CN101555073A

CN101555073A - 一种数码智能除垢装置

Info

Publication number: CN101555073A
Application number: CNA2009100847002A
Authority: CN
Inventors: 杨开平; 鲁伟
Original assignee: BEIJING GERUITENI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG OUKEMEI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: CN101555073B

Abstract

本发明公开了属于水处理中液流流经受热面的防垢与除垢技术领域的一种数码智能除垢装置。该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管为骨架，内部由特种合金板制成网格状安装在不锈钢管腔体内，纳米发生层涂覆或熔融在特种合金板上，特种合金板之间通过焊接或机械配合方式连接，特种合金板与不锈钢管通过焊接或机械配合方式连接。本发明制造产生活性离子，利用活性离子激活成垢因子，干扰成垢过程，达到防垢除垢目的，可用于热交换器、水冷壁、冷却冷凝设备、热水锅炉等装置的防垢与除垢。

Description

一种数码智能除垢装置

技术领域

本发明属于水处理中液流流经受热面的防垢与除垢技术领域，特别涉及一种数码智能除垢装置。

背景技术

垢是一种与水的硬度密切相关的沉淀物，当硬水被加热或蒸发时，水垢就会形成。水垢会阻塞管道或沉淀在热传导表面，这在工业上危害极大，导致热耗和阻力损失增加，设备寿命降低甚至爆炸等更为严重的损失。

热交换是热电、供热和化工系统中最基本的能量交换方式，常见的有汽-汽交换、汽-水交换、水-水交换。在汽-水交换和水-水交换过程中，由于用水量和水的消耗量都比较大，软化水的成本过高，往往直接用未经软化的地下水、地表水或经部分处理的工业回用水作为循环水和补充水水源。这些水源中的离子浓度高，尤其是钙、镁离子浓度高，水的硬度大，水体易被细菌、微生物污染。当硬水被加热或蒸发时，水垢就会形成。当导热面温度大于80℃时，水侧热传导表面易产生硬垢，低于80℃时易产生软垢。水垢会阻塞管道或沉淀在热传导表面，这在工业上危害极大，换热效率只有普通金属的20～200分之一，导致热耗和阻力损失增加，设备寿命降低甚至爆炸等更为严重的损失。

碳酸盐硬垢的形成：

水中的硬度离子主要是钙、镁离子，他们与碳酸根结合后形成钙、镁碳酸盐，由于这种盐的性质比较特殊，温度升高时其溶解度反而下降，当温度上升到一定程度时就在热传导表面和其它成垢因子形成复合沉淀物，随时间延长沉淀物不断加厚，便形成质地较硬硬垢。

Ca²⁺+2HCO₃ ^-→CaCO₃(方解石)+H₂O+CO₂

软垢的形成：

管道中的软垢主要是因为水体受到细菌和微生物的污染，它们的粘性分泌物吸附水中一些微粒子、悬浮物等沉淀在管道内表面，沉积物增厚形成软垢。软垢的增厚不但能堵塞管道，更重要的是它的致密层形成一道屏障造成软垢基底部缺氧环境，细菌及微生物的无氧代谢造成局部氢离子(H⁺)浓度增高，局部金属被H+腐蚀形成点蚀，严重时穿孔，如果是冷凝器换热管穿孔，会造成冷凝水品质下降，不及时处理会造成锅炉安全隐患。

目前防垢技术，大体可分为两大类：一是化学法，一是物理法。

1.化学法

化学法主要是离子交换、化学加药或阶段性酸洗等。化学清洗是利用某些化学药剂的水溶液将金属壁上的各种沉积物以化学方法将它们溶解下来，常用化学清洗剂是酸，碱，螯合物等。而酸洗过程中，酸有除去金属表面沉积物的能力，同时也对钢铁发生溶解腐蚀作用，使H₂从金属铁Fe中析出，还会使H₂渗入工件基体表面，造成金属的“氢脆”，(Fe₃C+H₂→Fe+CH₄↑)，从而使金属的塑性大大降低，脆性增大。酸洗过程中还会3价铁溶解O₂的电化学腐蚀，这些都导致材料遭受不同程度的破坏，(为防止这些危害，通常办法是：在酸溶液中加入少量缓蚀剂，如在盐酸，氢氟酸中加入粗吡啶，页氮，四甲基吡啶鉴残等，以减缓对金属的腐蚀速度，但治标不治本，对金属的腐蚀仍巨大，易埙坏设备，且环境污染大，非正常停车进行清洗次数多，成本高。

目前有许多工业循环水是采用化学加药的，如加阻垢剂等，但是在低温循环水、冷却水的工作温度下，水中的微生物是极易生长的，而许多阻垢剂常常又是微生物的营养源，所以，通常在加阻垢剂的同时，还需加入大量的杀菌剂、灭藻剂、平衡剂等等。另外化学药剂本身对设备、管道的腐蚀也是很严重的。进行阶段性酸洗虽然比较简单，但需要停设备，影响生产，费事费力，另外，清洗的废液对环境的污染也是不可忽视的。

化学方法在锅炉水处理和工业水处理中广泛应用，有很好的防垢效果，但是其代价也是相当大的。以钠离子交换器为例，我国一般采用的都是盐耗为250～500克/摩尔的钠离子交换器，也就是说每置换出水中20克的钙离子或12克镁离子就需要使用250～500克食盐，可想而知，对地下水的污染是多么的严重。水是地球、是人类的宝贵资源。为了防止污染地下水，美国已经禁止使用钠离子交换器。在此之前美国先是限制使用钠离子交换器，规定盐耗超过110克/摩尔的纳离子交换器不允许使用，后又规定盐耗超过90克/摩尔的钠离子交换器不允许使用，最终是禁止使用钠离子交换器。总之，在越来越重视环保、强调可持续发展的今天，化学除垢表现出越来越明显的局限性。

2.物理法

物理法除垢、防垢：过去常见的一般有电磁、永磁、强磁、高频、静电等多种形式的除垢仪，俗称电子水或电子除垢。人们对电子除垢的研究到目前为止已经经历了半个世纪，电子除垢几上几下，除垢效果众说纷纭，常常是此地有效果，彼处就可能没有效果，刚装上的时候效果好，用一段时间，效果就不明显了，这也就是为什么尽管化学除垢存在这样或那样的问题，但目前还必须大量使用的关键所在。

发明内容

本发明针对现有技术的不足而提出了一种数码智能除垢装置。

一种数码智能除垢装置，其特征在于，该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管1为骨架，内部由特种合金板2制成网格状安装在不锈钢管1腔体内，纳米发生层3涂覆或熔融在特种合金板2上，特种合金板2之间通过焊接或机械配合方式连接，特种合金板2与不锈钢管1通过焊接或机械配合方式连接。

所述特种合金板2为银、锶、镁、锰、铝、钠、铬中的至少三种材料制成的合金板，所述特种合金板2至少为一种。

所述数码智能除垢装置横截面处为网状，横截面处两相邻特种合金板之间间距为3～10mm，两相交特种合金板之间成角30°～90°。

所述纳米发生层3材料为纳米银。

所述特种合金板2和纳米发生层3构成防垢除垢组合。

本发明的有益效果为：本发明制造产生活性离子，利用活性离子激活成垢因子，干扰成垢过程，达到防垢除垢目的，可用于热交换器、水冷壁、冷却冷凝设备、热水锅炉等装置的防垢与除垢。本发明优点有：

(1)高效稳定：本发明不仅能达到除垢除锈效果，而且长时间保持稳定。

(2)安装最简便：法兰式连接在管路上。。

(3)零维护费用：一旦安装即不用任何检测和维护。

(4)零运行费用：不用电源，无人工、药剂、检测等运行费用。

(5)绿色环保：无二次污染，自然环保。

(6)节水节能效果好：由于结垢，管路系统热传导效率降低可达70％以上，系统增加用水可高达1倍以上，能源消耗增加可达50％以上，应用数码智能除垢装置可使水和能耗恢复到初始状态。循环系统浓缩倍数增加，用水量减少。

(7)延长系统使用寿命：对管路系统不仅没有腐蚀，而且形成在内壁形成保护膜，若管道外无腐蚀，理论上管道寿命将无限期延长。

(8)费比高：在达到效果的条件下，综合考虑节省人工、药剂、维护、能耗、延长管道寿命等因素，效费比比一般除垢方法高1-3倍，有的行业和项目达到5-10倍。

(9)使用寿命长，至少使用15年。

数码智能除垢装置的社会效益有：

(1)节水：使用本装置，热交换设备不需酸洗或其它化学清洗，疏松的软垢可自行排出，可提高循环水的浓缩倍数，减少补充水用量。还可以将软化后的需排掉的高硬度废水补充到循环水系中使用，减少了排放，如发电厂冷却系统。

(2)节能：有研究表明垢的导热系数仅为钢铁的1/20-1/200，当锅炉受热面热管结垢1公分可使其效率下降50％，增加燃料消耗。使用本装置，不但除垢还防垢，只有少量杂质可以定时排污，热效率几乎没有损失，至少节能20％左右。

(3)环保：可在许多场合替代化学加药甚至是软化水装置，减少化学污染，保护生态环境。

附图说明

图1是数码智能除垢装置的结构示意图；

图2是数码智能除垢装置横向和纵向特种合金板相互垂直时的横截面的结构示意图；

图3是数码智能除垢装置横向和纵向特种合金板不垂直时横截面的结构示意图；

图4是数码智能除垢装置与管路连接示意图；

图中标号：

1-不锈钢管；2-特种合金板；3-纳米发生层；4-导线；5-绝缘垫片；6-螺丝；7-金属垫片；8-绝缘套管；9-螺帽；10-密封绝缘垫；11-循环系统管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

一种数码智能除垢装置，如图1所示，该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管1为骨架，特种合金板2为以银、锶、镁、锰为材料制成的特种合金板和以镁、锰、铝为材料制成的特种合金板，纳米发生层3以纳米银为材料熔融在上述两种特种合金板上(纳米发生层3厚度为0.5mm)，熔融了纳米发生层的特种合金板之间通过焊接或机械配合方式连接制成网格状(上述两种合金板交替放置)，并将网格状合金板通过焊接或机械配合方式安装在不锈钢管1腔体内。

所述数码智能除垢装置横截面处为网状，横截面处水平放置的互相平行的特种合金板厚度为5mm，相邻两板间距为9mm，与水平方向成角80°的特种合金板厚度为4mm，相邻两板间距为5.6mm(如图3所示)。

所述特种合金板2和纳米发生层3构成防垢除垢组合。

该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，如图4所示，将上述装置用绝缘套管8、螺丝6、密封绝缘垫10、绝缘垫片5、金属垫片7、螺帽9通过法兰连接到水循环系统入水端管路11上，并用导线4连接，导线两端连接在除垢装置端部与循环系统管路法兰连接处的螺栓上，作用是防止静电影响除垢装置作用(除垢装置要求与所连接的循环系统管路11绝缘，但不影响循环系统管路11是导通的)。

将上述装置安装在山西某电厂循环系统中，安装了两台数码智能除垢装置(每台冷凝机安装一台)直径为φ700mm，循环水量为4000～5000T/h，安装除垢装置后即停止加任何药剂，安装一个月后就将大部分垢除掉，而且所生的绿藻已大部分死亡脱落。

本装置通过纳米发生层和特种合金作用释放活性离子(特种合金离子)，利用活性离子激活成垢因子，干扰成垢过程，达到防垢除垢目的，利用本装置处理热交换循环系统中交换器和管路的垢，结垢因子多的循环水，安装本装置后，水中原来的离子种类没有改变，浓度可能改变如在循环系统中将软化后的需排掉的高离子浓度废水补充到循环系统中，处理后的水变成活性水，除垢效果非常显著。

数码智能除垢装置要根据不同水质状况定制，一般情况下除垢装置不可通用。水垢的产生要有一定条件，不同水体生垢条件不同，当破坏了成垢因子结垢条件时，即使成垢因子浓度很高也不会结垢。其就是根据水质状况配制出一种特殊合金体，当这种水质水流以一定速度流过合金体时，合金体便会向水中释放出一种能量激活水中成垢因子，如钙、镁离子被激活后就不能与碳酸根、硫酸根结合，因此就不能形成碳酸盐、硫酸盐硬垢，这就防止了垢的生成。

当能量经离子碰撞传递给已成垢的分子，离子键断裂，离子游离出来，垢就被溶解去除。

水分子被激活后水分子团族被打碎，水以单分子形态存在，水的渗透性加强，水分子渗透入成垢分子间隙，产生微爆作用，加速垢的分解脱落，除垢速度加快。

在除垢过程中，根据水流量大小变化及水流速的变化自动调节释放能量，保持除垢效果处于最佳状态。

实施例2

一种数码智能除垢装置，如图1所示，该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管1为骨架，以镁、锶、钠、铬为材料制成特种合金板2，纳米发生层3以纳米银为材料，将纳米银材料熔融在特种合金板2上(纳米发生层3厚度为0.5mm)，熔融了纳米发生层3的特种合金板之间通过焊接或机械配合方式连接制成网格状，并将网格状合金板通过焊接或机械配合方式安装在不锈钢管1腔体内。

所述数码智能除垢装置横截面处为网状，横截面处水平放置的互相平行的特种合金板厚度为3mm，相邻两板间距为5mm，与水平方向成角90°的特种合金板厚度为4mm，相邻两板间距为7mm(如图2所示)。

所述特种合金板2和纳米发生层3构成防垢除垢组合。

将上述装置安装在杭州萧山某染整厂水循环系统中(安装方式与实施例1相同)，在总管路上安装了一台数码智能除垢装置直径为φ350mm，循环水量为2000T/h，安装除垢装置后即停止加任何药剂。安装三个月后检查50个交换器的垢已全部除掉，连染缸盖子的垢已全部除掉，而且所生的绿藻全部死亡脱落。

实施例3

一种数码智能除垢装置，如图1所示，该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管1为骨架，内部由特种合金板2制成网格状安装在不锈钢管1腔体内，特种合金板2为镁、锶、铝制成的合金板，将纳米银材料通过熔融方法制备成板状并熔融在特种合金板上制成纳米发生层3(纳米发生层3厚度为0.5mm)，熔融了纳米发生层3的特种合金板之间通过焊接或机械配合方式连接制成网格状，网格状特种合金板2与不锈钢管1通过焊接或机械配合方式连接。

所述数码智能除垢装置横截面处为网状，横截面处水平放置的互相平行的特种合金板厚度为2mm，相邻两板间距为3mm，与水平方向成角60°的特种合金板厚度为2mm，相邻两板间距为4mm(如图3所示)。

所述特种合金板2和纳米发生层3构成防垢除垢组合。

将上述装置安装在河北保定某军工厂供热系统中(安装方式与实施例1相同)，在供热系统回水管路接近热交换器位置安装一台直径为φ100mm的数码智能除垢装置，循环水量为160T/h，安装除垢装置后即停止加任何药剂。安装前在供热系统最末端打开检查管路(外直径约为25mm)，管路结垢非常严重，安装数码智能除垢装置运行到停止供热，检查结果为交换器和暖气管道的垢已全部除掉。

Claims

1、一种数码智能除垢装置，其特征在于，该装置通过法兰连接到水循环系统入水端管路上，外部以不锈钢管(1)为骨架，内部由特种合金板(2)制成网格状安装在不锈钢管(1)腔体内，纳米发生层(3)涂覆或熔融在特种合金板(2)上，特种合金板(2)之间通过焊接或机械配合方式连接，特种合金板(2)与不锈钢管(1)通过焊接或机械配合方式连接。

2、根据权利要求1所述的一种数码智能除垢装置，其特征在于，所述特种合金板(2)为银、锶、镁、锰、铝、钠、铬中的至少三种材料制成的合金板，所述特种合金板(2)至少为一种。

3、根据权利要求1所述的一种数码智能除垢装置，其特征在于，所述数码智能除垢装置横截面处为网状，横截面处两相邻特种合金板之间间距为3～10mm，两相交特种合金板之间成角30°～90°。

4、根据权利要求1所述的一种数码智能除垢装置，其特征在于，所述纳米发生层(3)材料为纳米银。

5、根据权利要求1所述的一种数码智能除垢装置，其特征在于，所述特种合金板(2)和纳米发生层(3)构成防垢除垢组合。