CN106336051A - 一种循环冷却水强化处理的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环冷却水强化处理的装置和方法，将电化学除垢技术、水力旋流器和超声波辅助团聚技术结合，利用水力旋流器的离心力将电化学过程析出的水垢分离，旋流作用避免了器壁表面的结垢，超声波强化了颗粒物的团聚作用，增大颗粒物的尺寸有利于离心脱除，装置具有结构紧凑、无机械运动部件、能实现颗粒物团聚和脱除的优点。

Description

一种循环冷却水强化处理的装置和方法
技术领域
本发明创造属于环保设备技术领域，具体是一种循环冷却水强化处理的装置和方法。
背景技术
工业生产过程中往往会产生大量热量，使生产设备或产品的温度升高，必须及时进行冷却，否则影响生产的正常运行、产品的质量和产量。在工业总用水量中冷却水占一半以上。如一个年产30万吨的合成氨厂，每小时冷却水量达23500吨，为了节约水资源，国内外普遍实行冷却水循环使用。冷却水在每次使用后物理性状变化很小，但长期循环使用后，会因水中某些溶解物浓缩或散失，尘土积累，微生物滋生等原因，造成设备内垢污沉积或金属设备表面腐蚀。为防止循环冷却水回用系统中垢物沉积或设备腐蚀必须对循环冷却水进行除垢。
现有的除垢方法主要有离子交换法、磁处理法、化学法和电化学方法。离子交换法采用离子交换设备可提前置换出水中的成垢离子，但该设备需定期更换交换介质，且工作效率不稳定。磁处理法常采用电磁或强磁处理的方法，阻止水中成垢离子结合生成水垢，但该方法阻垢除垢效果不佳。化学法主要是向循环水中投加化学药剂来阻止水垢生成，耗费成本过高，且容易造成二次污染。电化学方法是利用电化学原理，在电解反应室内分别制造一个阳极区氧化反应环境和阴极区还原反应环境，让水垢在阴极表面析出，并采用刮刀自动去除阴极表面的水垢，不用任何化学药剂，而且在阳极区在线产生游离氯、臭氧等杀菌剂杀灭微生物，防止包括军团菌在内的微生物污染、抑制腐蚀。综上可知电化学方法，具有除垢效果好、污染小、成本相对较低的优点。但目前的电化学方法对于循环冷却水中的固体颗粒物如飞虫、粉尘等作用效果不明显，此外使用刮刀定时除垢，结构复杂（参考文献：CN201410796207，一种循环水处理方法及设备）。
发明内容
为解决传统方法存在的不足，本发明将电化学除垢技术、水力旋流器和超声波辅助团聚技术结合，利用水力旋流器的离心力将电化学过程析出的水垢分离，旋流作用避免了器壁表面的结垢，超声波强化了颗粒物的团聚作用，增大颗粒物的尺寸有利于离心脱除，装置具有结构紧凑、无机械运动部件、能实现颗粒物团聚和脱除的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种循环冷却水强化处理的装置，其特征是包括：进水口1、阳极电极棒2、出水口3、溢流管4、阴极接线头5、筒体6、锥体7、超声波发生器8、底流口9，其中进水口1、出水口3、溢流管4、筒体6、锥体7和底流口9构成了水力旋流器；所述的水力旋流器的材料为不锈钢；所述的阴极接线头5设置在筒体6外壁面中间位置，并与外部直流电源的负极连接；所述的阳极电极棒2的材料为铝合金；所述的阳极电极棒2安装在水力旋流器的垂直中心线上，阳极电极棒2的上端伸出水力旋流器外；所述的阳极电极棒2位于溢流管4以下的部分裸露，可进行电化学反应，其余部分包裹有聚四氟乙烯绝缘材料；所述的阳极电极棒2的上端与外部直流电源的正极连接；所述的超声波发生器8设置在锥体内部的垂直中心线上。一种循环冷却水强化处理的方法，其特征是步骤包括：循环冷却水从进水口1以5~10m/s的流速切向进入筒体6，循环冷却水沿筒体6的内壁面旋转向下运动，在到达锥体7底部后旋转向上运动，由于离心力作用，循环冷却水中的颗粒物甩向筒体6和锥体7的壁面，在壁面上失去惯性而沿器壁向下滑动，最后在底流口9排出，脱除颗粒物后的循环冷却水经溢流管4排出；循环冷却水进入水力旋流器后，在水力旋流器内壁面附近发生电化学反应，反应方程如下：
通过上述反应使钙离子和镁离子从水中析出变成水垢，在阳极电极棒2附近发生电化学反应，反应方程如下：
通过上述反应产生游离氯、臭氧、氢氧根和双氧水用于杀菌灭藻，设置在锥体7中的超声波发生器8产生的超声波使循环水中的水垢和其他颗粒物发生震荡，增加颗粒物之间的碰撞概率，强化颗粒物之间的团聚，团聚的颗粒物易于通过水力旋流器离心脱除。
作为改进，所述的外部直流电源的负极的电压为-10~-50V。
作为改进，所述的外部直流电源的正极的电压为+10~+100V。
进一步改进，所述的超声波发生器8的频率为20000~40000Hz。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将电化学除垢技术、水力旋流器和超声波辅助团聚技术结合，装置具有结构紧凑、无机械运动部件、能实现颗粒物团聚和脱除的优点。
附图说明
图1是本发明一种循环冷却水强化处理装置的结构示意图。
其中1-进水口，2-阳极电极棒，3-出水口，4-溢流管，5-阴极接线头，6-筒体，7-锥体，8-超声波发生器，9-底流口。
具体实施方式
下面结合附图1 与具体实施方式对本技术方案进一步说明如下：
实施例1
一种循环冷却水强化处理的装置包括：进水口1、阳极电极棒2、出水口3、溢流管4、阴极接线头5、筒体6、锥体7、超声波发生器8、底流口9，其中进水口1、出水口3、溢流管4、筒体6、锥体7和底流口9构成了水力旋流器；水力旋流器的材料为不锈钢；阴极接线头5设置在筒体6外壁面中间位置，并与外部直流电源的负极连接，负极电压为-10V；阳极电极棒2的材料为铝合金；阳极电极棒2安装在水力旋流器的垂直中心线上，阳极电极棒2的上端伸出水力旋流器外；阳极电极棒2位于溢流管4以下的部分裸露，可进行电化学反应，其余部分包裹有聚四氟乙烯绝缘材料；阳极电极棒2的上端与外部直流电源的正极连接，正极的电压为+10V；超声波发生器8设置在锥体内部的垂直中心线上。钙硬度为2950mg/L的循环冷却水从进水口1以5m/s的流速切向进入筒体6，循环冷却水沿筒体6的内壁面旋转向下运动，在到达锥体7底部后旋转向上运动，由于离心力作用，循环冷却水中的颗粒物甩向筒体6和锥体7的壁面，在壁面上失去惯性而沿器壁向下滑动，最后在底流口9排出，脱除颗粒物后的循环冷却水经溢流管4排出；循环冷却水进入水力旋流器后，在水力旋流器内壁面附近发生电化学反应，使钙离子和镁离子从水中析出变成水垢，在阳极电极棒2附近发生电化学反应产生游离氯、臭氧、氢氧根和双氧水用于杀菌灭藻，设置在锥体7中的超声波发生器8产生频率为20000Hz的超声波使循环水中的水垢和其他颗粒物发生震荡，增加颗粒物之间的碰撞概率，强化颗粒物之间的团聚，团聚的颗粒物通过水力旋流器离心脱除。经过约100小时的处理，循环冷却水的钙硬度变为250mg/L。
实施例2
一种循环冷却水强化处理的装置包括：进水口1、阳极电极棒2、出水口3、溢流管4、阴极接线头5、筒体6、锥体7、超声波发生器8、底流口9，其中进水口1、出水口3、溢流管4、筒体6、锥体7和底流口9构成了水力旋流器；水力旋流器的材料为不锈钢；阴极接线头5设置在筒体6外壁面中间位置，并与外部直流电源的负极连接，负极电压为-50V；阳极电极棒2的材料为铝合金；阳极电极棒2安装在水力旋流器的垂直中心线上，阳极电极棒2的上端伸出水力旋流器外；阳极电极棒2位于溢流管4以下的部分裸露，可进行电化学反应，其余部分包裹有聚四氟乙烯绝缘材料；阳极电极棒2的上端与外部直流电源的正极连接，正极的电压为+100V；超声波发生器8设置在锥体内部的垂直中心线上。钙硬度为2650mg/L的循环冷却水从进水口1以10m/s的流速切向进入筒体6，循环冷却水沿筒体6的内壁面旋转向下运动，在到达锥体7底部后旋转向上运动，由于离心力作用，循环冷却水中的颗粒物甩向筒体6和锥体7的壁面，在壁面上失去惯性而沿器壁向下滑动，最后在底流口9排出，脱除颗粒物后的循环冷却水经溢流管4排出；循环冷却水进入水力旋流器后，在水力旋流器内壁面附近发生电化学反应，使钙离子和镁离子从水中析出变成水垢，在阳极电极棒2附近发生电化学反应产生游离氯、臭氧、氢氧根和双氧水用于杀菌灭藻，设置在锥体7中的超声波发生器8产生频率为40000Hz的超声波使循环水中的水垢和其他颗粒物发生震荡，增加颗粒物之间的碰撞概率，强化颗粒物之间的团聚，团聚的颗粒物通过水力旋流器离心脱除。经过约200小时的处理，循环冷却水的钙硬度变为110mg/L。
实施例3
一种循环冷却水强化处理的装置包括：进水口1、阳极电极棒2、出水口3、溢流管4、阴极接线头5、筒体6、锥体7、超声波发生器8、底流口9，其中进水口1、出水口3、溢流管4、筒体6、锥体7和底流口9构成了水力旋流器；水力旋流器的材料为不锈钢；阴极接线头5设置在筒体6外壁面中间位置，并与外部直流电源的负极连接，负极电压为-30V；阳极电极棒2的材料为铝合金；阳极电极棒2安装在水力旋流器的垂直中心线上，阳极电极棒2的上端伸出水力旋流器外；阳极电极棒2位于溢流管4以下的部分裸露，可进行电化学反应，其余部分包裹有聚四氟乙烯绝缘材料；阳极电极棒2的上端与外部直流电源的正极连接，正极的电压为+75V；超声波发生器8设置在锥体内部的垂直中心线上。钙硬度为2300mg/L的循环冷却水从进水口1以7m/s的流速切向进入筒体6，循环冷却水沿筒体6的内壁面旋转向下运动，在到达锥体7底部后旋转向上运动，由于离心力作用，循环冷却水中的颗粒物甩向筒体6和锥体7的壁面，在壁面上失去惯性而沿器壁向下滑动，最后在底流口9排出，脱除颗粒物后的循环冷却水经溢流管4排出；循环冷却水进入水力旋流器后，在水力旋流器内壁面附近发生电化学反应，使钙离子和镁离子从水中析出变成水垢，在阳极电极棒2附近发生电化学反应产生游离氯、臭氧、氢氧根和双氧水用于杀菌灭藻，设置在锥体7中的超声波发生器8产生频率为30000Hz的超声波使循环水中的水垢和其他颗粒物发生震荡，增加颗粒物之间的碰撞概率，强化颗粒物之间的团聚，团聚的颗粒物通过水力旋流器离心脱除。经过约300小时的处理，循环冷却水的钙硬度变为90mg/L。

Claims (5)

1.一种循环冷却水强化处理的装置，其特征是包括：进水口、阳极电极棒、出水口、溢流管、阴极接线头、筒体、锥体、超声波发生器、底流口，其中进水口、出水口、溢流管、筒体、锥体和底流口构成了水力旋流器；所述的水力旋流器的材料为不锈钢；所述的阴极接线头设置在筒体外壁面中间位置，并与外部直流电源的负极连接；所述的阳极电极棒的材料为铝合金；所述的阳极电极棒安装在水力旋流器的垂直中心线上，阳极电极棒的上端伸出水力旋流器外；所述的阳极电极棒位于溢流管以下的部分裸露，可进行电化学反应，其余部分包裹有聚四氟乙烯绝缘材料；所述的阳极电极棒的上端与外部直流电源的正极连接；所述的超声波发生器设置在锥体内部的垂直中心线上。
2.一种循环冷却水强化处理的方法，其特征是步骤包括：循环冷却水从进水口以5~10m/s的流速切向进入筒体，循环冷却水沿筒体的内壁面旋转向下运动，在到达锥体底部后旋转向上，由于离心力作用，循环冷却水中的颗粒物甩向筒体和锥体的壁面，在壁面上失去惯性而沿器壁向下滑动，最后在底流口排出，脱除颗粒物后的循环冷却水经溢流管排出；循环冷却水进入水力旋流器后，在水力旋流器内壁面附近发生电化学反应，反应方程如下：
通过上述反应使钙离子和镁离子从水中析出变成水垢，在阳极电极棒附近发生电化学反应，反应方程如下：
通过上述反应产生游离氯、臭氧、氢氧根和双氧水用于杀菌灭藻，设置在锥体的超声波发生器生的超声波使循环水中的水垢和其他颗粒物发生震荡，增加颗粒物之间的碰撞概率，强化颗粒物之间的团聚，团聚的颗粒物易于通过水力旋流器离心脱除。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的外部直流电源的负极的电压为-10~-50V。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的外部直流电源的正极的电压为+10~+100V。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的超声波发生器的频率为20000~40000Hz。
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