ESA多极磁燃气节能系统在工业燃气设备节能方面的应用

随着我国社会与国民经济的发展，社会整体对环保的关注度和要求也越来越高，政府也适时出台了一系列环保政策，自2013年9月10日国务院发布《大气污染防治行动计划》起，各地陆续出台大气污染治理相关政策，削减煤炭消费总量，增加清洁能源，燃煤锅炉、燃煤电厂成为重点改造对象，特别是中小型燃煤锅炉需要重点关注。在“煤改气”初期政府调控降低燃气价格，使大多数企业接受了燃气改造，然而随着经济发展国内燃气用量逐年猛增，去年已超过2000亿立方米其中进口比例近45%，进口量还在逐年增加，由于受近年来国际局势的影响气价波动较大，需要消耗的外汇总量也在进一步增加，对于绝大多数地区的用气企业来说气价上涨和成本增加是不可避免的趋势，在此基础上国家提出的“双碳目标”也在逐步推进，未来的燃气用户企业必须尽快考虑节能减排的有效方式。

ESA多极磁节能系统早在上世纪八十年代由美国军方研发成功，并在大型军用船舶上投入使用后逐渐转入民用领域，在燃油、燃气节能方面均有良好表现。科学新闻, 1980年9月6日, 155 页报道：重要的是要注意, 在一个由外部磁场影响的流体中, 电子激发 (磁矩) 发生作用的分子取向, 因为它是流体,重新排列其电子、分子和原子对称性, 以适应外部磁效应。当外部磁场放松时, 由于流体的能力允许分子和原子重组 (即埃灵顿的记忆效应), 电子保持其较高的潜能 (旋转能量)。

Wakayama教授在他1996年出版的论文《扩散火焰的磁促进》中报道：燃料调节是一种新兴的技术，它基于一项发现，即在燃料供给线上放置一种特殊模式的高动力磁铁会使燃料在更高的温度下燃烧，并且更有效率。他认为这是由顺磁氧引起的。

伯明翰大学的Kendal教授则认为导致燃料在更高的温度下燃烧并且更高效与纳米粒子受到的影响有关。基于此经过不懈的努力。1991年7月21日的新科学家 (伦敦) 问题上, 英国内燃机研究所, 英国一个独立的测试实验室已证实, 磁处理燃料改善了燃料经济的一个正常吸气柴油引擎7.5%。

基于以上原理，经过多位科学家和工程师的努力，最终开发出了VEM、IRR、ESA产品。美国ACME水务系统公司拥有20多年的运行经验，目前在工业、商业和住宅市场上：锅炉、冷却塔、食品服务设备、灌溉系统等安装了1.5万多节能设备，有400多种应用。

下面简单介绍一下ESA多极磁燃气节能系统的技术原理：

通过对高强度永磁材料的拼接组装，建立起一个超高磁通量的强磁场气体分子在通过强磁场时经过磁场作用，使气体分子中包含的氢原子由带正负电荷转化为绝大多数带正电荷 随着氢原子所带电荷的转变，使气体分子更容易和带负电荷氧分子结合，从而加快氧化反应速度提高燃料燃烧效果随着氢原子所带电荷的转变，也提高了燃气分子团的扩散效果，使受氧面积增加更有利于燃烧通过磁场改变燃料分子极性的作用时间非常短暂，因而设备需就近安装到燃烧器之前，距离越近效果越好

除了处理燃料气体的ESA，还有针对锅炉水处理的IRR，其技术原理与ESA相近

锅炉循环水内结垢物质胶体表面所带电荷构成固定层和扩散层，两层间因电荷达成平衡而使胶体稳定。为破坏胶体的稳定性，ACMEAQUA可以使固定层及扩散层的厚度减少而形成电双层的压缩，以降低表面电位能，减少胶体颗粒间的静电排斥力，增加胶体粒子间接触的机会，再辅以流体化床或扰流设计，使形成胶体粒子团的晶种及表面积加大，使浮悬粒子，以水合二氧化硅为核心，不断的吸附钙离子、镁离子或三氧化二铁离子（Fe2O3）于其上，形成非晶体状的大颗粒团而沉淀于水中，日后随排放水排出。

水中大部份的钙离子或镁离子因与二氧化硅彼此吸附形成非晶型的软泥，无法与带负电的离子如碳酸根（CO3-2）或硫酸根（SO4-2）在机器或水管表面形成方解石结晶即为俗称的水垢。由于要使二氧化硅与带电离子之间产生作用，需要有作用力形成，因此带电粒子（带电量q）在穿过磁场（B）时需带有一定的速度（V），才能形成所需的作用力（F= q×V×B）。换言之，水管中的水必须处于流动状态，水如停滞不动则无法产生效果。 经过IRR设备处理过的水，可维持在较高的电导值。亦即是可让水中溶解更高浓度的浮悬离子，而不会形成水垢沉淀在设备或管路表面。

为确保节能效率目前在蒸汽锅炉实际节能改造项目中多采用ESA+IRR 的模式。

设备型号对应满足现有各类燃气设备

关于节能改造广大用户最关心的还是节能效果和投资回报，我们就目前市面上能见到各类燃气节能技术做逐一分析。当下各类燃气设备已基本摆脱了滴漏跑冒的粗放管理模式，冷凝回收、余热利用、除氧器、水处理等已成为各类锅炉设备的标配，再此不做过多赘述。下面就几种新型的节能技术做个简单的分析：

一、近年来低氮燃烧是燃气节能领域的热门，经过近些年的使用其优缺点也十分明显。低氮燃烧器的优点：1、由于拉伸了燃烧区域，减弱了部分燃烧强度，在一定时间内，抑制了NOx的形成； 2、低负荷时燃烧平稳。因为削减了下部风量，使燃料在低浓度燃烧时，也非常平稳。甚至可以做到40%负荷安稳燃烧； 3、低负荷时，炉膛火焰充满度较好。水冷壁吸热均匀。

缺点：1、因为燃尽风位置，使很多的送风在脱离炉膛都未参加燃烧，而这部分热风也是从空预器吸收了很多热量的，因而会形成排烟温度过低的现象。尤其是在低负荷时； 2、因为削弱了下部炉膛的进风量，使下二次风的托扶才能削弱，排渣量添加，排渣含碳量添加，尤其是高负荷时； 3、因为削弱了下部炉膛的进风，使风的刚性削弱，燃烧区域扩展，高负荷时，简单呈现水冷壁结焦； 4、因为炉膛下部缺氧燃烧，发作很多复原性气体，使灰熔点降低，乃至形成冷渣斗都有结焦的现象； 5、因为燃烧区域的拉伸，在高负荷时期，会形成过热器超温，减温水量缺乏的现象，严峻时，乃至形成屏过结焦； 6、因为很多复原性气体和燃烧区域的扩展，使水冷壁中下部结焦严峻，因脱焦形成的灭火、爆燃、损坏捞渣机现象都有发作； 7、因为高负荷时的结焦影响了水冷壁吸热，使炉膛下部温度上升，而燃尽风因为位置只能对炉膛上部的烟气进行冷却，而对下部炉膛温度毫无影响，因而炉膛下部NOx的发作跟着结焦而添加，高负荷持续时间越长，削减NOx的作用就越小，乃至超出原有NOx量.炉膛下部燃烧蒸发分，上部燃烧焦炭的理论，和煤粉燃烧"蒸发份分出→蒸发份燃烧→焦炭燃烧→表壳灰分剥离，蒸发分跟着表壳灰分的剥离不断分出"的理论不相符。因而，高负荷时，很多煤粉的燃烧时间拉长，未彻底燃烧的煤粉被带入烟道。形成飞灰含碳量添加； 8、由于燃尽风位置，是大量的送风在离开炉膛都未参加燃烧，而这部分热风也是从空预器吸收了大量热量，因此会造成排烟温度过低的现象，尤其是在低负荷时。

二、燃气催化技术是在燃气中混入催化剂以提高燃气热值的节能方式，在实际应用中并不多见。以网上现有可以查到的资料能够了解到，该技术是在燃气中混入一定比例的稀土纳米催化剂，节能效果一般在10%左右这个节能率可以说十分可观，但所使用的稀土纳米催化剂材料目前尚不能国产，进口价格波动较大。按资料介绍每一千立方米天然气需混入一公斤催化剂能够节气10%，结合国内大部分地区供气价格计算投资收益有限，再加上设备投入和后期维护成本等因素，投资回报更是遥遥无期，因而在国内虽有实验案列却未见在市场中有新的推广案例。

三、ESA多极磁燃气节能系统在目前绝大多数工况条件下节气率在4%~8%，实际节能效果以实际数据为准，设备安装简便各类新建、改造工况均可实施，设备有十年质保三十年使用寿命，大多数客户基本可在两年内收回全部投资成本实现净收益，目前有最快九个月收回全部投资成本的案例。ESA在国内外市场中已经过多年推广使用，在日韩台湾等地区已得到市场的普遍认可，成为工业燃气设备的标配产品之一，在国内的用户数量也在日益扩大，已与多家国内多家行业龙头企业签订战略合作协议，致力于节能减排实现“双碳目标”而共同努力。

对于ESA技术缺点也是存在的，目前最大的推广阻力因素是其价格，屏蔽了许多用量较少的燃气用户。由于设备还需整装进口价格相对较高，我们也在努力加大研发投入致力于实现国产化。目前市场上流通的许多借用ESA技术原理和资料，自行拼凑出的“高仿”产品，其效果远低于正品的ESA系列产品，且性能不稳定在使用一段时间后就完全失去了效果，给许多用户带来了很大的经济损失和时间成本。

综上所述，广大燃气用户在考虑进行节能改造时，应注重技术优劣性对比和对实际案例的考察，对商务模式的沟通中应注重实效性和相对公平的原则，不能以免费试用、“开口协议”等为主要着眼点，避免带来不必要的经济损失和时间成本。