基于正交實驗的換熱器循環水電化學除垢系統優化

林 緯, 丁珮珊, 汪 威, 吳禮彬, 徐建民, 鄭小濤, 喻九陽

(武漢工程大學 湖北省綠色化工裝備工程技術研究中心, 湖北 武漢 430205)

1 前 言

工業循環水長期使用和濃縮，在壁面上形成水垢[1]。水垢的導熱系數較低，影響換熱器的熱效率，且容易造成管道堵塞，使管道內壓力降增加，影響設備安全生產[2-4]。水垢處理廣受國內外學者的關注[7-9]。MA 等[8]發現在含硼金剛石作為陽極處理有機廢水實驗中，裝置性能受電池、電解質、電解時間的影響。在工藝參數研究方面，GABRIELLIA 等[10]設計電解系統，研究不同電流密度、處理時間、水流速下最佳電解條件。HASSON 等[11]發現當電流密度為600 A·m-2時，除垢率最高為53.7%。徐浩等[12]采用掃描電子顯微鏡(SEM)掃描水垢晶體，得出低電流密度下水垢文石晶體多于高電流密度。劉雪奇等[13]發現操作電壓在12～14 V 時飛機除冰廢水脫鹽率大于19%。在優化裝置結構方面，MARCHESIELLO 等[14]在電極間加入直徑為1 mm 的流化床顆粒，使電化學軟化水裝置中碳酸鈣的沉積量減少了近90%。YU 等[15]研究氣體沖洗技術在電化學軟化水系統中的應用時發現，氣體沖洗后陰極能夠恢復軟化能力，碳酸鈣的總去除率達到12.2%～15.2%。

上述研究通常采取控制變量法，沒有考慮到多因素的交互作用，且實驗量大，楊震等[16]在探討高效除垢劑除垢效果時，采用靜態阻垢正交實驗得出除垢劑的最佳配比，使其對煙氣再熱器的除垢率大于50%。結合國內外學者的研究成果，可以發現電化學軟化水的效果受多方面影響，通過改變多方面實驗條件可以得出系統最優結構參數。……