水垢治理黑科技 - 6 -南京超旭ESEP除垢阻垢技术：纯物理触媒合金除垢阻垢技术
技术发展
早在上世纪初，国际工程技术界就观察到管道系统中黄铜管件上往往很少结垢，而且当管道系统中有黄铜管件时，在该管件之后的一定距离中的管道结垢现象也被明显抑制。到五十年代，学界开始尝试研发合金阻垢除垢技术。
· 1969年，美国 CRAFT 提出这一概念，建立 Cu-Zn-Ni 三元合金模型
· 1988 年，Patent Walker 提出 Cu-Zn-Ni-Pd四元合金模型
· 2001 年，Weaver 提出 Cu-Zn-Ni-Sn-Mn-Fe-Pd 七元合金模型
后来的一些团队基于 Cu-Zn-X 多元合金阻垢除垢的研究，大都未取得实质性进展，也缺少阻垢系统的整体设计研究，一直停滞不前。虽然也有一些应用案例，由于效果并不是很明显，未能得到重视。
2010年之后，基于西北工业大学和德国杜伊斯堡-埃森大学(University of Duisburg-Essen)合作科研成果，Cu-Ni-Zn-X 体系的十元合金模型横空出世，其机理得到了深入研究，实验表明各项指标均处于国际领先水平，结合先进的工程技术，开发成功独特的合金制备工艺，形成“触媒合金阻垢防垢 (ESEP) 技术”，应用流体力学原理和有限元分析方法，完成“触媒合金阻垢防垢 (ESEP) 设备”产品设计和定型的开发。凭借独有的制备工艺和先进的设计理念，在物理阻垢除垢技术方面取得关键性突破，填补了国内空白，处于国际先进水平。
技术原理
微观结构
该合金材料通过控制金属元素配比，采用特殊的高温冶炼技术，在合金材料内部形成了取向一致、排列整齐的 3D 柱状晶体结构。这些柱状晶体在导电介质中形成微小原电池，持续释放微电流，产生阻垢和除垢两种作用。
X 100
X1000
阻垢作用
触媒合金，在水中持续释放的自由电子，与主要成垢组分 Ca2+ 等离子结合，形成原子暂稳态，改变其反应电位，降低与 CO32− 的结合能力，阻止水垢生成。
Ca2++2e⇋Ca0
实验表明，阻垢率随着微电流的增大而增大；当微电流达到 50μA 时，阻垢率为 93% ；超过 50μA 后，阻垢率增大趋于平缓。触媒合金电流衰减特性符合负指数关系： I(t)=I0e−kt ，长时间运行下，触媒合金释放的电流值呈现稳定趋势，始终保持在 50μA ，可持续工作时间10年以上。
除垢作用
在溶液介质中的持续微电流的作用下，已成结垢的CaCO3 结构逐步发生改变，从致密的方解石立方晶体结构转变成疏松的文石结构，进而在流体的冲刷下崩解，清除已经形成的水垢，起到除垢作用。
方解石立方晶体结构
文石结构
技术优势
实际应用显示，触媒合金能够有效的阻止换热系统、加热设备和循环水系统的结垢，并能有效的去除系统中的陈垢，阻垢效率可达 93%，除垢效果明显，具有诸多优势，是一种安全高效低成本的阻垢除垢技术。
· 无化学物质，无排放，环境友好
· 无外部电源，无能耗
· 无电磁、无超声波污染
· 无精密电子设备，无工况环境要求，适应高温、高湿、野外和井下等极端环境
· 无人工作业，无维护
· 无腐蚀，显著延长设备、设施使用寿命
· 一次安装，长期工作，寿命长达 10 年
· 阻垢除垢效果好，⩾ 93%
· 技术稳定性好，适应多种工质流体
· 综合运营成本低
应用场景与案例
触媒合金阻垢防垢 (ESEP) 产品，已经在石油、电力、供暖、工矿企业以等多个场景实现了应用，实际效果良好。
油田采油系统
油田采油通过高温高压将水注入地底油层，使油层软化通过抽油泵将油通过井下管道输送至地面。有阻垢除垢需求的包括：油气集输系统、污水处理系统、回注水系统、加热炉水套炉系统等。安装位置主要在回注水管线、加热炉、水套炉前端进水口以及采井下抽油管线系统，包括采油泵和管道。
某油田注水管道系统
锅炉换热系统
锅炉是热工系统重要设备，广泛应用于电力、工矿企业，是结垢较为严重的部件。安装位置主要在给水和循环水前端。
某公司加热炉系统
城市热网系统
热网循环水系统是集中供热系统的主要组成部分，必须遵循安全和经济的原则。由于系统复杂，部分管道老旧等原因，结垢现象也较为严重，除垢难度较大。既降低了热交换效率，提高了能耗，也造成终端用户体验差等问题。安装位置包括：板式换热器、热源锅炉、管道、浴水设备以及终端用户换热设备。
某地集中供热有限公司板式换热器
循环冷却系统
以水为介质的循环冷却系统是工矿企业广泛使用冷却技术，冷却水占工业用水量的 70% 左右，减少清除结垢，对提高能源效率、降低水消耗量有着重要的意义，是触媒合金阻垢防垢 (ESEP) 设备重要应用场景之一。安装位置分布于板式换热器、管式换热器、冷油器、冷却塔分布器、冷凝器前端。
某企业冷却循环水系统
反渗透系统
反渗透系统是利用反渗透膜去除水中胶体、无机有机溶质等杂质的水处理系统，广泛应用于集成电路、医药、生化、食品、海水淡化、废水治理等水处理场景。反渗透膜结垢是目前该行业遇到的重要问题。
在反渗透膜前端安装触媒合金阻垢防垢 (ESEP) 设备，可有效阻垢反渗透膜上水垢生成，减少清洗频度，延长使用寿命，显著降低运营成本。
生活垃圾处理场垃圾渗滤液应急处理系统
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