CN114858496B - 一种循环水处理模拟系统及对比实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种循环水处理模拟系统，还提供一种包括至少两个上述循环水处理模拟系统的对比实验装置。循环水处理模拟系统，包括循环水池、冷却塔、阻垢缓蚀模组、换热器和水质检测单元，循环水池、阻垢缓蚀模组和换热器依次通过主进水管道相连通，换热器与冷却塔通过主回水管道相连通，水质检测单元进水端设置于主进水管道上，水质检测单元出水端设置于主回水管道上，阻垢缓蚀模组包括若干个电磁能量发生器。本循环水处理模拟系统及对比实验装置能够根据不同用户提供的水质情况以及冷、热侧运行温度参数等工艺数据进行预设定及运行，验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种循环水处理模拟系统，还涉及一种包括该循环水处理模拟系统的循环水处理模拟对比实验装置。
背景技术
工业生产中，水作为最常用的冷却介质对生产中的设备进行换热、降温并循环使用，但是在冷却循环过程中，循环水中析出的钙镁物质会以硬水垢的形式附着在热交换设备的管壁上，降低换热效率，引起垢下腐蚀，阻碍水流动并提供细菌、微生物繁殖场所，严重影响冷却循环系统的工作效率和寿命。随着环境友好及可持续发展战略的提出，化学药剂法除垢的局限性和负面影响愈加突出，采用物理方法例如采用电磁波能量处理冷却循环水结垢问题具有越来越明显的优势。
实际中不同用户应用于冷却循环系统的水质情况和工艺数据各异，而冷却循环系统结构复杂，如何验证采用物理方法处理冷却循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果十分困难
发明内容
本发明从上述背景技术中的实际需求出发，提供一种能够验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果的循环水处理模拟系统。
该循环水处理模拟系统的技术方案是这样实现的：
所述循环水处理模拟系统，包括循环水池、冷却塔、阻垢缓蚀模组、换热器和水质检测单元，冷却塔与循环水池相连通，循环水池、阻垢缓蚀模组和换热器依次通过主进水管道相连通，换热器与冷却塔通过主回水管道相连通，水质检测单元进水端设置于主进水管道上，水质检测单元出水端设置于主回水管道上，阻垢缓蚀模组包括若干个电磁能量发生器；
循环水池和阻垢缓蚀模组之间的主进水管道上依次连接有接口一、阀门和接口二，阻垢缓蚀模组和换热器之间的主进水管道上依次连接有接口三、阀门和接口四，主回水管道上连接有接口六，接口一和接口四通过旁进水管道一相连通，换热器冷侧出水端和接口二通过旁进水管道二相连通，接口三和接口六通过旁回水管道相连通，换热器冷侧出水端与接口六之间的主回水管道上设置有阀门，旁进水管道一、旁进水管道二、旁回水管道上也均设置有阀门。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述阻垢缓蚀模组中的各电磁能量发生器进水端和出水端均连接有支管，各电磁能量发生器进水端处的支管并联后接入主进水管道，各电磁能量发生器出水端处的支管并联后也接入主进水管道，各电磁能量发生器进水端处的支管上匹配有进水阀，各电磁能量发生器出水端处的支管上匹配有出水阀，
相邻两个电磁能量发生器中，在先的电磁能量发生器出水端与出水阀之间的支管上设置有后串接口，在后的电磁能量发生器进水端与进水阀之间的支管上设置有前串接口，后串接口与前串接口通过串接管相连通，串接管上设置有串接阀。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述换热器冷侧包括至少一个换热管道，换热管道进水端和出水端均匹配有阀门。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述接口四和换热器冷侧进水端之间的主进水管道上连接有接口五，换热器冷侧出水端和接口六之间的主回水管道上连接有接口七，接口五和接口七通过分流管道相连通，分流管道上设置有电动执行器。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述换热器冷侧进水、出水端均设置有挂片。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，换热器热侧进水端设置有补水箱。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述换热器上还设置有电动执行器。
进一步的，本循环水处理模拟系统中，所述水质检测单元连接有反冲洗箱。
本循环水处理模拟系统能够根据不同用户提供的水质情况以及冷、热侧运行温度参数等工艺数据进行预设定及运行，其配置有循环水池和冷却塔实现对冷却循环系统冷侧端的模拟，配置有换热器实现对冷却循环系统热侧端的模拟，并通过水质检测单元获取相应循环水中钙镁离子浓度等各项运行数据，实现对现实工业生产中真实的冷却循环系统的模拟。本循环水处理模拟系统通过控制阻垢缓蚀模组中电磁能量发生器的开启、关闭采集采用/不采用电磁波能量处理循环水时循环水的各项运行数据，通过控制相关阀门的开通、关断实现循环水流次序的改变，采集多种模式模拟场景下循环水的各项运行数据，供全方位分析判定循环水结垢问题，验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果。
本发明还提供一种包括上述循环水处理模拟系统的对比实验装置，该循环水处理模拟对比实验装置的技术方案是这样实现的：
所述循环水处理模拟对比实验装置，包含至少两个上述循环水处理模拟系统。本对比实验装置进行对比实验时，需保证各循环水处理模拟系统中所使用的的循环水水质相同，冷、热侧运行温度参数等工艺数据一致，在此前提下，使各循环水处理模拟系统所采用的运行模式存在差异，通过所采集不同运行模式下的循环水中钙镁离子浓度等各项运行数据，进行全方位分析、比对、判定各运行模式对循环水结垢问题的影响，以达到验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果的目的。
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是本循环水处理模拟系统示意图；
图2是本循环水处理模拟系统中的阻垢缓蚀模组示意图；
图3是本循环水处理模拟系统中的换热器示意图。
附图标记说明：
图中：1.循环水池、2.冷却塔、3.主进水管道、4.主回水管道、5.排水管道、6.旁进水管道一、7.旁进水管道二、8.旁回水管道、9.分流管道、10.水质检测单元、11.反冲洗箱、12.补水箱、13.挂片、14.阻垢缓蚀模组、15.换热器、16.阀门、17.流量计、18.电动执行器、19.水泵、20.接口一、21.接口二、22.接口三、23.接口四、24.接口五、25.接口六、26.接口七、1401.电磁能量发生器、1402.支管、1403.后串接口、1404.前串接口、1405.进水阀、1406.出水阀、1407.串接阀、1408.串接管、1501.换热管道。
具体实施方式
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。
本发明所述的循环水处理模拟系统，如附图1至3所示，包括循环水池1、冷却塔2、阻垢缓蚀模组14、换热器15和水质检测单元10，冷却塔2与循环水池1相连通，循环水池1、阻垢缓蚀模组14和换热器15依次通过主进水管道3相连通，换热器15与冷却塔2通过主回水管道4相连通，水质检测单元10进水端设置于主进水管道3上，水质检测单元10出水端设置于主回水管道4上，阻垢缓蚀模组14包括若干个电磁能量发生器1401；
循环水池1和阻垢缓蚀模组14之间的主进水管道3上依次连接有接口一20、阀门16和接口二21，阻垢缓蚀模组14和换热器15之间的主进水管道3上依次连接有接口三22、阀门16和接口四23，主回水管道4上连接有接口六25，接口一20和接口四23通过旁进水管道一6相连通，换热器15冷侧出水端和接口二21通过旁进水管道二7相连通，接口三22和接口六25通过旁回水管道8相连通，换热器15冷侧出水端与接口六25之间的主回水管道4上设置有阀门16，旁进水管道一6、旁进水管道二7、旁回水管道8上也均设置有阀门16。
为了验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果，本循环水处理模拟系统模拟现实工业生产中的冷却循环系统，其配置有循环水池1和冷却塔2实现对冷却循环系统冷侧端的模拟，配置有换热器15实现对冷却循环系统热侧端的模拟，并通过对相关阀门的开通、关断实现循环水流次序的改变，具体而言，循环水可以先流经阻垢缓蚀模组14后流经换热器15，也可以先流经换热器15后流经阻垢缓蚀模组14，从而提供多种模式的模拟场景。
当开通接口一20和接口二21之间的阀门16，开通接口三22和接口四23之间的阀门16，开通换热器15冷侧出水端与接口六25之间的阀门16，关断旁进水管道一6、旁进水管道二7和旁回水管道8上的阀门16时，循环水流经次序为：自循环水池1流入阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401，流出阻垢缓蚀模组14后进入换热器15中发生热交换，流出换热器15后自主回水管道4进入冷却塔2，再自冷却塔2进入循环水池1中循环往复。
当关断接口一20和接口二21之间的阀门16，关断接口三22和接口四23之间的阀门16，关断换热器15冷侧出水端与接口六25之间的阀门16，开通旁进水管道一6、旁进水管道二7和旁回水管道8上的阀门16时，循环水流经次序为：自循环水池1经旁进水管道一6进入换热器15中发生热交换，流出换热器15经旁进水管道二7进入阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401，流出阻垢缓蚀模组14经旁回水管道8流入主回水管道4并进入冷却塔2，再自冷却塔2进入循环水池1中循环往复。
本循环水处理模拟系统能够根据不同用户提供的水质情况以及冷、热侧运行温度参数等工艺数据进行预设定及运行，达到模拟真实冷却循环系统的目的，并通过水质检测单元10获取相应循环水中钙镁离子浓度等各项运行数据，从而对循环水结垢问题进行有效分析判定。本循环水处理模拟系统通过控制阻垢缓蚀模组14中电磁能量发生器1401的开启、关闭采集采用/不采用电磁波能量处理循环水时循环水的各项运行数据，通过控制相关阀门的开通、关断实现循环水流次序的改变，采集多种模式模拟场景下循环水的各项运行数据，供全方位分析判定循环水结垢问题。本循环水处理模拟系统阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401可以采用专利号为：2021215807964，专利名称为：一种电磁波的能量发生器中所述的电磁能量发生器，也可以采用其他型号的电磁能量发生器。本循环水处理模拟系统中数据采集、记录、保存，以及阀门开启、关断可以采用现有技术中的自动化手段实现。
本循环水处理模拟系统中，如图2所示，所述阻垢缓蚀模组14中的各电磁能量发生器1401进水端和出水端均连接有支管1402，各电磁能量发生器1401进水端处的支管1402并联后接入主进水管道3，各电磁能量发生器1401出水端处的支管1402并联后也接入主进水管道3，各电磁能量发生器1401进水端处的支管1402上匹配有进水阀1405，各电磁能量发生器1401出水端处的支管1402上匹配有出水阀1406；
相邻两个电磁能量发生器1401中，在先的电磁能量发生器1401出水端与出水阀1406之间的支管1402上设置有后串接口1403，在后的电磁能量发生器1401进水端与进水阀1405之间的支管1402上设置有前串接口1404，后串接口1403与前串接口1404通过串接管1408相连通，串接管1408上设置有串接阀1407。优选的，本循环水处理模拟系统中的阻垢缓蚀模组14包括六个电磁能量发生器1401。
本循环水处理模拟系统中的阻垢缓蚀模组14能够通过控制相应阀门的开通、关断提供多模式的模拟场景水循环运行方式，既可以选择全部电磁能量发生器进行工作，也可以选择部分电磁能量发生器进行工作，参加工作的各电磁能量发生器1401既可以并联运行，使循环水先分流再同步一次性通过各电磁能量发生器1401。也可以串联运行，使循环水依次通过各电磁能量发生器1401，以能量叠加的方式利用电磁波处理循环水。本循环水处理模拟系统通过提供多模式的模拟场景水循环运行方式并采集相应的循环水运行数据，供全方位分析判定循环水结垢问题。
并联运行时，关断各串接阀1407，开通与参加工作的各电磁能量发生器1401相连接的进水阀1405和出水阀1406即可；串联运行时，参加工作的电磁能量发生器1401中位于首端的电磁能量发生器1401的进水阀1405开通，出水阀1406关断，位于尾端的电磁能量发生器1401的进水阀1405关断，出水阀1406开通，位于首、尾端之间的电磁能量发生器1401进水阀1405和出水阀1406均关断即可；本循环水处理模拟系统中，阻垢缓蚀模组14中的各电磁能量发生器1401还可以采用部分串联为一个小的阻垢缓蚀处理单元，再将各阻垢缓蚀处理单元并联的方式运行。
本循环水处理模拟系统中，如图3所示，所述换热器15冷侧包括至少一个换热管道1501，换热管道1501进水端和出水端均匹配有阀门16。优先的，循环水处理模拟系统中的换热器15包含四个换热管道1501。通过阀门16开通、关断，能够控制参加工作的换热管道1501数量，对本循环水处理模拟系统的换热面积、换热效率进行调整。
本循环水处理模拟系统中，所述接口四23和换热器15冷侧进水端之间的主进水管道3上连接有接口五24，换热器15冷侧出水端和接口六25之间的主回水管道4上连接有接口七26，接口五24和接口七26通过分流管道9相连通，分流管道9上设置有电动执行器18。通过对分流管道9上电动执行器18的控制能够对流经换热器15的循环水流量、流速进行调节控制，从而控制本循环水处理模拟系统的换热效率。
本循环水处理模拟系统中，所述换热器15冷侧进水、出水端均设置有挂片13。挂片13用于检测本循环水处理模拟系统中循环水的腐蚀速率。
本循环水处理模拟系统中，换热器15热侧进水端设置有补水箱12。换热器15用于实现对冷却循环系统热侧端的模拟，保证本循环水处理模拟系统所需的热侧端温度稳定。可以在补水箱12与换热器15之间，也可以在换热器15内部设置加热装置，例如电加热装置，对补水箱12所提供的水进行加热产生热蒸汽来维持本循环水处理模拟系统所需的热侧端温度，换热器15热侧热蒸汽量不足温度降低时，需及时开启补水箱12进行补水作业。
本循环水处理模拟系统中，所述换热器15上还设置有电动执行器18。换热器15内部压力超出预设压力时，启动电动执行器18进行泄压作业直至换热器15内部压力恢复正常水平，换热器15上设置的电动执行器18用于保证换热器15的安全运行。
本循环水处理模拟系统中，所述换热器15上还通过排水孔与排水管道5相连接。当本循环水处理模拟系统完成一个周期的运行后，换热器15内的热蒸汽转化为水，开启排水孔，水从排水管道5排出。
本循环水处理模拟系统中，所述水质检测单元10连接有反冲洗箱11。反冲洗箱11连接至水质检测单元10内部，当本循环水处理模拟系统完成一个周期的运行后，启动反冲洗箱11对水质检测单元10内部检测电极等部件进行清洗工作，保证水质检测单元10的检测准确性。
本循环水处理模拟系统中，所述水质检测单元10还通过排水孔与排水管道5相连接。当本循环水处理模拟系统完成一个周期的运行后，启动反冲洗箱11对水质检测单元10内部检测电极等部件进行清洗工作时，开启排水孔，清洗后的水从排水管道5排出。
本循环水处理模拟系统中，循环水池1上连接有补水管，能够根据实际情况对本循环水处理模拟系统中的循环水进行补水作业，循环水池1上也通过排水孔与排水管道5相连接，当本循环水处理模拟系统完成一个周期的运行后，开启排水孔，循环水池1中的水从排水管道5排出。
本循环水处理模拟系统中，本循环水处理模拟系统还设置有水泵19，优选的，水泵19设置在主进水管道3上，可以设置一个，也可以设置多个，使管道内维持正常的压差，保证循环水的正常流速和流向。补水箱12上也设置有水泵19保证对换热器15热侧端的补水工作。本循环水处理模拟系统还设置有流量计17，优选的，流量计17设置在阻垢缓蚀模组14、换热器15的进、出水端，检测采集循环水的流量数据，补水箱12上也设置有流量计17，检测采集换热器15热侧端的补水流量数据。本循环水处理模拟系统还设置有压力传感器和温度传感器，优选的，压力传感器和温度传感器设置在阻垢缓蚀模组14、换热器15的进、出水端，以及换热器15热侧端，用以监控采集模拟系统的压力和温度数据，保证本循环水处理模拟系统根据预设定正常工作。
本发明所述的循环水处理模拟对比实验装置，包括至少两个所述的循环水处理模拟系统。进行对比实验时，需保证各循环水处理模拟系统中所使用的的循环水水质相同，冷、热侧运行温度参数等工艺数据一致，在此前提下，使各循环水处理模拟系统所采用的运行模式存在差异，例如有循环水处理模拟系统阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401处于不工作状态，此时阻垢缓蚀模组14仅相当于一个循环水通道，有循环水处理模拟系统阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401以并联方式运行，有循环水处理模拟系统阻垢缓蚀模组14中的电磁能量发生器1401以串联方式运行，有循环水处理模拟系统中的循环水先通过阻垢缓蚀模组14再通过换热器15，有循环水处理模拟系统中的循环水先通过换热器15再通过阻垢缓蚀模组14，有循环水处理模拟系统阻垢缓蚀模组14采用不同厂家、型号的电磁能量发生器1401等等，通过所采集不同运行模式下的循环水中钙镁离子浓度等各项运行数据，进行全方位分析、比对、判定各运行模式对循环水结垢问题的影响，以达到验证采用电磁波能量处理循环水结垢问题的有效性以及如何配置除垢组件获得最佳除垢效果的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种循环水处理模拟系统，其特征在于：包括循环水池（1）、冷却塔（2）、阻垢缓蚀模组（14）、换热器（15）和水质检测单元（10），冷却塔（2）与循环水池（1）相连通，循环水池（1）、阻垢缓蚀模组（14）和换热器（15）依次通过主进水管道（3）相连通，换热器（15）与冷却塔（2）通过主回水管道（4）相连通，水质检测单元（10）进水端设置于主进水管道（3）上，水质检测单元（10）出水端设置于主回水管道（4）上，阻垢缓蚀模组（14）包括若干个电磁能量发生器（1401）；
循环水池（1）和阻垢缓蚀模组（14）之间的主进水管道（3）上依次连接有接口一（20）、阀门（16）和接口二（21），阻垢缓蚀模组（14）和换热器（15）之间的主进水管道（3）上依次连接有接口三（22）、阀门（16）和接口四（23），主回水管道（4）上连接有接口六（25），接口一（20）和接口四（23）通过旁进水管道一（6）相连通，换热器（15）冷侧出水端和接口二（21）通过旁进水管道二（7）相连通，接口三（22）和接口六（25）通过旁回水管道（8）相连通，换热器（15）冷侧出水端与接口六（25）之间的主回水管道（4）上设置有阀门（16），旁进水管道一（6）、 旁进水管道二（7）、旁回水管道（8）上也均设置有阀门（16）；
所述阻垢缓蚀模组（14）中的各电磁能量发生器（1401）进水端和出水端均连接有支管（1402），各电磁能量发生器（1401）进水端处的支管（1402）并联后接入主进水管道（3），各电磁能量发生器（1401）出水端处的支管（1402）并联后也接入主进水管道（3），各电磁能量发生器（1401）进水端处的支管（1402）上匹配有进水阀（1405），各电磁能量发生器（1401）出水端处的支管（1402）上匹配有出水阀（1406），相邻两个电磁能量发生器（1401）中，在先的电磁能量发生器（1401）出水端与出水阀（1406）之间的支管（1402）上设置有后串接口（1403），在后的电磁能量发生器（1401）进水端与进水阀（1405）之间的支管（1402）上设置有前串接口（1404），后串接口（1403）与前串接口（1404）通过串接管（1408）相连通，串接管（1408）上设置有串接阀（1407）。
2.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：所述换热器（15）冷侧包括至少一个换热管道（1501），换热管道（1501）进水端和出水端均匹配有阀门（16）。
3.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：所述接口四（23）和换热器（15）冷侧进水端之间的主进水管道（3）上连接有接口五（24），换热器（15）冷侧出水端和接口六（25）之间的主回水管道（4）上连接有接口七（26），接口五（24）和接口七（26）通过分流管道（9）相连通，分流管道（9）上设置有电动执行器（18）。
4.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：所述换热器（15）冷侧进水、出水端均设置有挂片（13）。
5.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：换热器（15）热侧进水端设置有补水箱（12）。
6.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：所述换热器（15）上还设置有电动执行器（18）。
7.根据权利要求1所述的循环水处理模拟系统，其特征在于：所述水质检测单元（10）连接有反冲洗箱（11）。
8.一种循环水处理模拟对比实验装置，其特征在于：包含至少两个根据权利要求1至7任一项所述的循环水处理模拟系统。
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