查恩思1，张国栋2
摘要：工业锅炉磁化水处理器是一种新型的水处理设备，本文对其工作原理进行了阐述，通过与其他水处理设备的比较，对其应用前景进行了分析。
关键词：工业锅炉,磁化水处理器,应用
工业锅炉的水质一般都含有钙、镁等易产生水垢的物质，同时亦含有易发生腐蚀的溶解氧和二氧化碳，因此，一般工业锅炉的用水都要经过水处理设备进行处理。一种合格的水处理设备必须能够有效地起到阻垢和缓蚀的作用。阻垢主要是避免锅炉本体的受热面生成水垢；缓蚀是指避免或减缓包括锅炉本体以及蒸汽管道、热交换器和冷凝水管道发生腐蚀。其目的是为了保证锅炉安全、可靠、经济、合理地运行，并减少环境污染。目前工业锅炉水处理主要有以下几种方法。
1离子交换法
这是一种在炉外进行的水处理方法。水通过该设备时，水中含有的钙、镁离子和树脂中的钠离子进行交换，产生沉淀物析出，以达到降低水质硬度、使锅炉受热面不结水垢的目的。其特点是：(1)经离子交换软化后的水，硬度大大降低或基本消除，使出水残余硬度达到国家水质标准的要求。(2)碱度保持不变。由于碳酸盐硬度等量地转变成了碳酸氢钠，所以软化水中的碱度与进水中的碱度相等。(3)软化水中的含盐量略有增加。缺点是不能有效地防止腐蚀发生，同时含有大量盐及氯根的水渗入地下，造成环境污染。由于使用过程中要不断地更换已失效的树脂，因此运行费用高，同时要经常对水质进行化验，对司炉人员的素质要求比较高。
2锅内加药法
锅内加药法就是在锅炉水中按一定比例投入阻垢、防腐的药剂，其主要成分为“三钠一胶”。使用时依据锅炉水水质的各项指标，做到量水投药，对症下药，科学排污，就能达到有效阻垢和防腐的要求。目前有很多厂家可以生产这类药剂，使用效果良好。其特点有：(1)不需要复杂设备，投资小，成本低，操作方便；(2)锅内加药处理法是最基本的水处理方法，又是锅外化学水处理的继续和补充。经过锅外水处理以后还可能有残余硬度，为了防止锅炉结垢与腐蚀，仍需加一定的水处理药剂；(3)锅内加药对环境没有什么污染。缺点：一是当给水硬度大于6mmo1/L时，就不能采用锅内加药的方法，因为给水硬度过高时，将形成大量水渣，反而加快锅炉受热面的结垢速度；二是不能完全防止锅炉结成水垢，特别是锅炉生成的泥垢，在排污不及时的情况下很容易结生二次水垢；三是由于丢水现象的客观存在，对阻垢、防腐的效果会产生一定的影响，同时增加运行费用。
3磁化水处理器
磁化水处理器是一种新型的水处理设备，它是利用锅炉水流经该设备时，磁场对水进行磁化，产生磁化水来达到防垢、防腐的目的。
3.1磁化原理
导体在外力作用下，做切割磁力线运动，导体中会产生电荷和使电荷产生运动的电动势，同时产生了电流、电位差等变化，于是生成了电能。磁场强度高，磁力线密集，导体运动速度快，导体的电阻率低，产生的电能就多，导体内的物理变化就越显著。这就是著名的法拉利电磁理论。当切割磁力线的导体是一束具有一定流速和一定导电性的水时，在水流中就会发生带电荷的现象，此时水就被磁化了。
在非绝对纯净的水中，不同程度地溶有盐、碱、酸等成分的杂质，同时也不同程度地存在悬浮不溶解的固体杂质和微量金属及非金属元素，所以水都可以不同程度地被磁化。此观点由英国物理学家提出，被称为MHD原理。
但是水被磁化应具备一定的条件：
①水应有一定的导电性。
②水流动方向应与磁力线方向垂直正交。
③水流切割磁力线时应有一定的速度。可见工业锅炉用水完全具备这些条件。
3.2经磁化水处理器磁化后水质的变化
水被磁化后，水中产生静电荷，使水中含有的各种杂质带有电荷从而产生电位差，变成了有极性的物质，改变了原来的静电引力状态，这时会发生明显的电化学反应，表现出以下几种特性：
(1)酸碱性发生变化，pH值向碱性上升约0.4一1.0。(2)水的表面张力下降。(3)水对一些盐类的溶解度提高。(4)改变了水中微生物的生长环境。
3.3工业锅炉磁化水处理器的功能与用途
(1)防垢作用
进入锅炉的具有一定流动速度的水经过磁力线的切割，产生一定的电荷和使电荷运动的电动势，成为磁化水，同时水中的杂质也带上电荷，产生电位，使其变成有极性的物质，改变了杂质原来的静电引力状态，从而阻止了水中钙、镁离子等杂质通过离子引力结合产生的结晶类水垢，而是形成易于集聚和沉淀析出的松软结晶物，避免了锅炉受热面及管道的结垢，达到防垢的目的。
(2)除氧阻锈防腐作用
水流通过磁化器进入锅炉后，水中氧分子受单个水分子包容，使溶解氧变成惰性氧，切断了金属锈蚀所需氧的来源，起到除氧阻锈的作用。同时由于高频电磁波激起的悬垂复合调制频率的电磁场所产生的“集肤效应”，在受热面上聚集过剩的负电荷，不断吸引水中的铁离子阻止金属壁分离铁离子溶于水中，使原有受热面上的Fe203（红锈）还原或生成具有极强耐腐蚀力的黑锈外膜Fe3O4。此外，水被磁化时会产生氢离子，在受热面上形成对其有良好保护作用的氢离子被膜，均可对金属容器及管道起到很好的防腐作用。
(3)除垢作用
由于水流吸收了大量被激励的电子，水的偶极矩增大，形成带有高电位的粒子，可有效地使金属受热面及管道上原有的水垢松软脱落，进而达到除垢的效果。
(4)杀菌灭藻作用
水经过磁化后破坏了生物细胞的离子通道，改变了水中微生物、生物的生长环境，使其丧失生存条件，从而起到杀菌灭藻的作用。
3.4磁化水处理器的应用情况及影响因素
磁化水处理器就是基于以上原理制造的一种新型水处理设备，它利用铰铁硼等高磁性材料制成（也有利用电能产生磁性，亦称电磁），安装在供回水管路上，使水反复经过磁化水处理器进行磁化，从而不断地产生磁化水。该设备由于结构简单，安装方便，防腐除垢效果良好，运行费用低廉，绿色环保，因此得到很多用户青睐，目前已有很多厂家生产该设备，例如哈尔滨和沈阳等地的专业公司都已开发出系列产品，应用效果不错。
某集团军地炮旅于2000年安装了一台DZW2.8一0.7/95/70热水锅炉，运行一年后检验发现锅炉受热面结水垢2.5mm厚，面积达80%，化验水质硬度为8mmol/L。于是安装了一台磁化水处理设备，冷态运行17天后，检查发现原有水垢全部疏松脱落，清理后运行至今，没有再结生新的水垢。丹东某单位，由于锅炉用水中的溶解氧含量较高，造成锅炉腐蚀严重。自从安装了磁化水处理器后，由于磁化水处理器使水中的溶解氧变成了惰性氧，切断了腐蚀所需氧的来源，起到了很好的防腐作用。运行一年后，经检查原腐蚀没有进一步加深。以上实例说明磁化水处理器具有很好的除垢和防腐效果。
通过大量的实践表明，虽然磁化水处理器具有很多优点，但是在实际应用中也受到以下一些因素的制约：
(1)取暖系统回水的速度。速度越快，效果越好。但因回水速度有一定的应用范围，提高回水速度受到一定限制。
(2)中心磁场强度。磁场强度越大、阻垢和防腐效果越明显。要想提高磁场强度，需要较复杂的装置，同时需要消耗大量的电能，因此也只能在一定范围内调整。
(3)产生水垢的钙、镁离子比例。通过大量实践证明，一般认为在钙、镁离子比例为7:3时，磁化水处理器的使用效果最好；当钙、镁离子比例为5:5时，效果将减弱30%；而当钙、镁离子比例达到3:7时，几乎没有什么效果。
4结论
在回水流速和中心磁场强度相对固定的情况下，当使用单位的水质中构成产生水垢的钙、镁离子比例达到或接近7:3时，使用磁化水处理器是比较经济可行的办法。