Page 90 - 《精细化工》2020年第12期
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·2452·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                 弹丸除垢技术是利用摩擦力去除管道内表面污                          的降幅逐渐增大，说明高频电场具有良好的防污能力。
            垢的物理除垢技术         [68] ，ABD-ELHADY 等   [69] 用橡胶         除磁场和电场外，高频电磁场同样表现出了出
            制作而成的弹丸进行换热管的除垢实验，发现弹丸                             色的阻垢除垢      [85] 和抑制微生物生长      [86] 的作用，电磁
            的除垢能力随着结垢层的生长而逐渐降低，提升弹                             场会改变水的各种物理化学性质               [78,87-90] ，如循环水
            丸表面的不规则性则可提高弹丸对管道内壁的除垢                             电导率的增加、表面张力的降低、水溶液的 Zeta 电
            能力。较高的注入速度会提升弹丸的除垢效果                    [70] ，然    位的降低等     [91] ，电磁场同样会影响结垢物质的晶体
            而高速度运行的弹丸对管道表面损伤较大，会降低                             形貌和晶体粒径，进而实现换热设备的阻垢除垢。
            管道的阻垢能力，加快再次结垢的速率。使用低喷射                            高频电磁场发生装置通常被称为电子防污装置
            速率和多次弹丸喷射可以达到和高喷射速率同样的                             （EAF）   [76,80,92] ，尽管在其他报道中有不同的称呼，
            除垢效果。注入弹丸的同时会导致管道中产生更多的                            但其产生原理是基于法拉第电磁感应定律，应区别
            气泡，加快管道结垢的速度，增大结垢层的密度                      [70] 。   于其他类型的电子水处理器            [80] 。本课题组   [76,79,93] 在
                 超声波除垢技术是利用超声波在水体中产生的                          150 h 的连续运行中发现，EAF 对系统的阻垢影响力
            声空化引起的物理作用施加于管道表面，从而达到                             不断下降，水质条件持续恶化且垢层厚度不断增加，
                           [8]
            阻垢除垢的作用 。LEGAY 等            [71-72] 总结了超声波在        EAF 的除垢作用大幅减弱，在除垢实验系统运行
            强化换热器的换热性能方面的原理和实验案例，并                             250 h 后，EAF 难以抑制污垢的生长速度，对照组和
            提出超声波也可以作为换热器和管道阻垢除垢的解                             实验组的污垢增长速率几乎相同。电子防污技术具
            决方案，并通过实验实现了超声波对管内和管外的                             有较好的经济效益和环保效果，但缺少在更加复杂
            除垢和强化换热。LI 等         [73] 在超声波除垢和阻垢实验              的实际现场的应用报道，阻垢能力有待更全面的考
            中发现，同一液体的最佳除垢温度和阻垢温度是不                             察和评价。
            同的，对于不同液体来说最佳除垢温度和阻垢温度                                 物理除垢方法不会产生水体污染等环境问题，
            又有所区别，当超声波用来阻垢时，强度小的声波                             但部分方法如管内插入物和弹丸等也不可避免的影
            会有更好的阻垢效果，强度大的声波会有更好的除                             响了换热设备和管道系统，进而产生安全隐患，相
            垢效果    [73-74] ，当超声波功率增大时，超声波会在阻                   应设备的安装也导致了初投资的增大。电子水处理
            垢和除垢方面同样表现出显著的效果。超声波装置                             技术的机理仍存在争议，其实际效果并不稳定，在
            和管路的距离也会影响阻垢除垢效果，距离较近时                             工业现场的应用也较少。
            超声波装置会有显著的效果，除垢效果会随着管道
            的增长而大幅减弱         [75] 。然而超声波技术在大规模的                4    组合除垢
            工业生产中的应用实例鲜有报道，超声波除垢技术                                 不同物理除垢方法的组合使用以及物理除垢方
            机理仍有待进一步研究。                                        法与阻垢剂的组合使用在实验研究中较单一方法表
                 基于磁场、电场和电磁场的电子水处理方法有                          现出了更显著的效果，在复杂的环境中也能维持良
            阻垢除垢的能力，因其环保和节能等优势得到了较                             好的阻垢除垢能力，表 4 介绍了多种组合方式，并
            多的关注和研究        [77-80] 。磁场会改变水的物理化学性               对其作用效果进行了总结。CHO 等              [94] 将电子防污技
            质，如表面张力的降低和黏度的增加等，进而影响                             术和刷子清洁技术组合使用，用来除去螺旋肋管的
            化学反应的动力学过程。然而磁场的除垢效果受到                             水垢，结果发现，在经过电子除垢仪的处理后，刷
            很多因素的影响，如磁场的性能受到水管管壁的磁                             子可以更有效地去除水垢。这也提供了将电子防污
            屏蔽削弱，磁场只有在磁场方向和流体流动方向为                             技术和其他物理除垢手段相结合的思路。HAN 等                    [95]
            正交式时才会有较好的阻垢除垢效果                  [81] 。水体的 pH     发现将电子防污技术和超声波除垢技术结合可以减
            对磁场阻垢能力的影响较大，CaCO 3 溶液的 pH 值                       小所形成 CaCO 3 沉淀的晶体尺寸，当溶液中添加镁
            较低时，磁场抑制了溶液中 CaCO 3 晶体的生长，在                        离子时，会形成更加细小且松散的文石沉淀，很容
            高 pH 值时磁场几乎无法影响 CaCO 3 晶体的生长               [82] 。   易被水冲走。AL HELAL 等         [91] 为了减缓单乙二醇
                 在两电极上施加电压信号，电极间产生的电场                          （MEG）水溶液中水垢的生长，将化学阻垢剂（CSI）
            可以减缓 CaCO 3 的结垢。XU 等          [83] 通过改变电压幅         和外部磁场（MF）应用到了模拟运行系统中，研究
            值观察了 CaCO 3 晶型的变化，发现随着电压幅值的                        了存在 MF 时，两种 CSI 对单乙二醇水溶液模拟再
            升高，CaCO 3 晶型由针状的文石逐渐变为球状的球                         沸器中阻垢性能的影响。结果表明，尽管施加 MF
            霰石。TIJING 等     [84] 改变了电压频率的范围（10 V，              会加快 CaCO 3 的形成速度、改变 CaCO 3 晶体的形貌、
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            1.000~1.356×10  kHz），随着频率的增加，污垢热阻                  减小 CaCO 3 晶体的粒径，但在预处理时使用可分离
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