CN103432975B - 阻止容器或管道内壁上形成固体附着物的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可阻止容器内或管道内的含有溶质，特别是含有过饱和溶质的液体在容器内壁或管道内壁形成固相附着物的方法及装置。本发明阻止容器或管道内壁上形成固相附着物的方法是首先使进入容器内或管道内的液体通过一个或两个以上高频电场，使液体与高频电场产生交互作用。实现本发明的方法所使用的处理装置一个实施例是：在金属材料制成的带有液体输入和输出端的管状容器内沿管轴向设置有棒状第一电极，由容器的金属外壳形成第二电极，在装置中还包括有高频交变电源；实现本发明的方法所使用的处理装置还可以是：在金属材料制成的带有液体输入和输出端的管状容器内，沿管轴向设置有一个第二电极的辅助电极与容器外壳形成第二电极。

Description

阻止容器或管道内壁上形成固体附着物的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种可阻止容器内或管道内的含有溶质，特别是含有过饱和溶质的液体在容器内壁或管道内壁形成固体附着物的方法及装置。

背景技术

用于盛放或输送液体，特别是盛放或输送其内含有高浓度的盐或碱或糖类性物质的液体时，在容器壁上或管壁上常会有固体附着，例如在内壁上附着结晶体等。在容器壁上或管壁上附着物一旦生成，会造成升温热交换器的热交换效率下降，射流式真空泵抽气口、浓缩罐、循环泵以及系统输送管路截面积减小，致使在消耗同样的能源、淡水资源以及人力资源的情况下，大幅度降低装置的整体生产能力，不仅会造成能源、淡水资源以及人力物力的极大浪费，而且还会使设施寿命大大缩短。在容器壁上或管壁上附着物导致的弊端主要有以下方面：

1  升温热交换器的热交换效率持续下降，为保证饱和盐、碱溶液升温蒸发浓缩速率，就不得不提高热源（如高温蒸汽）循环量，如此造成的弊端主要有以下两点：

1.1  热源（如高温蒸汽）循环量的提高造成了能源的浪费；

1.2  采用低硬度淡水定期对系统进行融化冲洗或采用机械的方法清理，不仅造成淡水资源和人力资源的浪费，而且影响了正常生产，降低了产品产量；

2   真空泵抽气口或溶液增压泵叶轮、浓缩罐以及系统输送管路一旦产生附着物，会致使溶液流通截面积减小，使整个系统均会处于非正常工作状态，同样会产生如下弊端：

2.1  在同等耗能和人力物力的情况下持续降低产品产量；

2.2  产品产量降低到一定程度时，被迫停产清理附着物，不仅会造成能源、淡水资源以及人力资源的浪费，而且降低了装置产能和设施服役寿命，提高了了产品的综合成本。

2.3  由于被迫停产清理附着物，实际上是抢修，本身就存在发生事故的隐患，容易造成对人员的损伤而不利于安全生产；

2.4  溶液增压泵叶轮一旦产生附着物，就会失去动平衡，同样会形成事故隐患。

为清除这些附着物，现有技术中不得不停产进行清理。现有技术中绝大多数场合采用机械的方法清理或用低硬度淡水定期对系统进行融化冲洗，以恢复生产能力。

发明内容

本发明提供一种可以阻止容器内或管道内的高浓度液体在容器内壁或管道内壁形成固体附着物的方法及装置。

本发明阻止容器或管道内壁上形成固体附着物的方法是首先使进入容器内或管道内的液体通过一个高频交变电场，使液体与高频交变电场产生交互作用。

本发明的阻止容器或管道内壁上形成固体附着物的方法中，所用的高频交变电场的频率为2000KHz～30000KHz，电场强度（峰峰值）为10～40V/cm，功率为0.1KVA～0.7KVA/100m³·h，液体在高频交变电场中处理的时间依据被处理溶液量的多少和浓度或电导率的高低确定，一般为 1~4秒。

实现本发明的方法所使用的处理装置是：在金属材料制成的带有液体输入和输出端的管状容器内沿管轴向设置有棒状或管状的第一电极，该电极与高频交变电源发生器的输出同轴电缆的内芯相连，容器的金属外壳与高频交电源输出同轴电缆的外屏敝层相连，形成第二电极，装置中还包括有高频交变电源。

本发明的阻止容器或管道内壁上形成固体附着物处理装置还可以是在管状容器内设置有至少两个棒状或管状的第一电极和一个与容器的金属外壳相连的、置于管状容器的中心部位的棒状或管状，且其轴线位于管状容器中心处并垂直于管状容器的横截面的第二电极的辅助电极，第一电极均匀对称设置于以管状容器的横截面中心为圆心的、圆平面平行于管横截面的一个圆周上，各第一电极的轴线相互平行且由两个第一电极轴线构成的平面垂直于管状容器的横截面，第一电极所在圆周将管状容器横截面分为等面积的圆与圆外的一个圆环。当本发明的装置中设置有两个第一电极时，两个电极可设置于管状容器横截面同一圆周的同一个直径的两端；本发明装置的其它实施例中也可以在管状容器中设置三个或四个或更多个第一电极,当设置有三个第一电极时，所有电极在所述的圆周上各以120弧度设置，而当设置有四个第一电极时，所有电极在所述的圆周上各以90弧度设置，依此类推。

在同一管状容器内设置多个第一电极的结构可以在管状容器内壁的第二电极和第二电极的辅助电极之间建立由多个电极产生的电场，并可使流经管状容器内的液体受到该电场的均匀作用。当被处理溶液电导率较高，溶液流量更大时，可采用如图3所示的结构。

本发明的处理方法是通过高频电场与溶液产生交互作用，使溶液及溶液中的溶质的荷电能力和形态发生变化，使其处于非稳态，在一定的时间内失去在器壁表面附着能力。

应用本发明的方法不仅可以有效地阻止因液体，特别是饱和或过饱和的液体所析出的溶质在容器或管道内壁上形成固体附着，而且在不产生新的污染的前提下改变了现有工艺技术仅能被动定期清洗现状的不足，在耗费相同的能源、淡水资源和人力资源的情况下，既保证了设施产能，延长了对设备进行清洗的时间间隔和服役寿命，又降低了对环境的污染，所以本发明的装置为有效实现本发明的方法提供了相应的保障。本发明的方法和装置的实施可以为包括能源、淡水资源、人力资源等在内的资源的节约，降低废气、废液处理量和处理难度，大幅度减少有害物质排放量，有效保护国土资源和淡水资源做出贡献。

附图说明   

附图1是本发明的装置中一个处理装置的实施例的管状容器纵向剖面示意图。

附图2是本发明的装置中第二个处理装置的实施例的管状容器纵向剖面示意图，该实施例中设置有两个第一电极，而在管状容器的中轴上增加了一个第二电极的辅助电极10，它与管状容器壁的5共同组成了第二电极。

图3为本发明的装置中第三个处理装置的实施例的示意图。

图4为对射流泵用循环水进行处理的实施例示意图。

图5为对罐内的盐、碱或其它溶液进行处理的实施例示意图。

图中：1为液体输出端，2为管状容器的处理腔体，3为第一电极， 4为用于密封安装第一电极的下密封件，5为管状容器的外壁（同时也是第二电极）， 6为管状容器的上封头板、9为下封头板，10为第二电极的辅助电极，7为用于密封安装第一电极的上密封件，8为液体输入端，11为本发明的处理装置，即图1或2或3所示的装置，12为射流泵用循环水冷却塔和蓄水池，13为循环泵，14、15、19和21分别为图4中的循环水路管线，16为射流式真空泵，17为碱溶夜浓缩罐，18为连接射流式真空泵16与碱溶夜浓缩罐17间的通道，20表示图3的系统在工作时循环水的流向，22为盐溶液储罐，23为盐溶液循环泵，24、26、28和29分别是图5循环盐溶液流通管线，25为用于加热盐溶液的热交换器，27为图5中盐溶液在管线中的流动方向，图3中的30是连通管。

具体实施方式

本发明以下结合附图给出的装置实施例以及实际应用的数据进行详细解说。

本发明所用处理装置中管状容器的第一个实施例的结构参见附图1。由图可见该实施例为一个带有液体输出端1和液体输入端8的管状容器，在管状容器的上端设置有上封头6，下端设置有下封头9。在容器上封头6和下封头9的中心（即管状容器横截面中心）处，分别用下密封件4和上密封件7设置固定有棒状或管状的第一电极3，其顶部与高频电源发生器的输出同轴电缆的内芯相连，形成第一电极而管状容器的外壁5则与高频电源发生器的输出同轴电缆的外芯相连形成第二电极。当开启高频交变电源发生器后，可在第一电极与第二电极间形成用于处理液体的交变电场。

附图2是本发明所用处理装置中管状容器的第二个实施例的结构，其结构与第一实施例结构类似，但其管状容器上封头6和下封头9的中心设置的是一个棒状或管状的第二电极的辅助电极10，它与上封头6、下封头9和管状容器外壁5共同组成第二电极，同时在管状容器的腔体2内设置有多个第一电极3。本发明的一个具体实施例中设置了两根棒状或管状第一电极，两个第一电极分别设置于以管状容器的横截面中心为圆心的、圆平面平行于管横截面的一个圆周的一条直径两端，设置第一电极的圆周将管状容器的横截面分为一个圆和该圆周外的一个圆环，且这两部分的圆与圆环的面积是相等的，这样可以使管内液体尽可能均匀通过由两个第一电极3和由筒体外壁5和第二辅助电极10构成的第二电极之间建立的交变电场。

附图3是本发明所用处理装置中管状容器的第三个实施例的结构，其中的两个直管A、B的剖面结构与图2是相同的，在A、B管间用一个连通管30相连，被处理液体经A管进入经B管排出。

本发明通过实际应用和相关的实验，确立了对不同被处理溶液进行处理的相关参数见表1。

实用例1

本实施例是中国甘肃某烧碱厂应用本发明的方法及所涉及装置，防止液态碱生产过程中射流式真空泵系统发生杂质沉积、非正常结晶的实例。在该厂的三套负压蒸发浓缩碱液的射流式真空泵循环水（该循环水的电导率达5000μs以上）系统各配装了一台溶液处理量为60m³的本发明所涉及的装置，其实验系统如图4所示，运行参数如下：

主要运行参数：工作频率3800～4300KHz；整机功率消耗250～350W，装置溶液处理室内交变电场强度（峰峰值）为26V/cm，系统射流用水的电导率为7500μs，射流泵用水流量为50m³/h。

过程实验如下：

在如图4所示系统中，循环泵13通过管线21将存放于具有降温功能的储液池12中的喷射用水吸出并加压后通过管线14从本发明所涉及的溶液处装理置11的入口进入，使射流液与处理装置11的液体处理室中形成的高频交变电磁场产生交互作用后，通过管线15输入射流泵16中形成射流，再通过通道18将蒸发浓缩罐17内部空气及水蒸气抽出，使浓缩罐内形成真空度为－90千帕左右的负压，在上述环境下，浓缩罐内备浓缩的碱溶液仅需升温到60℃以上，就可以沸腾蒸发溶液中的水分的方式对碱溶液进行浓缩，所蒸发出的水蒸汽可直接排出浓缩罐，也可由射流式真空泵抽出混合于射流用循环水中还原成水，随通过射流泵16的射流用水通过通道19返回具有降温功能的储液池。射流用循环水按照图中20所标的箭头指向持续循环，实现了防止射流泵系统，特别是射流泵的射流用水出口部位产生杂质沉积和非正常结晶物的目的。

实验应用前后的效果见表2。

表2.

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实施例2

钾肥、盐类物质在生产过程中，系统连续运行仅72小时，就会因加热器、输液管路以及浓缩罐内壁等部位产生固相附着物（列管式加热器盐溶液侧尤为严重），致使系统产能下降10%左右，不得不停止生产进行反冲洗。针对这一现状，本发明模拟其工艺过程，建立了以饱和盐溶液为介质的，图5所示的试验模型，并进行了运行试验，实验中的主要运行参数为：工作频率3900KHz；电功率消耗150W，装置溶液处理室内高频交变电场的电场强度（峰峰值）30V/cm，系统饱和盐水电导率35000μs，盐溶液流量5m³/h。

模拟试验的工艺流程如图5所示，将配制好的饱和盐溶液置放于储液罐22内，再通过输液管路29进入循环泵23，由循环泵23增压后经由输液管路28输入盐碱溶液处理装置11内进行处理，饱和盐溶液经盐碱溶液处理装置11处理后经由输液管路26输入列管式加热器25，饱和盐溶液在列管式加热器25内升温后再经由输液管路24输回饱和盐溶液储液罐22中。在此过程中盐溶液按照箭头方向27的指向反复循环运行。

相关实施例运行参数、模拟试验总结和结论见表3。

综上所述，本发明的方法和所涉及的装置，具有较高的实用性，采用本方法及装置，不仅可克服容器或管道内壁上形成固体附着物带来的烦恼，而且还可大幅度的降低能源、淡水资源以及人力、物力资源的消耗，同时还可延长设施的服役寿命，降低废气、废水的排放量，有利于清洁安全生产、向循环经济转型和保护环境。

Claims (1)

1.阻止含有溶质为氢氧化钠或钾肥的过饱和溶液在容器或管道内壁上形成固体附着物的方法，先使进入容器内或管道内的液体通过一个高频交变电场，使液体与高频交变电场产生交互作用，其特征在于高频交变电场的频率为2000KHz～30000KHz，交变电场的强度为10～40V/cm，功率为0. 1KVA～0.7KVA/100m³·h，液体在高频交变电场中处理的时间为1~4秒。