电磁阻垢技术在循环冷却水上的应用探究(二)

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]。

刘卫国报道，在湿式氧化装置的热交换器上使用DAM磁处理器，发现磁处理的阻垢效果明显[20]。

近年来，中科院金属研究所与沈阳新能源联合开发公司合作生产了BCH型波纹管式磁处理器，在应用于锅炉的防垢除垢时，也取得了较好的使用效果。

4.2电磁防垢水处理装置的组成变频电磁阻垢系统主题有主机控制器和感应线圈组成。

主机可以根据流量计返回的流速，通过感应线圈释放出最合适的电磁场强度，作用于水中水质。

其工作流程如图1所示。

变频电子阻垢系统利用脉冲调制电磁场，在具有一定长度的管子【15】的两个末端缠绕着至少两个感应线圈【16】，通过控制脉冲频率来设置磁场的强度，所述脉冲由集成电路【2】产生，所述集成电路【2】与一个【12】伏特的低压电源【1】相连，该集成电路由一个电压控制发生器【3】、一个斜波发生器【4】，一个计数模块【5】、扫描仪【6】构成，所述扫描仪【6】与一个以外接的可调电位计【7】的方式的频率限制装置相连；在集成电路【2】中，电压控制发生器【3】以信号源的方式叠加地与频率、电压控制斜波发生器【4】相连，作为频率源的扫描仪【6】和作为每个时间单元内的脉冲数量控制单元的计数模块【5】分别与斜波发生器及信号输出线相连；用于集成电路【2】的频率、电压控制累计信号的信号输出线与作为信号变频器的晶体管桥式开关【9】相连，该信号变频器的最大总转换速度为1微秒/每个脉冲；晶体管桥式开关【9】的信号输出线，通过推挽式放大器【10】及与低压电源【12】相连的伏安转换器【11】，连接到放大器单元【13】，该放大器单元用于至少每个脉冲20伏特的电压振幅，在信号输出末端与感应线圈【16】的整流绕组相连。

图1 变频电磁阻垢系统的工作流程通过电磁场来进行水处理的装置及使用该装置的水处理方法，在通过一个具有一定长度的管子的每个末端，通过线束感应线圈产生磁场，其磁场强度是通过控制发生器产生的脉冲频率来设置，并且该强度由带有用于控制水流的相关电位计的第一转换器以及用于监控水的硬度的第二转换器来控制用于伏安转换器的相关电位计，其中，斜波发生器的信号频率改变叠加到发生器产生的信号频率上，频率控制信号因此产生。

然后再叠加到伏安转换器的信号上，产生一个呈现累积频率的信号，来自低频放大发生器的频率被下一个频率增强；然后该累积频率通过低频放大器被传输，并提供极限脉冲，沿定长水管的定向绕组接收到脉冲信号，该脉冲的电磁场改变用于设备转换器频率流量函数的物理参数，因此，从属发生器后为与水的硬度相关的伏安转化器，并且频率叠加到由斜波发生器和其后的发生器产生的派生频率上，并形成一个频率，两个发生器的磁场强度通过低频放大器叠加并回馈到磁力线的输出端。

5 电磁阻垢技术的发展前景5.1电磁阻垢技术的进展磁处理技术有着悠久的发展历史，其功能早已被人类所认识和利用。

近十几年来，随着科技水平的提高和各种理论的完善，磁化阻垢技术得到了蓬勃的发展。

Simon等[21]从溶液的pH值角度研究了磁场处理对碳酸钙溶液结垢量的影响；Y.WANG等[22]研究了磁场处理对碳酸钙结晶过程的影响；日本学者K Higashitani[23]采用光散射方法研究了磁场对晶粒的稳定性和粒度的影响，进一步肯定了磁场对结晶过程有显著的影响；卢贵武等人运用蒙特卡罗计算机模拟方法对磁化水的作用效果和机理进行了深入的研究，较好的解释了磁记忆效应、磁防垢、磁降粘和此处理的多极值特征。

目前电磁阻垢技术开始与其他技术相互渗透、共同作用以强化使用效果，对这些技术进行系统研究，可以扬长避短，发挥多学科多技术的优势。

5.2电磁阻垢技术的前景随着科学技术的发展，先进的观测手段不断更新，人类对磁化阻垢的认识日益深入，必将建立更加完善的磁化阻垢理论与模型，而无毒无污染、投资少、应用方便的磁化防垢技术也必将成为未来水处理领域的一个热点。

随着科技的不断发展，相信在不远的将来，借助先进的科学工具和科学方法，人类一定能实现变频电磁阻垢技术对循环冷却水处理无可替代的地位，使之更早的应用于实践，创造更大的经济效益和社会价值，造福人类。

参考文献：[1] 赵述哲，刁元东.锅炉水除垢防垢的磁技术处理.沈阳化工学院学报.1994,6（8）:100～104。

[2] 黄征青，黄光斗，徐洪涛.水的磁处理防垢与除垢的研究.工业水处理，2001,1（21）:5～8。

[3] 北原文雄著. 界面电气现象基础·测定·应用 [M]. 东京都 :日本共立出版株式会社 , 1972。

[4] 罗漫，陆柱．磁化水的研究现状及进展[J]．水处理技术，1999，25(6)：339—343．[5] 赵新杰．磁化水物理特性的测试[J]．宁夏大学学报(自然科学报)，1995，16(3)：29—33．[6] 朱元保，颜流水，曹祉祥．磁化水的物理化学性能[J]．湖南大学学报，1999，26(1)：2l一32．[7] 宝铭，刘有昌．水的磁化处理[J]．工业水处理，1994，14(3)：10一11．[8] 谢绮芬．磁水器的防垢机理及设计[J]．水处理技术，1985，11(2)：49-54．[9] 林艺辉，方健，李杰．磁场对碳酸钙析晶过程影响的定量研究[J]．工业水处理，2002，22(6)：16—18．[10] 储召华，刘有昌．Ca2+、M92+总浓度对磁化水抑垢效果的影响[J]．哈尔滨师范大学自然科学学报，1998，14(3)：67—70．[11] 那景丽，储召华，郝桂霞．OH一型碱度对磁化水抑垢率的影响[J]．哈尔滨师范大学自然科学学报，1999，15(1)：70一71．[12] R．E．Herzong．The Effect of Iron on Calcium Carbonate Nucleation andGrowth[J]．Magnetic Water Treatment．，1989，(5)：861—867．[13] 刘有昌，孙晓君．磁化水抑垢机理的研究[J]．哈尔滨工业大学学报，2000，32(1)：86—94．[14] E Dalas，P G Koutsoukos．The effect of magnetic fields on calcium carbonate scale formation[J]．Journal of Crystal Growth，1989，96：802—806．[15] J M D Coey，Stephen Cass．Magnetic Water Treatment[J]．Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2000，209：71—74．[16]周军，窦照英．绿色防垢技术[M]．北京：化学工业出版社，2003．[17]梁德义．磁水应用于锅炉防、除垢的实验[J]．水处理技术，1989，15(3)：183—185．[18]武理中．磁处理循环冷却水防垢机理初探[J]．净水技术，2000，18(3)：22—23．[19] 曹刚．高频电磁场无菌磁化水设备在空压机冷却水防垢中的应用[J]．山东冶金，2000，22(1)：65—66．[20] 刘卫国，刘建东，王勤静，等．磁处理器DAM防腐阻垢实验研究[J]．工业水处理，2004，24(11)：52—55．[21] Simon A P．Magnetic treatments of Calcium Carbonate scale effect of pH control[J]．Water Research，1997，31(2)：339—342．[22] WANG Y．Rapid onset of Calcium Carbonate crystallization under the influence of a magnetic~dd[J]．Water Research，1997，31(2)：346 —350．[23] Higashitain K．Effects of a magnetic field on the formation of CaCO3 particles[J]．J．Colloid Interface Science，1993，156：90—95．。