异很大，而且效果递减很明显，因此在各油田已减少使用量。

变频磁场能广谱扫频，领振频率涵盖范围广，能引起流体内更多物质微粒共振，可在水体中激发出大量的自由电子，能有效防止管道内壁携带与流体内微粒同性的电荷，同性相斥的原理让垢质微粒不发生聚结沉降，起到了防垢的效果；同时，微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、疏松已沉积的老垢，从而起到除垢的效果。

功能特点3二❖广谱扫频，领振频率能引起流体内更多物质微粒共振，让阻除垢的效果更突出；❖不停产在线安装，不影响正常运行；❖适用于金属和非金属多种材质的管道；❖实际运行功率低于300W，节能、环保；❖防爆设计、自动控制、效果恒定、可靠性高。

主要技术参数3三❖输入电压：220V，50Hz❖工作电压：12V±0.5V❖运行功率：15-300W❖防护级别：IP54❖防爆标识：ExdⅡBT4❖环境温度：-45℃～55℃现场应用实例3五1现河采油厂郝现联合站2007.12.11日在胜利油田郝现联合站轻烃生产装置配套的循环水冷却系统，安装TPCG-F150油田管网变频电磁阻除垢装置一台，主要保护两台管壳式换热器，2008.8.3日设备检修时打开换热器未见结垢，除防垢效果十分显著，垢样分析主要为CaCO3。

电磁脉冲水处理技术在钢铁厂高炉冷却冷却循环水系统的应用本文对广泛运用的物理阻垢法做了简单介绍和比较,着重就利用电磁脉冲水处理技术解决循环水在管道中的结垢问题，实现钢铁厂循环水系统的水量平衡，产生显著的经济和社会效益作了较为详细的阐述。

最后展望了电磁脉冲水处理技术在水处理的应用前景，提出了一些建议。

1.概况1.1钢铁厂循环水系统简介根据对钢铁厂高炉冷却循环水系统现场了解：某高炉冷却循环水总用水量约4000m3/h。

高炉冷却循环水经冷却塔冷却后，通过高压、常压、低压三个加压泵分三路输水到达高炉各冷却交换部位，自然流出回到热水池汇合，加压上冷却塔冷却，实现循环利用。

该系统因系统水量较大，冷却热交换界面用户多，温度升降频繁，系统各部位有水垢析出附着，影响高炉相关界面热交换冷却工效。

水垢附着主要集中在各通水水管中，热负荷最高的炉内冷却过水管路等关键设备，水垢附着倾向明显。

上述冷却水循环结垢问题炼铁厂未采取水处理工艺，而是定期开管清洗，不能从本质上消除水垢析出，这一措施是较为传统粗放的水处理方式，如何引进新技术、新工艺，节能降耗的同时对该冷却循环水系统进行防垢除垢水处理工艺，成为炼铁厂一直思考需要解决的问题。

因而，寻求一种目前最先进、性价比最高并且一劳永逸的水处理方法，是本项目技术合作方案的由来。

1.2系统补水情况系统补水约定参数（与炼钢厂技术人员约定的正常补水）垢质了解：据了解，该循环冷却水系统结垢主要是水垢，有杂质附着。

粘度、物理硬度较高，去除水垢后基本无粘着力，故水垢为系统各部位结垢的核心粘合载体，消除或减缓水垢析出，即可消除或减缓杂质的附着，防垢和除垢成为本系统水处理工艺必须解决的主要问题。

因电磁脉冲电场无吸附该类杂质的效应，故电磁脉冲水处理装置不会吸附该类杂质在水处理断面。

系统内杂质不影响水处理防垢除垢效果。

结论:根据对炼铁高炉冷却循环水系统水质、垢质的了解，结合动态模拟该系统运行状况，在浓缩平衡状态下，安装电磁脉冲水处理器防垢除垢处理，使系统各热交换界面水垢减缓或消除，防止管路腐蚀，从而降低该系统运行及清洗维护成本，节能降耗，提高运行工效。