会员动态丨以精准降浊破题 用科技赋能增效——北京帝尔曼流体控制设备有限公司零碳洁水器助推供热行业绿色发展

水 - 水换热的热力站供热系统以水为介质，利用换热器进行热水交换，最终输送至用户。由于供暖系统运行中会产生大量的生物黏泥、泥沙、铁锈及一定量的碳酸钙和碳酸镁等固体物质，在传统除污器精度较低，且不能将杂质进行有效拦截的情况下，供热系统经过长时间运行，其杂质逐渐沉积，极易堵塞供水管道，降低板换换热效率，造成系统阻力增加，水泵运行负荷增大，影响供热效果及供热设备安全运行。当前，因为我国各种供热方式都离不开水循环系统，所以一直存在不能彻底降低“水浊度”的难题，对供热系统稳定运行产生较大影响。

北京帝尔曼流体控制设备有限公司（以下简称“帝尔曼公司”）为彻底解决供热行业循环水质差这一难题，自主研发了清洁供热新型高效节能全自动零碳洁水器。新型零碳洁水器能把供热一次网和二次网循环水浊度经处理后达到 10 NTU （度，散射浊度单位）以下，长期运行可达到5NTU 左右，完全符合《国家城镇管网设计标准》浊度≤ 10NTU 的要求。

一、水浊度问题长期困扰供热企业

供热系统通过介质水携带热量送入用户，完成热量输送这一过程。其中水作为热的载体，在供热运行中发挥着至关重要的作用。水浊度问题是供热企业工作中的难点与痛点，需供热企业重点关注。

（ 一 ）水浊度的影响

水作为热的载体就像人体的血液一样，在供热运行中发挥着至关重要的作用，血液一旦出问题，人身体上各个器官就会随之出现各种疾病。同样的道理，供热系统中的水出现问题，供热管网也将出现各种疾病。浊度是衡量水体清澈程度或液体中悬浮颗粒物对光线散射和吸收能力的一个物理指标。单位 NTU 等同于 FTU（浊度，即水的浑浊程度单位）。简单来说，它描述的是水中因存在悬浮的微小颗粒（如泥沙、黏土、有机物、浮游生物、微生物、无机物等）而导致光线无法直线穿透，从而使水看起来浑浊不清的程度。 《城镇供热管网设计标准》（CJJ/T 34—2022）明确了管网水质浊度、电导率、硬度、pH 值、溶解氧、氯离子等指标要求。该标准明确指出 ：连接锅炉房等热源的庭院管网补水水质，应符合现行国家标准《工业锅炉水质》（GB/T 1576—2018）的规定（图 1）；热力站间接连接的庭院管网补水水质，应符合现行国家标准《采暖空调系统水质》 （GB/T 29044—2012）规定。该标准规定，以热电厂和区域锅炉房为热源的热水管网补水浊度（FTU≤5；供热系统庭院管网循环水浊度（FTU）≤10，以此保证供热系统安全平稳经济运行。然而，供热企业在实际运行中只对硬度、电导率、 pH 值、氯离子、钙镁离子进行测量，却对供热系统水质的浊度不够重视，从而忽视了对浊度的测量。

图 1   国家标准对水质的要求

施工过程中带入的泥沙，运行过程中管道、散热器腐蚀产生的铁锈，运行中聚集形成的钙、镁聚集物，以及停暖期间形成的生物黏泥、藻类，是导致供热系统管网循环水含有固体杂质的重要原因。

（二）供热系统循环水含有大量固体杂质造成的危害

一是堵塞换热设备，影响换热效果。水浊度超标形成水垢后，首先使换热设备产生污垢，从而造成换热量不足，换热器出力下降，与此同时，换出的温度不达标，导致换热效果降低。二是堵塞用户采暖系统，影响供热质量。热用户采暖系统发生堵塞，造成暖气不热，用户室温不达标，严重影响供热效果。三是形成垢下腐蚀，破坏管网。供热系统运行数年后，会出现管网失水量增加，经查找，会发现是由于管道存在严重的垢下腐蚀，致使管网遭到破坏而发生泄漏。四是增加管道阻力，浪费电能。管道内表面形成水垢后，使管径缩小，管内表面粗糙度增加，从而增加了循环水的流速和阻力，电耗增加。五是影响系统设备运行，设备安全性能降低。由于大量悬浮物、颗粒附着于供热系统，容易引发设备故障，增加维修保养费用。例如，固体杂质附着到板换板片上，降低板换换热效率，直接影响正常供热效果 ；固体杂质附着在流量计等仪器仪表上会干扰计量仪表正常运行，影响数据准确性 ；循环系统固体杂质超标引发水泵机械密封故障。六是消耗了大量人力和物力。管道堵塞的位置和漏水的位置很难查找，给运行人员带来工作难题 ；在采暖系统和换热设备污堵严重的情况下，必须采取人工拆卸、清洗，或用药物清洗。目前换热设备多为板式换热器，经常拆卸，不仅影响板换寿命，还会使流道变窄，阻力增加，电耗增加。由此可见，“水浊度”超标给供热事业造成严重危害。虽然业界采用了各种方法和手段，但该问题一直没能得到彻底解决，长期困扰着供热企业和供热工作人员。

图 2   杂质、水垢造成管道腐蚀

（三）供热循环水浊度和水垢的关系

水垢形成的本质是水中钙镁离子在温度升高后从可溶性状态转化为不溶性固体并沉积的过程。一是水质基础。钙镁离子超标（硬水）是水垢的原料和来源，若供暖补水硬度超 450mg/L（即总硬度＞ 25 mmol/L），水中钙（Ca2+ ）、镁（Mg2+）离子会与碳酸根结合，为生成碳酸钙、氢氧化镁水垢提供物质基础。二是温度触发。当局部水温超过 60 ℃时，供暖系统中的锅炉、换热器等加热部件表面温度常达 70 ~ 90 ℃,在此温度下钙镁离子溶解度骤降，会从水中快速析出，形成固体结晶（温度每升 10 ℃,水垢生成速度约增 2 倍）。三是流速辅助。当水流速度过慢（＜ 0.5 m/s）时，供暖管道末端、散热器死角等区域水流停滞，析出的结晶颗粒无法被水流带走，会逐渐附着在管壁 / 散热器内壁，形成致密水垢（流速快则易形成松散浮渣，可随水排出）。四是浊度加速。供暖水质浊度超 5 NTU，泥沙、管道锈蚀物、微生物黏泥等杂质会成为水垢的“结晶核心”，让钙镁离子更快聚集，且易形成“杂质 + 水垢”的混合硬垢，更难清除，导致供热系统杂质残留（图 2）。五是水浊度和水垢核心关系。供热水质浊度高是水垢生成的基础和前提，浊度越高，水垢生成的概率越高、速度通常越快。浊度反映水中悬浮颗粒（泥沙、胶体、微生物等）含量，其会成为水垢（主要成分为碳酸钙、氢氧化镁）的“结晶核心”，加速水中钙镁离子的沉积 ；反之，浊度低（水质更清澈），水垢生成的“核心”少，沉积速度会显著减缓，且更易形成松散浮渣而非坚硬水垢（巧克力垢）。

（四）供热系统循环水浊度与用户投诉率之间的关系

供热系统水浊度与用户投诉率呈正相关关系，水浊度越高，用户投诉的概率越大。一是水浊度高意味着水中悬浮杂质（铁锈、泥沙、微生物黏泥等）含量多，易造成地暖盘管、暖气片、阀门、过滤器堵塞，导致用户家中散热不均、供热温度不达标，成为供热季最常见的投诉诱因 ；杂质会加剧管道和换热器的腐蚀、结垢，可能引发管道漏水、换热器效率下降等问题，造成投诉率增长。二是高浊度的供热循环水若出现水质发黄、浑浊等情况，导致用户对供热水质安全性产生疑虑，进而引发关于水质是否合格的咨询或投诉 ；杂质在管道内流动或沉积，可能产生水流噪声，也会成为用户投诉的次要原因。三是在老旧供热管网或二次网直供的系统中，管网锈蚀严重，水浊度波动大，二者的正相关关系更显著 ；而在管网维护到位、配备高效自清洗过滤器（图 3、图 4）和水质稳定处理装置的系统中，水浊度能被控制在较低水平（通常供热系统循环水浊度宜≤ 10 NTU），用户投诉率也会明显降低。

图3  晋中市汇安市政工程有限公司超精细过滤器采购项目

（终端使用方 ：晋中市汇同供热技术服务有限公司）

图 4   一次网中继站自清洗过滤器项目

衡水恒通热力有限责任公司

（五）供热系统循环水浊度高给供热企业带来的损失

水浊度高带来用户投诉率提高、热费收取率降低、浪费大量电能、增加人工工作量、增加系统维修保养费用、降低换热效率等损失。

二、帝尔曼给供热循环水系统带来清洁曙光

（ 一 ）零碳洁水器产品特性

帝尔曼公司研发的零碳洁水器产品呈现效果快，3~10 天小区换热站的水质变得清澈透明 ；全自动排污（图 5），可设置压差、时间进行定期排污，也可进行人工手动排污 ；阻力小，阻力≤ 20 KPa（ 北京市建设工程质量第四检测所有限公司实际检测阻力 5~15 KPa）；耗电极少（DN 100 口径零碳洁水器半年耗电 1kW ·h 左右，DN 450 口径零碳洁水器半年耗电 10kW ·h 左右） （图 6、图 7）；排污水少（DN450 零碳洁水器单次排污水约 150 ~ 180 L，DN 100 零碳洁水器单次排污水约 20 ~ 30 L）；免维护质保 8 年（不加任何药剂，不更换备件和不需进行维护）；零碳洁水器设备可将水浊度降低到 10 NTU 以下，长期运行可达 5 NTU 左右。因该设备有耗电极少、阻力小、排污水少、全自动、免维护等特点，所以叫零碳洁水器。

图 5   河北邢襄热力集团有限公司

高效节能全自动除污器采购项目

图 6   进出口径 DN100，流量 80m3/h

供热二次网管道专用

图 7   进出口径 DN450，流量 1500m3/h

供热一次网管道专用

（二）零碳洁水器应用优势

北京帝尔曼流体控制设备有限公司自主研发的清洁供热新型高效节能全自动零碳洁水器能够很好地排除管网中的固体杂质，解决供暖行业水质较差的问题，给供热企业带来诸多收益（图 8）。

图 8   安装零碳洁水器前后用户水对比

1. 改善供热效果。板换换热效率和用户供热效果大幅提升，尤其是末端用户水质改善，管网阻力小，供热效果改善明显，降低二网运行压力、温度，节约热量。

2. 节电效果好。供热设施内壁光洁，系统阻力降低，通过变频调节循环泵降低电耗10% ~ 20%，个别站点可以节电 40% ；补水量大幅度下降，补水系统耗电也相应减少。通过实际测试，供热系统使用新型零碳洁水器，每 1 万 m2可以节电 500~1000 元。

3. 节约用水，降低水耗。供热系统水质清澈，不再需要人工拆洗除污器、反冲洗户内管道，用水量大幅度下降，比传统除污器可以节水 90 %以上。

4. 节约人工费用。水质清晰，减少户内维修量，节约运行人工成本。

5. 降低用户投诉率。管网系统水质清澈，提升供热效果，用户投诉率大幅下降，供热企业取得显著社会效益。

6. 延长整个供热系统设备的使用寿命，提高管网运行安全水平，降低设备维护成本。

7. 协助管网平衡调节。水质清澈确保流量、压力、控制装置等有效调节，为开展节能减排工作奠定坚实基础。

8. 助力智慧供热推进。有效改善供热系统水质，大幅度降低仪表故障率，提高智慧供热检测系统数据准确性。避免由于供热系统水质差造成超声波热表失准、电动阀门卡顿、现场压力表失灵等表计故障，为智慧供热发展保驾护航。

9. 抑制和减缓板换、管道等设备结垢，避免颗粒物在设备间隙内堆积，降低物理性结垢风险，保持流道通畅。同时，还抑制复合垢的形成，改善化学阻垢剂效率。

10. 经济效益。如果将供热系统的一次网、二次网水浊度控制在 5 NTU 以下，一次网能够为供热企业节约 0.45 ~ 1 元 /m2 ，二次网能够为供热企业节约 1.8 ~ 3.8 元 /m2。

（三）设备使用前后用户入户除污器及水浊度变化

全自动零碳洁水器投入换热站运行后，供热水质明显改善，从换热站、管网、居民户内多地多次取水样，系统内各处水质均清澈透明，使用效果得到衡水恒通热力有限公司、青岛西海岸公用事业集团能源供热有限公司、五常市天宝热力有限公司、北京热能鸿业投资管理有限公司、嫩江盛烨热电有限公司、衡水承热龙邑热力有限责任公司、沧州承热龙海热力有限责任公司（图 9）等供热企业的认可和好评。比如，清洁供热新型高效节能全自动零碳洁水器使用期间，和拆开部分居民入户除污器对比，使用前，入户滤网上污垢较多，入户管道堵塞严重 ；使用全自动自清洗零碳洁水器后，入户滤网干净无污垢，入户管道畅通（图 10、图 11）。

图 9   沧州承热龙海热力有限责任公司

二次网高效节能全自动除污器项目

图 10   安装洁水器前后滤网对比

图 11   零碳洁水器排污杂质情况

近年来，北京帝尔曼公司取得长足发展，其研发的清洁供热新型高效节能全自动零碳洁水器能够自动排除供热系统循环水的固态杂质，提高循环水系统水质，保护水泵、换热器、散热器、阀门、管道、流量计等供热系统设备附件，推进供热智能化进程，避免它们被拆卸清洗维修，增加其使用寿命，提高板换换热效率，降低用户投诉率，改善用户供热效果，降低水、电、热等生产成本以及人工成本和维护费用，解决供热生产中的实际问题，保障供热运行安全，达成社会效益和经济效益双赢局面，助力构建清洁低碳、安全高效的供热体系。

1.作者系北京帝尔曼流体控制设备有限公司总经理

2.作者系哈尔滨工程大学教授

3.作者系包头市热力（集团）有限责任公司供热一公司经理

4.作者系中能北方供热技术研究院顾问

韩健民：13303358068/13303258068