CN102030419A - 一种水垢自动分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水垢自动分离器，包括分离器桶体，吸附剂，进水管，出水管，清洗装置和控制装置，分离器桶体内填充吸附剂。清洗装置固定在分离器桶体内并与外部清洗水管连接，清洗装置的清洗横管上开有清洗水喷孔，固定在分离器桶体内底部的底板上有出水口和清洗水出口，并分别连接出水管和清洗出水管。本装置工作时，在程序控制下，循环水依次通过上漏水板，吸附剂区域，下漏水板进入出水管流出，使各种水中污垢被吸附剂吸附，实现循环水清垢；吸附剂需要清洗时，清洗水横管上的喷水孔喷出清洗水将吸附剂上沉积的水垢冲洗掉，随清洗水通过清洗水出口排除；本技术方案结构简单，清垢效果显著，减少了水资源的浪费，真正做到了“节能、节水、零排放、零污染”。

Description

一种水垢自动分离器

技术领域

本发明属于一种物理除水垢装置技术领域，特别是涉及一种适合在各类冷却循环水应用过程中，对循环水中的水垢进行去除的水垢自动分离器。

背景技术

自然界的水中，都含有不同程度的钙、镁碳酸盐，它们以离子的形式溶解于水中，当环境(如温度、压力)改变时，它们会以固态的形式从水中析出，这种现象称之为结垢。结垢给人们的日常生活和工业生产造成了很大的危害。

自从人类把水作为热交换介质之日起，受热面和传热面的结垢就成为热交换工艺中困扰设备正常运行的主要问题之一。在石油化工、电厂、供水与污水处理、钢铁厂的热交换器与冷却系统、中央空调循环冷却系统、供暖系统等工业循环水系统中，水垢导致热效率下降，能耗增加，严重时堵塞管道甚至引起锅炉爆炸等严重后果，每年用于清除水垢的费用以千亿元计。根据试验，水垢达到2mm，能源消耗将增加5％，水垢达到6mm，能源消耗将增加40％；同样，水垢达到2mm，热交换效率将降低5％，水垢达到7mm时，热交换效率将降低50％。

水垢是一种与水的硬度密切相关的沉淀物，当水被加热或蒸发时，水垢就会产生。200多年来，人们对垢种、成垢原因进行了充分的研究，希望在享用水资源给我们带来种种便利的同时，消除水垢的烦恼。先后出现过多种防垢技术，大体可分为两大类：一是化学法，一是物理法。

化学法主要包括离子交换、化学加药或阶段性酸洗等，这些化学方法在工业水处理中广泛应用，有很好的防垢效果，但其代价也相当大。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，对地下水造成严重污染。为防止污染地下水，美国已经禁止使用钠离子交换器。目前有许多工业循环水采用化学加药，如阻垢剂等，但在低温循环水、冷却水的工作温度下，水中极易生长微生物，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。同时化学药剂本身对设备、管道存在严重腐蚀。阶段性酸洗比较简单，但需停设备，影响生产，清洗的废液对环境造成较大污染。在重视环保、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。目前，绝大部分工业和民用循环冷却水系统，如中央空调循环冷却水系统、工矿企业的循环冷却水系统等都采用添加化学阻垢剂、灭藻剂、缓蚀剂等来阻止在热交换系统管道中结垢和阻止系统中藻类的生长。根据国内权威数据，添加化学阻垢剂，当水的硬度达到800ppm时，结垢现象开始明显增加，当超过800ppm后，结构现象比较严重。也就是说循环冷却水系统，在添加化学阻垢剂的情况下，当水的硬度达到800ppm时，就需要排污。要想提高浓缩倍率，提高循环冷却水的硬度，就要靠加酸(一般为浓硫酸)来调节循环冷却水的PH值，从而达到提高浓缩倍率的目的。但是，加酸会严重腐蚀系统管道(特别是热交换系统管道为铜管时，点蚀更为严重)，大大缩短设备使用寿命。在加酸的情况下，能把循环冷却水的结垢临界点提高到1000ppm，如果要再提高，难度较大，一方面需要加大量的酸，另一方面在冷凝管中，很容易形成CaSO4垢，一旦形成CaSO4垢，很难被除下来，只好更换冷凝管。

然而，添加化学阻垢剂、灭藻剂、缓蚀剂、酸等并不能完全阻止在热交换系统管道中结垢，因此必须每几个月(或不定期)化学除垢，。否则，会严重影响热交换效果，从而导致影响正常生产。此外，长期添加化学阻垢剂、灭藻剂、缓蚀剂、酸等对环境的污染是难以忍受的。

物理法防垢除垢，常见的有电磁、永磁、强磁、高频、静电等多种形式除垢仪，其中电磁、永磁、强磁、可归为第一代电子除垢设备；高频、高压静电(管道式)等可归为第二代电子除垢设备。对电子除垢仪的除垢效果众说纷纭，常常是此地效果明显，彼处就可能效果不明显；初装时效果好，一段时间以后效果下降；所以尽管化学除垢存在许多问题，但目前还大量使用。针对电子除垢存在的一些问题，电子水处理技术领先国家德国和英国进行了大量研究、实验，最终提出“变频谐振”理论并将其量产化，制造出高效防垢、除垢的实用电子综合水处理系统并在工业与民用领域广泛使用。

然而，在工业循环冷却水的应用中，不管采取化学法阻垢还是采取物理法阻垢，当循环冷却水的硬度达到一定程度时需要排污，把高硬度的水排出去，补充新水以保证正常生产。在缺水地区，由于水资源的缺乏，补充水经常不足，而排出去高硬度的水又是浪费。因此设法降低循环冷却水的硬度，达到零排污或减少排污，是我们面临的一个重大课题。

发明内容

本发明的目的是为了解决已有水垢处理装置结构复杂，除垢过程中浪费资源，除垢成本较高的缺陷，提供一种新型的水垢自动分离设备，该装置利用带吸附作用的填料，对絮状漂浮的水垢进行吸附，当浊度较高的水(含有絮状漂浮的水垢和泥沙等)经过水垢自动分离器中的填料时，絮状漂浮的水垢和泥沙被填料吸附，由于固体悬浮物被留在填料上，出水浊度达到极大的降低，实现硬度降低的目的。同时利用水垢自动分离器的多层清洗喷头，当填料上吸附的水垢达到一定量时，清洗喷头喷出水射流，将填料上吸附的水垢清洗下来，从排污口排出。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种水垢自动分离器，包括分离器桶体，吸附剂，进水管，出水管，清洗装置和控制装置，分离器桶体内填充吸附剂，清洗装置固定在分离器桶体内并与外部清洗水管连接，清洗装置的清洗横管上开有清洗水喷孔，固定在分离器桶体内底部的底板上有出水口和清洗水出口，并分别连接出水管和清洗出水管。

上述分离器桶体内填充吸附剂为球状吸附剂。

上述清洗装置是由多组清洗横管并连在一根竖管组成的结构，清洗横管的一端与竖管连通，另一端封闭，每组清洗横管由3根横管成星形(Y形)连接。

为减少分离器内尺寸较大的杂质对吸附剂和处理后洁净水的污染，分离器桶体上部、下部分别固定连接上漏水板和下漏水板，在漏水板上开有多个通孔，需要处理的循环水依次通过上漏水板后进入装有吸附剂的区域，经过吸附剂吸附水中的水垢后，流经下漏水板进入出水管流出。

为减少水气蒸发造成的水资源浪费，分离器桶体内的上部固定有圆锥型节水顶盖，分离器内的水汽在节水顶盖上凝结为水珠后落入分离器中。

分离器桶体顶部安装有圆锥型顶盖，防止杂物落入分离器内。

为防止分离器中的杂物进入出水管，底板的出水口上可以安装防污帽。

在底板上方的分离器桶体侧壁可以开通风口连接风机，工作时鼓风增加吸附效果。

进水管和清洗进水管的进水端可以分别连接水泵以增加进水压力。

本发明和传统的水垢处理器相比具有一下优点：(1)利用吸附剂清除水垢的结构简单，除垢效果显著；(2)本发明技术方案中的清洗装置利用少量的水，依靠水射流将吸附剂上的水垢清洗掉，而不需要将整个循环水更换，减少了水资源的浪费；(3)本技术方案不仅免除了阻垢剂、灭藻剂的使用、极大地减少了用水费用，使设备不带垢运行，节约大量的能源费用，延长设备使用寿命，做到了“节能、节水、零污染”。本发明以流体动力学和电磁场理论为指导，创造性地将变速筛选技术与静电吸附技术相结合，运用智能控制技术实现分离、过滤、反冲清洗水垢及污物的节能水处理过程。

附图说明

图1是本发明所述水垢自动分离器的示意图；

图中，1、顶盖；2、上漏水板；3、分离器桶体；4、清洗横管；5、下漏水板；6、底板；7、防污帽；8、吸附剂；9、清洗进水管；10、进水管；11、节水顶盖。

图2是上或下漏水板俯视图；

图3是清洗横管的俯视图；

图4是清洗横管截面图；

图5是冷却循环水系统工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行具体描述，如图1是本发明所述的水垢自动分离器的一种具体实施方式，该装置包括分离器桶体3，吸附剂8，进水管10，出水管和清洗装置，图中1中的清洗装置由多组清洗横管4并连在一根竖管组成，清洗横管的一端与竖管连通，另一端封闭，竖管连接进水管10，每组清洗横管由3根横管成星形(Y形)连接，如图3所示，每根清洗横管上纵向沿45°方向开有两排清洗水喷孔4-1，本实施例中的吸附剂采用球形吸附剂，对水垢有较强吸附作用。为减少分离器内尺寸较大的杂质对吸附剂和处理后洁净水的污染，分离器桶体上部、下部分别固定连接上漏水板和下漏水板，并在漏水板上开有多个通孔，如图2所示，需要处理的循环水依次通过上漏水板后进入装有吸附剂的区域，经过吸附剂吸附水中的水垢后，流经下漏水板进入出水管流出，固定在分离器底部的底板上设置有出水口和清洗水出口。

吸附剂经过长时间工作后，本发明中的自动控制系统会测量吸附剂上所附着水垢的程度，当达到需要清洗的标准时，装置在控制系统的控制下开始清洗方式工作，此时，清洗水出口打开，出水口关闭，高压清洗水从清洗横管的喷水孔喷出，对吸附剂上所附着的污垢清洗，冲洗下的水垢随清洗水排除；完成清洗过程后，自动控制系统将关闭清洗水泵和清洗水出口，同时打开供水泵和出水口开始进行循环水除垢工作模式。当然，用户也可以根据自身需求设定控制系统进行清洗方式的工作。

本实施例中，为防止杂物落入分离器内，分离器桶体顶部安装有圆锥型顶盖1，同时为减少水汽蒸发造成的水资源浪费，分离器桶体内的上部固定有圆锥型节水顶盖11，分离器内的水汽在节水顶盖上凝结为水珠后落入分离器中，减少水资源的浪费。另外，为防止分离器中的杂物掉入出水管，底板的出水口上可以安装防污帽7。本实施例中为提高除垢和清污的效果，在底板上方的分离器桶体侧壁开通风口连接风机，工作时鼓风，将吸附剂吹起悬浮在分离器桶内，充分和需要除垢的循环水接触，同时进水管依靠与其连接的水泵增加进水压力，增加吸附效果，当吸附剂需要清洗时，清洗进水管所连接的水泵提高了清洗水的压力，能充分地对吸附剂进行清洗。

本发明的工作过程如图5，在工业循环水系统中，在冷却循环水进冷凝器(热交换器)前的管道上安装多频段电子感应水处理系统，以保证冷凝器(热交换器)正常工作，不在冷凝器(热交换器)管壁上结垢，产生的水垢以絮状悬浮在水中；在冷却循环水出冷凝器(热交换器)的管道上安装水垢自动分离系统，把水中产生的呈悬浮状态的水垢分离出来。根据用户的补充水水质情况可以设定水垢自动分离器每天的工作时间，当设备需要工作时，打开电磁阀，启动水垢自动分离器，水垢自动分离器旁路导通，水垢自动分离器开始工作，(1)循环水依次通过上漏水板进入装有吸附剂的区域，经过吸附剂吸附水中的水垢后，流经下漏水板进入出水管流出，使水中悬浮的絮状碳酸钙垢和泥、沙等固体悬浮物集结在水垢自动分离器中，使水的浊度降低，从而间接降低水的硬度；(2)经分离过滤后的水保持特定压力进入再循环系统；(3)当吸附剂需要清洗时，关闭出水口，从清洗水横管上的喷水孔喷出清洗水将吸附剂上沉积的水垢冲洗掉，随清洗水通过清洗水出口排除，实现用极少量的水把机器中的水垢清洗出去的效果。从而极大降低整个循环水系统的排放、做到水处理过程零化学污染，根本解决因排污造成的环境问题及水资源浪费严重的难题。

上述工作原理过程的描述是将多频段电子感应水处理和本发明联合使用的情况。本发明所述的水垢分离器也可以广泛应用在其他采用物理方法进行水质处理除垢过程当中，此时，待处理水经过物理溶垢，水中杂质已充分在水中悬浮，本发明同样可以实现对水垢的自动分离。

对于每天需排污200吨左右的循环水冷却系统，可选用处理能力在45吨/时的水垢自动分离器，其主电机功率为1100瓦，以每天工作20小时计算，每天耗电22千瓦时，每度电按1元计算共需花费22元电费。可减少排污200吨。每吨水按2元计算可减少水费400元。年节约费用13.6万元。对于缺水地区的用户其意义更大，除经济效益外，不用再考虑缺水影响正常生产

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水垢自动分离器，包括分离器桶体(3)，吸附剂(8)，进水管，出水管，清洗装置和控制装置，其特征在于，分离器桶体内填充吸附剂，清洗装置固定在分离器桶体内并与外部清洗水管(9)连接，清洗装置的清洗横管(4)上开有清洗水喷孔(4-1)，固定在分离器桶体内底部的底板(6)上有出水口和清洗水出口，并分别连接出水管和清洗出水管。

2.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，清洗装置由多组清洗横管并连在一根竖管组成，清洗横管的一端与竖管连通，另一端封闭。

3.根据权利要求2所述的水垢自动分离器，其特征在于，每组清洗横管由3根横管成星形(Y形)连接。

4.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，分离器桶体上部、下部分别固定连接上漏水板(2)和下漏水板(5)，漏水板上开有多个通孔。

5.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，分离器桶体内的上部固定有圆锥型节水顶盖(11)，分离器内的水汽在节水顶盖上凝结为水珠后落入分离器中。

6.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，分离器桶体顶部安装有圆锥型顶盖(1)，防止杂物落入分离器内。

7.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，分离器桶体内填充吸附剂为球状吸附剂。

8.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，底板(6)出水口上可以安装防污帽(7)，防止分离器中的杂物进入出水管。

9.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，在底板上方的分离器桶体侧壁可以开通风口连接风机。

10.根据权利要求1所述的水垢自动分离器，其特征在于，进水管(10)和清洗进水管(9)的进水端可以分别连接水泵以增加进水压力。

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