CN114349124A - 一种用高压水冲洗的除垢装置及除垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用高压水冲洗的除垢装置及除垢方法，属于水处理领域。解决了机械除垢不彻底，故障点多，维修困难，设备极易损坏，工人劳动强度高的问题。它包括电化学处理罐、电极电源、阴阳电极块、总进水管、出水管、进水泵、冲洗泵、进水电动蝶阀、出水电动蝶阀、流量计、电导率传感器、冲洗水电动蝶阀一、冲洗水电动蝶阀二、排污电动蝶阀、排污管、PLC控制器、若干侧向喷嘴和若干上部喷嘴；阴阳电极块设置在电化学处理罐内，阴阳电极块安装在电机的输出轴上，阴阳电极块的阳极板和阴极板分别通过电线经过套设在电机输出轴上的电刷与电极电源连接。本发明采用高压水清除电极板上水垢，结构简单，除垢快捷、方便、效率高，可以大范围推广。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其是涉及一种用高压水冲洗的除垢装置及除垢方法。
背景技术
目前,降低循环冷却水硬度，防止热交换系统结垢的方法,通常是向循环冷却水中添加缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂等药剂，以达到除垢、杀菌、灭藻的目的,而若采用电化学办法除垢，在电化学设备结垢后，一般用机械办法或人工办法将阴极板上的水垢刮除下来，这就带来了以下后果：采用向循环冷却水中添加药剂一是处理结果不彻底，会造成二次环境污染；二是若用机械或人工方式除垢，电极板上的水垢很难完全清理干净，且长时间运行后，这种电化学设备耗能高，结垢效果也会直线下降，且这种采用机械除垢的电化学设备，其故障点非常多，维修困难，设备极易损坏，同时工人的劳动强度也很高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用高压水冲洗的除垢装置及除垢方法，解决机械除垢不彻底，故障点非常多，维修困难，设备极易损坏，同时工人的劳动强度也很高的问题，采用高压水清除电极板上水垢，结构简单，除垢快捷、方便、效率高，可以大范围推广。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用高压水冲洗的除垢装置，包括电化学处理罐、电极电源、阴阳电极块、总进水管、出水管、进水泵、冲洗泵、进水电动蝶阀、出水电动蝶阀、流量计、电导率传感器、冲洗水电动蝶阀一、冲洗水电动蝶阀二、排污电动蝶阀、排污管、PLC控制器、若干侧向喷嘴和若干上部喷嘴；
所述的阴阳电极块设置在电化学处理罐内，电机的输出轴伸入电化学处理罐内，所述的阴阳电极块安装在电机的输出轴上，阴阳电极块的阳极板和阴极板分别通过电线经过套设在电机输出轴上的电刷与电极电源连接，所述的碳刷设置在电化学处理罐的外部；
所述的总进水管通过进水管与电化学处理罐的位于中下部的进水口连通，所述的总进水管与冲洗总管连通，所述的冲洗总管与第一冲洗分管和第二冲洗分管连通，所述的第一冲洗分管与位于电化学处理罐内部的若干侧向喷头连通，所述的第二冲洗分管与位于电化学处理罐内部的若干上部喷嘴连通，所述的出水管与位于电化学处理罐中上部的出水口连通，所述的臭氧发生器通过管道与电化学处理罐连通，所述的排污管设置电化学处理罐的底端；
在进水管上设置进水泵和进水电动蝶阀，在出水管上设置出水电动蝶阀、流量计和电导率传感器，在冲洗总管上设置冲洗泵，在第一冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀一，在第二冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀二，在排污管上设置排污电动蝶阀，在管道上设有电磁阀；
所述的PLC控制器接收流量计和电导率传感器的反馈，所述的PLC控制器控制电机、臭氧发生器、进水泵和冲洗泵的启停及各类阀的开闭；所述的PLC控制器控制电极电源的供电电流及电极电源的开闭。
更进一步的，所述阴阳电极块包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间设有绝缘套，且阴极板和阳极板之间通过螺栓固定。
更进一步的，所述进水管中的水以切线形式流入电化学处理罐内，经电化学处理后的水以切线形式流入出水管。
更进一步的，若干侧向喷嘴正对阴阳电极块的侧面布置，若干上部喷嘴正对阴阳电极块的上端布置。
更进一步的，在所述进水管上设有常开式进水手动闸阀，在所述冲洗总管上设有常开式冲洗水手动闸阀。
更进一步的，若干侧向喷嘴安装在侧向支架上，所述侧向支架与电化学处理罐的侧壁固定连接。
更进一步的，若干上部喷嘴安装在上部支架上，所述的上部支架转动连接在电机的输出轴上。
更进一步的，所述电机的输出轴通过上轴承和下轴承支撑，且上轴承设置在电化学处理罐外部，下轴承设置在电化学处理罐内部，所述上轴承安装在轴承座内，所述下轴承安装在镂空支撑板上，所述轴承座固定在电化学处理罐上，所述镂空支撑板固定在电化学处理罐内壁上。
一种用高压水冲洗的除垢装置的除垢方法，包括结垢过程和除垢过程，
结垢过程是：进水手动闸阀和冲洗水手动闸阀常开，PLC控制器控制打开进水电动蝶阀和出水电动蝶阀，关闭冲洗水电动蝶阀一、冲洗水电动蝶阀二和电磁阀，开启进水泵，向电化学处理罐中注入工业循环冷却水，工业循环冷却水以切线的形式流入电化学处理罐中，当流量计检测到有水时，PLC控制器控制电极电源向阴阳电极块供电，电机通电带动对阴阳电极块旋转，启动臭氧发生器向电化学处理罐中充臭氧，经电化学处理后的工业循环冷却水又以切线方式经出水管流出，且经电化学处理后的工业循环冷却水依次流经出水电动蝶阀、流量计和电导率传感器，阴阳电极块产生电解反应，从而在阴阳电极块的阴极板上形成水垢，根据电导率传感器检测到的数据来确定阴阳电极块供电电流大小，电化学反应时间与何时清垢；当反应时间到达所需时间时，启动除垢过程；
除垢过程是：电极电源断电，电机断电，臭氧发生器和电磁阀关闭，进水电动蝶阀和出水电动蝶阀关闭，排污电动蝶阀打开，清空电化学处理罐里的水，打开冲洗水电动蝶阀一，开启冲洗泵，产生的高压水通过侧向喷嘴向阴阳电极块的阴极板上冲洗，冲洗一段时间后，关闭冲洗水电动蝶阀一，然后打开冲洗水电动蝶阀二，高压水通过布置在阴阳电极块上面的上部喷嘴对阴极板冲洗一段时间后，此时，电机再次通电，电机带动阴阳电极块转动180度，然后再进行上述冲洗循环，在上述水垢冲洗过程中，排污电动蝶阀一直处于打开状态，以便冲洗水及时从排污管中流出。
更进一步的，在除垢过程结束后，关闭排污电动蝶阀、冲洗水电动蝶阀一和冲洗水电动蝶阀二，开启打开进水电动蝶阀和出水电动蝶阀，开启进水泵进行下一个结垢循环。
与现有技术相比，本发明所述的一种用高压水冲洗的除垢装置及除垢方法的有益效果是：
(1)通过电化学处理工艺，将工业循环水的硬度降低，保证了热交换器不会结垢，大大降低了能耗，延长了设备的使用寿命；
(2)在进行工业循环水处理过程中，向循环水中增加臭氧，进一步提升了本电化学设备杀菌、抑菌、灭藻和降浊的效果，设备周边及管道内不会产生蓝藻和黑泥等现象；
(3)替代了传统加药法处理工业循环水的方法，因加药法要定期将缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂排放到周边农田或生活管道中；
(4)设备采用PLC控制，操作简便，维修方便，可以做到无人运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用高压水冲洗的除垢装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种用高压水冲洗的除垢装置的电化学处理罐中进水和出水的示意图；
图3为利用本发明实施例所述的一种用高压水冲洗的除垢装置除垢过程示意图。
附图标记说明：
1、进水电动蝶阀；2、进水泵；3、进水手动闸阀；4、冲洗水手动闸阀；5、冲洗泵；6、冲洗水电动蝶阀一；7、冲洗水电动蝶阀二；8、电机；9、上轴承；10、电极电源；11、电线；12、出水电动蝶阀；13、流量计；14、电刷；15、臭氧发生器；16、电磁阀；17、阴阳电极块；18、输出轴；19、排污电动蝶阀；20、下轴承；21、电化学处理罐；22、侧向喷嘴；23、电导率传感器；24、PLC控制器；25、进水管；26、排污管；27、出水管；28、上部喷嘴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1-图2所示，一种用高压水冲洗的除垢装置，包括电化学处理罐21、电极电源10、阴阳电极块17、总进水管25、出水管27、进水泵2、冲洗泵5、进水电动蝶阀1、出水电动蝶阀12、流量计13、电导率传感器23、冲洗水电动蝶阀一6、冲洗水电动蝶阀二7、排污电动蝶阀19、排污管26、PLC控制器24、若干侧向喷嘴22和若干上部喷嘴28；
所述的阴阳电极块17设置在电化学处理罐21内，电机8的输出轴18伸入电化学处理罐21内，所述的阴阳电极块17安装在电机8的输出轴18上，阴阳电极块17的阳极板和阴极板分别通过电线11经过套设在电机8的输出轴18上的电刷14与电极电源10连接，所述的碳刷设置在电化学处理罐21的外部；
所述的总进水管25通过进水管25与电化学处理罐21的位于中下部的进水口连通，所述的总进水管25与冲洗总管连通，所述的冲洗总管与第一冲洗分管和第二冲洗分管连通，所述的第一冲洗分管与位于电化学处理罐21内部的若干侧向喷头连通，所述的第二冲洗分管与位于电化学处理罐21内部的若干上部喷嘴连通，所述的出水管27与位于电化学处理罐21中上部的出水口连通，所述的臭氧发生器15通过管道与电化学处理罐21连通，所述的排污管26设置电化学处理罐21的底端；
在进水管25上设置进水泵2和进水电动蝶阀1，在出水管27上设置出水电动蝶阀12、流量计13和电导率传感器23，在冲洗总管上设置冲洗泵5，在第一冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀一6，在第二冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀二7，在排污管26上设置排污电动蝶阀19，在管道上设有电磁阀16；
PLC控制器24与流量计13和电导率传感器23电连接，PLC控制器24与电机8、臭氧发生器15、进水泵2、冲洗泵5及各类阀电连接，PLC控制器24与电极电源10电连接，所述的PLC控制器24接收流量计13和电导率传感器23的反馈，所述的PLC控制器24控制电机8、臭氧发生器15、进水泵2和冲洗泵5的启停及各类阀的开闭；所述的PLC控制器24控制电极电源10的供电电流及电极电源10的开闭。
所述阴阳电极块17包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板是用绝缘套隔离，并用四只螺栓固定在一起，阴、阳极板之间距离为6-10mm。
所述进水管25布置在电化学处理罐21某一位置所在圆周的切线位置，所述出水管27布置在电化学处理罐21的另一位置所在圆周的切线位置处，使得所述进水管25中的水以切线形式流入电化学处理罐21内，经电化学处理后的水以切线形式流入出水管27。进水管25和出水管27以顺时针方向布置，进水管25和出水管27均与电化学处理罐21焊接。
若干侧向喷嘴22正对阴阳电极块17的侧面布置，若干上部喷嘴正对阴阳电极块17的上端布置。
在所述进水管25上设有常开式进水手动闸阀3，在所述冲洗总管上设有常开式冲洗水手动闸阀4。
若干侧向喷嘴22安装在侧向支架上，所述侧向支架与电化学处理罐21的侧壁固定连接。
若干上部喷嘴28安装在上部支架上，所述的上部支架转动连接在电机8的输出轴18上。
所述电机8的输出轴18通过上轴承9和下轴承20支撑，且上轴承9设置在电化学处理罐21外部，下轴承20设置在电化学处理罐21内部，所述上轴承9安装在轴承座内，所述下轴承20安装在镂空支撑板上，所述轴承座固定在电化学处理罐21上，所述镂空支撑板固定在电化学处理罐21内壁上。
如图3所示，一种用高压水冲洗的除垢装置的除垢方法，包括结垢过程和除垢过程，
结垢过程是：进水手动闸阀3和冲洗水手动闸阀4常开，PLC控制器24控制打开进水电动蝶阀1和出水电动蝶阀12，关闭冲洗水电动蝶阀一6、冲洗水电动蝶阀二7和电磁阀16，开启进水泵2，向电化学处理罐21中注入工业循环冷却水，工业循环冷却水以切线的形式流入电化学处理罐21中，当流量计13检测到有水时，PLC控制器24控制电极电源10向阴阳电极块17供电，电机8通电带动对阴阳电极块17旋转，启动臭氧发生器15向电化学处理罐21中充臭氧，经电化学处理后的工业循环冷却水又以切线方式经出水管27流出，且经电化学处理后的工业循环冷却水依次流经出水电动蝶阀12、流量计13和电导率传感器23，阴阳电极块17产生电解反应，从而在阴阳电极块17的阴极板上形成水垢，根据电导率传感器23检测到的数据来确定阴阳电极块17供电电流大小，电化学反应时间与何时清垢；当反应时间到达所需时间时，启动除垢过程；
除垢过程是：电极电源10断电，电机8断电，臭氧发生器15和电磁阀16关闭，进水电动蝶阀1和出水电动蝶阀12关闭，排污电动蝶阀19打开，清空电化学处理罐21里的水，打开冲洗水电动蝶阀一6，开启冲洗泵5，产生的高压水(指水压为1-1.5MPa)通过侧向喷嘴22向阴阳电极块17的阴极板上冲洗，冲洗1-2分钟后，关闭冲洗水电动蝶阀一6，然后打开冲洗水电动蝶阀二7，高压水通过布置在阴阳电极块17上面的上部喷嘴对阴极板冲洗1-2分钟后，此时，电机8再次通电，电机8带动阴阳电极块17转动180度，然后再进行上述冲洗循环，在上述水垢冲洗过程中，排污电动蝶阀19一直处于打开状态，以便冲洗水及时从排污管26中流出；
在除垢过程结束后，关闭排污电动蝶阀19、冲洗水电动蝶阀一6和冲洗水电动蝶阀二7，开启打开进水电动蝶阀1和出水电动蝶阀12，开启进水泵2进行下一个结垢循环。
本申请的阴阳电极块17的阴阳极板之间具体反应为：
阴极板：
2H2O+2e-→H2↑+2OH-
Ca2++2OH-→Ca(OH)2(垢)
阳极板：
4HO-→O2↑+2H2O+4e-
Cl--e-→Cl0
2Cl-→Cl2↑+2e-
O2+2HO--2e-→O3+H2O
OH--e-→OH0
2H2O-2e-→H2O2+2H+
H2O-2e-→O0+2H+
在电化学反应的同时，电磁阀16打开，臭氧发生器15向循环水中注入臭氧，向工业循环冷却水中添加臭氧，主要是由于臭氧可起到杀菌、灭藻、抑制病毒的作用，还可降浊有机物，降低BOD和COD，NH3，CO2等。
下面给出一具体除垢示例，电解结垢电流密度10mA/cm2，电解反应时间为5h，除垢时间为20min。本实施案例为江苏恒艾健康服务产业有限公司，其循环量为850T/h，保有水量为30m3，循环水冷却塔进出温差为5℃，补水硬度为200-230ppm。若不使用本电解设备时，循环水总硬度会不断上升，设备机体结垢严重，每半年必须进行酸洗，硬度值保持在550-700ppm。使用本设备后，处理能力约为10m3/h，设备运行2个月后，循环水硬度保持在120-150ppm，根据数据统计，循环水总硬度降幅达85％。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
Claims (10)
1.一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：包括电化学处理罐(21)、电极电源(10)、阴阳电极块(17)、总进水管(25)、出水管(27)、进水泵(2)、冲洗泵(5)、进水电动蝶阀(1)、出水电动蝶阀(12)、流量计(13)、电导率传感器(23)、冲洗水电动蝶阀一(6)、冲洗水电动蝶阀二(7)、排污电动蝶阀(19)、排污管(26)、PLC控制器(24)、若干侧向喷嘴(22)和若干上部喷嘴(28)；
所述的阴阳电极块(17)设置在电化学处理罐(21)内，电机(8)的输出轴(18)伸入电化学处理罐(21)内，所述的阴阳电极块(17)安装在电机(8)的输出轴(18)上，阴阳电极块(17)的阳极板和阴极板分别通过电线(11)经过套设在电机(8)的输出轴(18)上的电刷(14)与电极电源(10)连接，所述的碳刷设置在电化学处理罐(21)的外部；
所述的总进水管(25)通过进水管(25)与电化学处理罐(21)的位于中下部的进水口连通，所述的总进水管(25)与冲洗总管连通，所述的冲洗总管与第一冲洗分管和第二冲洗分管连通，所述的第一冲洗分管与位于电化学处理罐(21)内部的若干侧向喷头连通，所述的第二冲洗分管与位于电化学处理罐(21)内部的若干上部喷嘴连通，所述的出水管(27)与位于电化学处理罐(21)中上部的出水口连通，所述的臭氧发生器(15)通过管道与电化学处理罐(21)连通，所述的排污管(26)设置电化学处理罐(21)的底端；
在进水管(25)上设置进水泵(2)和进水电动蝶阀(1)，在出水管(27)上设置出水电动蝶阀(12)、流量计(13)和电导率传感器(23)，在冲洗总管上设置冲洗泵(5)，在第一冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀一(6)，在第二冲洗分管上设置冲洗水电动蝶阀二(7)，在排污管(26)上设置排污电动蝶阀(19)，在管道上设有电磁阀(16)；
所述的PLC控制器(24)接收流量计(13)和电导率传感器(23)的反馈，所述的PLC控制器(24)控制电机(8)、臭氧发生器(15)、进水泵(2)和冲洗泵(5)的启停及各类阀的开闭；所述的PLC控制器(24)控制电极电源(10)的供电电流及电极电源(10)的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：所述阴阳电极块(17)包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间设有绝缘套，且阴极板和阳极板之间通过螺栓固定。
3.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：所述进水管(25)中的水以切线形式流入电化学处理罐(21)内，经电化学处理后的水以切线形式流入出水管(27)。
4.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：若干侧向喷嘴(22)正对阴阳电极块(17)的侧面布置，若干上部喷嘴正对阴阳电极块(17)的上端布置。
5.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：在所述进水管(25)上设有常开式进水手动闸阀(3)，在所述冲洗总管上设有常开式冲洗水手动闸阀(4)。
6.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：若干侧向喷嘴(22)安装在侧向支架上，所述侧向支架与电化学处理罐(21)的侧壁固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：若干上部喷嘴(28)安装在上部支架上，所述的上部支架转动连接在电机(8)的输出轴(18)上。
8.根据权利要求1所述的一种用高压水冲洗的除垢装置，其特征在于：所述电机(8)的输出轴(18)通过上轴承(9)和下轴承(20)支撑，且上轴承(9)设置在电化学处理罐(21)外部，下轴承(20)设置在电化学处理罐(21)内部，所述上轴承(9)安装在轴承座内，所述下轴承(20)安装在镂空支撑板上，所述轴承座固定在电化学处理罐(21)上，所述镂空支撑板固定在电化学处理罐(21)内壁上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种用高压水冲洗的除垢装置的除垢方法，其特征在于：包括结垢过程和除垢过程，
结垢过程是：进水手动闸阀(3)和冲洗水手动闸阀(4)常开，PLC控制器(24)控制打开进水电动蝶阀(1)和出水电动蝶阀(12)，关闭冲洗水电动蝶阀一(6)、冲洗水电动蝶阀二(7)和电磁阀(16)，开启进水泵(2)，向电化学处理罐(21)中注入工业循环冷却水，工业循环冷却水以切线的形式流入电化学处理罐(21)中，当流量计(13)检测到有水时，PLC控制器(24)控制电极电源(10)向阴阳电极块(17)供电，电机(8)通电带动对阴阳电极块(17)旋转，启动臭氧发生器(15)向电化学处理罐(21)中充臭氧，经电化学处理后的工业循环冷却水又以切线方式经出水管(27)流出，且经电化学处理后的工业循环冷却水依次流经出水电动蝶阀(12)、流量计(13)和电导率传感器(23)，阴阳电极块(17)产生电解反应，从而在阴阳电极块(17)的阴极板上形成水垢，根据电导率传感器(23)检测到的数据来确定阴阳电极块(17)供电电流大小，电化学反应时间与何时清垢；当反应时间到达所需时间时，启动除垢过程；
除垢过程是：电极电源(10)断电，电机(8)断电，臭氧发生器(15)和电磁阀(16)关闭，进水电动蝶阀(1)和出水电动蝶阀(12)关闭，排污电动蝶阀(19)打开，清空电化学处理罐(21)里的水，打开冲洗水电动蝶阀一(6)，开启冲洗泵(5)，产生的高压水通过侧向喷嘴(22)向阴阳电极块(17)的阴极板上冲洗，冲洗一段时间后，关闭冲洗水电动蝶阀一(6)，然后打开冲洗水电动蝶阀二(7)，高压水通过布置在阴阳电极块(17)上面的上部喷嘴对阴极板冲洗一段时间后，此时，电机(8)再次通电，电机(8)带动阴阳电极块(17)转动180度，然后再进行上述冲洗循环，在上述水垢冲洗过程中，排污电动蝶阀(19)一直处于打开状态，以便冲洗水及时从排污管(26)中流出。
10.根据权利要求9所述的一种用高压水冲洗的除垢装置的除垢方法，其特征在于：在除垢过程结束后，关闭排污电动蝶阀(19)、冲洗水电动蝶阀一(6)和冲洗水电动蝶阀二(7)，开启打开进水电动蝶阀(1)和出水电动蝶阀(12)，开启进水泵(2)进行下一个结垢循环。
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