CN106216334A - 除垢方法和除垢系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除垢方法和除垢系统。其中，除垢方法包括如下步骤：向待处理物料中添加配位型粘附剂，待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺与配位型粘附剂相结合；将与配位型粘附剂混合后的待处理物料输送至内部施加有磁场的管道中；磁场将待处理物料中的配位型粘附剂吸附至所述管道的内壁。可以看出，本发明通过向待处理物料中添加配位型粘附剂，其配位部分为螯合剂，可以捕获物料中的Ca²⁺、Mg²⁺，形成较稳定的化合物。该粘附剂带有磁性，可被管道上的磁力源吸附于内管上，达到除垢的目的。

Description

除垢方法和除垢系统

技术领域

本发明涉及除垢处理技术领域，具体而言，涉及一种除垢方法和除垢系统。

背景技术

结垢是化工设备中经常遇到的问题，结垢的主要危害包括：大热阻的垢团使受热面传热效果下降，受热面壁温升高导致承压材料变形甚至爆管、减小有效流通截面积甚至造成堵塞、团聚物中盐分受热熔融造成垢下腐蚀等。

Ca²⁺、Mg²⁺的存在是含水体系容易结垢的主要原因，两者的浓度通常以硬度或总硬度来标示。在80℃以上时，水中微溶解的硫酸钙溶解度下降，逐渐沉降下来。此外，原来溶解的碳酸氢钙和碳酸氢镁随温度升高，会在水里发生分解释放出二氧化碳，并生成难溶解的碳酸钙和氢氧化镁(有时也会生成碳酸镁)。目前，为消除或减轻垢的形成，通常采取物理或化学方法，如树脂交换法、膜过滤法、投放药剂等。上述方法主要是通过物理或化学的方法进行除垢，然后将除掉的结垢沉淀滤出，可以看出，由于需要沉淀滤出，所以这些方法往往对液态水体有较好的除垢效果，但对粘度较大的浆料而言，除掉的垢体会混杂在浆料中，很难对除掉的垢体进行沉淀，将除掉的垢体带入后续的处理系统，可能引起后续的处理系统的管道堵塞的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种除垢方法和除垢系统，旨在解决现有的除垢方法对粘度较大浆料中的垢体不能有效滤出进而容易堵塞后续处理系统的问题。

一个方面，本发明提出了一种除垢方法，该方法包括如下步骤：向待处理物料中添加配位型粘附剂，待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺与配位型粘附剂相结合；将与配位型粘附剂混合后的待处理物料输送至内部施加有磁场的管道中；磁场将待处理物料中的配位型粘附剂吸附至所述管道的内壁。

进一步地，上述除垢方法中，所述配位型粘附剂由螯合剂基团和磁性体两部分组成。

进一步地，上述除垢方法中，所述螯合剂基团为EDTA、NTA、ZDTA和DTPA中的一种或多种。

进一步地，上述除垢方法中，所述磁性体为软磁性材料、硬磁性材料、软磁铁氧体和硬磁铁氧体中的一种或多种。

可以看出，本发明通过向待处理物料中添加配位型粘附剂，其配位部分为螯合剂，可以捕获物料中的Ca²⁺、Mg²⁺，形成较稳定的化合物。该粘附剂带有磁性，可被管道上的磁力源吸附于内管上，达到除垢的目的。

另一方面，本发明提出了一种除垢系统，该装置包括：包括粘附剂添加装置和除垢装置；其中，所述粘附剂添加装置用于接收并混合待处理物料和配位型粘附剂，所述配位型粘附剂与待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺相结合；所述除垢装置包括可拆卸套接的内管和外管、以及磁场发生装置；其中，所述内管与所述粘附剂添加装置相连通，用于接收混合有配位型粘附剂的待处理物料；所述磁场发生装置用于向所述内管内施加将配位型粘附剂与Ca²⁺和/或Mg²⁺的结合物吸附至所述内管管壁的磁场。

进一步地，上述除垢系统中，所述磁场发生加装置为设置于所述外管外壁的磁力源。

进一步地，上述除垢系统中，所述内管和所述外管之间为一封闭的环形空间；所述磁场发生加装置为添加于所述环形空间内的磁性物质。

进一步地，上述除垢系统中，所述外管的两端均设置有法兰；所述内管的两端均设置有连接体；所述连接体与所述法兰可拆卸连接。

进一步地，上述除垢系统中，所述第二连接体为密封垫片，并且，所述密封垫片置于所述法兰的外侧。

进一步地，上述除垢系统中，所述磁场的施加方向为所述内管的径向。

进一步地，上述除垢系统中，所述磁场为方向固定的均匀磁场。

进一步地，上述除垢系统中，所述除垢装置为偶数个，并且，每两个所述除垢装置为一组且并联连接。

本发明通过对内管施加磁场，可以将待处理液体中的垢体吸附至内管的内壁上，然后经过简单震动敲击或机械刮刀，即可将沉积物收集，整个处理及更换过程简单便捷。尤其对于粘度较大的液体，磁场可以将垢体直接吸附至内管上，使垢体与粘度较大的液体进行直接分离，解决了现有沉淀法不能对垢体进行滤出进而堵塞后续管道的问题。另外，收集到的沉积物经水洗、过滤、离子交换等步骤，即可重新获得重生的粘附剂，回收率可高达98.3％。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的除垢方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的除垢装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的除垢装置的截面图；

图4为本发明实施例提供的除垢装置的安装示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

除垢方法实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提出了除垢方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1，向待处理物料中添加配位型粘附剂，待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺与配位型粘附剂相结合。该配位型粘附剂分为两部分，一部分提供螯合剂基团，该螯合剂基团可以与Ca²⁺、Mg²⁺离子复合，形成较稳定的化合物。具体实施时，该螯合剂基团可以为EDTA、NTA、ZDTA、DTPA等中的至少一种。另一部分为磁性体，该磁性体可以为软磁性材料(如铁、硅钢、镍铁合金)、硬磁性材料(碳钢、钨钢、铝镍钴合金等)、软磁铁氧体(锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等)、硬磁铁氧体(钡铁氧体、锶铁氧体等)等材质中的至少一种。

需要说明的是，具体实施时，磁性体可以为上述软磁性材料、硬磁性材料、软磁铁氧体和硬磁铁氧体中的一种或多种的组合，例如可以为单独的软磁性材料，也可以为软磁性材料和硬磁性材料的组合。当单独为上述一种材料时，还可以为该种材料中的一种或多种的组合，例如当单独为软磁性材料时，可以为铁、硅钢、镍铁合金中的一种或多种的组合。

需要说明的是，添加的配位型粘附剂的比例可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。

步骤S2，将与配位型粘附剂混合后的待处理物料输送至内部施加有磁场的管道中。具体实施时，可以在管道外部设置一磁场发生装置，通过该磁场发生装置使管道内部产生磁场。具体实施时，该管道可以由可拆卸连接的内管和外管组成。

步骤S3，磁场将待处理物料中的配位型粘附剂吸附至管道的内壁。配位型粘附剂吸附Ca²⁺、Mg²⁺后，粘附剂的磁性体部分可以与外加磁场发生吸附作用，而向外加磁场移动，最终附着于管道的内管上。待吸附饱和后，将该内管切换出来，并撤掉外加磁场，抽出内管将附着其上的粘附剂去除即可达到除硬度的目的。收集配位型粘附剂将吸附的Ca²+、Mg²⁺洗掉，即可回用。

可以看出，本实施例通过向待处理物料中添加配位型粘附剂，其配位部分为螯合剂，可以捕获物料中的Ca²⁺、Mg²⁺，形成较稳定的化合物。该粘附剂带有磁性，可被管道上的磁力源吸附于内管上，达到除垢的目的。

除垢系统实施例：

参见图2至图4，图中示出了本发明实施例提供的除垢系统的结构示意图。该除垢系统包括粘附剂添加装置和除垢装置。其中，粘附剂添加装置用于接收并混合待处理物料和配位型粘附剂，配位型粘附剂与待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺相结合。具体实施时，粘附剂添加装置可以是一种配有搅拌装置的储存罐，粘附剂添加装置将接收的待处理物料和配位型粘附剂进行搅拌混合，并将与配位型粘附剂混合后的待处理物料输送入除垢装置。除垢装置利用内部的磁场对接收的待处理物料进行除垢处理。

如图所示，该除垢装置包括：外管1、内管2和磁场发生装置。其中，外管1和内管2可拆卸地相套接，内管1与粘附剂添加装置相连通，用于接收混合有配位型粘附剂的待处理物料。磁场发生装置(图中未示出)用于向内管2内施加磁场，以将配位型粘附剂与Ca²⁺和/或Mg²⁺的结合物吸附至内管1管壁的内壁。外管1和内管2均可以由导磁材料制成，例如铁等，以使磁场发生装置产生的磁场可以传导到内管2的内部空间中。

磁场发生装置可以为设置于外管1外壁的磁力源，具体实施时，该磁力源可以选择能够产生磁场的线圈等，当然，也可以为本领域技术人员所熟知的能够产生磁场的其他装置，例如磁铁等，本实施例对磁力源的具体形式不做任何限定。

磁场发生装置也可以为磁性物质。具体实施时，内管2和外管1之间可以形成一封闭的环形空间，磁性物质可以填充在该环形空间内。

处理时，先向待处理物料中投加配位型粘附剂，其配位部分为螯合剂，可以捕获物料中的Ca²⁺、Mg²⁺，形成较稳定的化合物。该粘附剂带有磁性，可被管道上的磁力源吸附于内管2上，达到除垢的目的。待垢体在内管2上附着接近饱和时，可将内管2从内管1上拆卸下来进行清洗。

需要说明的是，本实施例是利用内管2径向的磁场对垢体进行吸附，具体实施时，可以直接对内管2施加径向磁场，也可以对内管2施加与内管2轴向成一定角度的磁场，利用该磁场的径向分量来对垢体进行吸附。此外，磁场优选为固定的均匀磁场。

可以看出，本实施例通过对内管2施加磁场，可以将待处理液体中的垢体吸附至内管2的内壁上，然后经过简单震动敲击或机械刮刀，即可将垢体收集，整个处理及更换过程简单便捷，尤其对于粘度较大的液体，磁场可以将垢体直接吸附至内管2上，使垢体与粘度较大的液体直接分离，解决了现有沉淀法不能对垢体进行滤出进而堵塞后续管道的问题。另外，收集到的沉积物经水洗、过滤、离子交换等步骤，即可重新获得重生的粘附剂，回收率可高达98.3％。

继续参见图2和图3，上述实施例中，外管1的两端可以均设置有法兰11，内管2的两端均设置有连接体21，连接体21与法兰11之间可拆卸连接。

具体实施时，连接体21可以也可以为法兰，连接体21和法兰11之间为螺栓连接。连接体21也可以为密封垫片，该密封垫片开设有连接孔211，并且，密封垫片置于法兰11的外侧并与法兰11通过螺栓相连接。参见图4，当本实施例中的除垢装置的两端与另一除垢装置相对接时，该密封垫片还可以起到密封作用。

需要说明的是，处理时，可以根据待处理物料的粘度与硬度，通过控制内管和外管的公称直径与流速调节成垢元素(如Ca²⁺、Mg²⁺)的脱除效率。通过检测除垢管线进出口Ca²⁺、Mg²⁺浓度，可知此方法对Ca²⁺、Mg²⁺的脱除效率可达96.5％。

具体实施时，除垢装置可以为偶数个，并且，每两个除垢装置为一组且并联连接，互为备用。每组除垢装置可以并联连接，以提高处理效率，也可以串联连接，以对待处理物料逐级除垢，提高除垢效果。

综上，本实施例中的磁场可以将垢体直接吸附至内管2上，使垢体与粘度较大的液体进行直接分离，解决了现有沉淀法不能对垢体进行滤出进而堵塞后续管道的问题

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种除垢方法，其特征在于，包括如下步骤：

向待处理物料中添加配位型粘附剂，待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺与配位型粘附剂相结合；

将与配位型粘附剂混合后的待处理物料输送至内部施加有磁场的管道中；

磁场将待处理物料中的配位型粘附剂吸附至所述管道的内壁。

2.根据权利要求1所述的除垢方法，其特征在于，所述配位型粘附剂由螯合剂基团和磁性体两部分组成。

3.根据权利要求2所述的除垢方法，其特征在于，所述螯合剂基团为EDTA、NTA、ZDTA和DTPA中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的除垢方法，其特征在于，所述磁性体为软磁性材料、硬磁性材料、软磁铁氧体和硬磁铁氧体中的一种或多种。

5.一种除垢系统，其特征在于，包括粘附剂添加装置和除垢装置；其中，所述粘附剂添加装置用于接收并混合待处理物料和配位型粘附剂，所述配位型粘附剂与待处理物料中的Ca²⁺和/或Mg²⁺相结合；

所述除垢装置包括可拆卸套接的外管(1)和内管(2)、以及磁场发生装置；其中，

所述内管(2)与所述粘附剂添加装置相连通，用于接收混合有配位型粘附剂的待处理物料；

所述磁场发生装置用于向所述内管(2)内施加将配位型粘附剂与Ca²⁺和/或Mg²⁺的结合物吸附至所述内管(2)管壁的磁场。

6.根据权利要求5所述的除垢系统，其特征在于，

所述磁场发生加装置为设置于所述外管(1)外壁的磁力源。

7.根据权利要求5所述的除垢系统，其特征在于，

所述内管(2)和所述外管(1)之间为一封闭的环形空间；

所述磁场发生加装置为添加于所述环形空间内的磁性物质。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的除垢系统，其特征在于，

所述外管(1)的两端均设置有法兰(11)；

所述内管(2)的两端均设置有连接体(21)；

所述连接体(21)与所述法兰(11)可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的除垢系统，其特征在于，所述第二连接体(21)为密封垫片，并且，所述密封垫片置于所述法兰(11)的外侧。

10.根据权利要求5至7中任一项所述的除垢系统，其特征在于，所述磁场的施加方向为所述内管的径向。

11.根据权利要求10所述的除垢系统，其特征在于，所述磁场为方向固定的均匀磁场。

12.根据权利要求5至7中任一项所述的除垢系统，其特征在于，所述除垢装置为偶数个，并且，每两个所述除垢装置为一组且并联连接。