CN202988812U

CN202988812U - 用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置

Info

Publication number: CN202988812U
Application number: CN 201220440180
Authority: CN
Inventors: 王晨晨; 施杰; 肖丙雁
Original assignee: Baosteel Engineering and Technology Group Co Ltd
Current assignee: Baosteel Engineering and Technology Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-08-31

Abstract

本实用新型涉及用磁场或电场的水处理领域，具体为一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置。一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，包括闭式冷却塔(1)、风机(11)、喷淋水泵(21)、喷淋头(22)、喷淋水管(23)、热交换器(31)、循环水泵(32)、换热盘管(33)和循环水管(34)，其特征是：还包括电处理器(4)和磁处理器(5)，电处理器(4)设于闭式冷却塔(1)内的底部，磁处理器(5)对称地箍在喷淋水管(23)外。本实用新型结构简单，维护方便，水质稳定，换热效率高，使用寿命长。

Description

用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置

技术领域

本实用新型涉及用磁场或电场的水处理领域，具体为一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置。

背景技术

随着对冷却用水品质要求的提高，闭式冷却循环水系统已有广泛应用，该系统采用内部闭式循环冷却供水、外部喷淋冷却的处理工艺，循环水在内部闭式循环，不与外界直接接触，可确保用水的安全。但二次喷淋系统与外界接触，环境中的灰尘进入喷淋水中，使得喷淋水浊度增加，菌藻滋生，喷淋水在使用中不断蒸发浓缩，含盐量逐渐累积，水中的碳酸钙在传热界面上结垢析出的倾向增加，造成了冷却塔盘管外壁结垢，从而降低了冷却塔的换热效果，盐类离子的浓缩加剧了冷却塔换热盘管的腐蚀泄露。以上问题若不加以控制，会使系统结垢严重，冷却塔换热效果严重下降，或者冷却塔盘管腐蚀，内部循环水泄露，水压降低，严重时会导致空调机、制冷剂等生产设备故障。目前，对循环水多采用投放化学药剂实施水质处理，具有水质控制繁琐复杂、需要专门的加药装置和专人管理、排污水含磷易造成水体富营养化等弊端；而对喷淋水通常不采取水质稳定处理措施，冷却塔使用5年后即腐蚀严重，需更换新塔。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、维护方便、水质稳定、换热效率高、使用寿命长的水处理装置，本实用新型公开了一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，包括闭式冷却塔、风机、喷淋水泵、喷淋头、喷淋水管、热交换器、循环水泵、换热盘管和循环水管，风机设于闭式冷却塔的顶部；喷淋水泵的进水口通过喷淋水管和闭式冷却塔内底部的水池连接，喷淋水泵的出水口通过喷淋水管和喷淋头连接，喷淋头设于闭式冷却塔内的上方且位于风机的下方；热交换器的出水口通过循环水管连接循环水泵的进水口，循环水泵的出水口通过循环水管连接热交换器的进水口，连接循环水泵出水口和热交换器进水口的循环水管有部分设于闭式冷却塔内，设于闭式冷却塔内的循环水管外套有换热盘管，换热盘管位于喷淋头喷水口的下方；

其特征是：还包括电处理器和磁处理器，电处理器设于闭式冷却塔内的底部，电处理器由壳体、阳极板、阴极板和直流电源组成，壳体设于闭式冷却塔内底部的水池内，阳极板和阴极板都垂直地设于壳体内，阳极板和阴极板依次交错设置，阳极板都通过导线连接直流电源的正极，阴极板都通过导线连接直流电源的负极；磁处理器至少有一对，每对磁处理器对称地箍在喷淋水管外，每个磁处理器由至少一对磁块、铁磁壳体和非磁壳体组成，磁块以异性磁极相对依次排列，铁磁壳体包裹于所有磁块外，非磁壳体包裹于铁磁壳体外，非磁壳体的外侧面和喷淋水管的外侧面相匹配。

所述的用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，其特征是：电处理器壳体的侧面都通过百叶窗和闭式冷却塔内底部的水池贯通；磁处理器磁块在磁极端的磁感应强度不低于1.2T。

本实用新型使用时，阳极板和阴极板都用钌、铱和钽三元复合成形稳性（即Dimension stable anode，简称DSA）电极；磁块用钕铁硼、铝镍钴等强磁性合金制成。

电处理器的工作原理基于电解理论和极性水分子理论：

(一) 电解原理

在直流电作用下，阳极板和阴极板之间水溶液中的阳离子和阴离子各自向和自身极性相反的极板迁移，发生有电子得失的氧化-还原反应：

(1) 阴极板的还原反应：阳离子（如H⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）在阴极板和水的界面上发生如下电化学反应：

2H₂O＋2e→2OH^-＋H₂，

反应产生OH^-，阴极界面pH升高CO₃ ^2-增多，发生如下反应：

OH^-＋HCO₃ ^-→H₂O＋CO₃ ^2-，

Mg²⁺＋2OH^-→Mg(OH)₂，

Ca²⁺＋CO₃ ^2-→CaCO₃，

在阴极板上产生氢气泡，氢气泡上升时将悬浮物带到水面，起到凝聚气浮净化水的作用，同时取出水中的Ca²⁺、Mg²⁺离子，达到降低总硬度、控制浓缩倍数增长、减缓腐蚀、净水和节水功能；

② 阳极板的氧化反应：阴离子（OH^-）在阳极板和水的界面上发生如下电化学反应：

4OH^-－4e→2H₂O＋[O]，

H₂O→OH^-＋H⁺＋e。

在电化学反应中，电极表面还会产生一系列中间产物，已检测到的有OH^-、H₂O₂、O₃、OCl^-等，它们都具有极强的氧化性，可破坏微生物的细胞膜并渗透到细胞内破坏有机物的链状结构，从而使微生物死亡。另外，微生物一般在水中带负电荷，因而会向阳极板迁移、聚集而造成生物放电直接致死。

实验证实，阳极板上氧化产生的这些物质能降解去除水中的有机物，破坏垢分子的电子结合力，改变其晶体结构，使坚硬垢变为疏松软垢，使积垢逐渐剥落，起到除垢作用。

在阳极板上产生氧气泡，氧气泡上升时将悬浮物带到水面，同样也起到凝聚气浮净化水的作用。

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

Fe(OH)₂进一步被氧化成Fe₂O₃·nH₂O（红锈），Fe₂O₃·nH₂O再和电子反应生成Fe₃O₄（磁铁矿），Fe₃O₄可隔开钢管壁和水，起到防腐作用。

(二) 极性水分子理论

链状极性水分子被电场力撕裂成单个水分子，包围水中阳离子如Ca²⁺和阴离子如CO₃ ^2-，如包围Ca²⁺使其不能附壁，显现防垢功能。电场强，单个水分子就多，防垢功能就强。极性水分子也可以附着在CaCO₃等盐类微晶上，使正负离子难以结合，使微晶难以附壁，起到防垢作用。

同时，在直流电场的作用下CaCO₃垢从有规则的、成片延伸的、以方解石为主要形态的硬垢变成无规则的、以文石为主形态的输送的颗粒堆积的软垢。

在处理器内有阴极还原反应“取走”部分成垢离子，在处理器外有单个水分子络合水合离子，就出现了整个系统的防垢效果。

电处理器浸没在闭式冷却塔底部的水池中，运行一段时间后析出的盐分附着在极板上，取出电化学水处理器通过敲打或者高压水枪可将垢从极板上冲下，然后再浸入水箱使用。清理周期随水质而定，一般为3～6个月。

磁处理器的工原理基于磁化理论：

磁处理器呈现N极和S极，两极间距为6mm，深3mm，长50mm，构成一条峡缝，峡缝中间所具有的磁埸强度就代表磁处理器的磁埸强度，峡缝两边呈弧形的面是与钢管接触的面，磁埸强度呈递减的分布，峡缝中间最大值为1.3T，但穿透管壁后，在内壁处的磁感强度只有0.2T～0.25T。绝大多数磁强在管壁中约为1T～1.1T，除狭缝处的磁强能穿透管壁外，接触面狭缝两边的磁强都小于0.25T，都不能穿透管壁进入管内。狭缝处磁埸强度为聚集总磁强，穿透管壁进入到管内作用于水的磁强为穿透磁强，停留在管壁内的磁强叫管壁内磁强，散发到周围的磁强为空气中磁强，则有如下公式：

总磁强=管壁内磁强+穿透磁强+空气中磁强。

a. 若用磁力线来描述：当磁聚集器沿轴向贴吸在钢管的外表面后，磁力线将进入管壁和穿透管壁进入管内。在管壁内的磁力线，依照磁聚集器的极性，垂直钢管轴向，从N极到S极，一圈一圈地向轴向传导；

b. 贴吸磁聚集器的地方为磁源所在地，靠近磁源的地方磁力线密度高，表示磁埸强度大，大约距磁源150mm后磁力线的密度递减，表明磁埸强度的递减；递减的距离可达40m以上；

c. 管壁内磁埸强度同管外贴吸磁聚集器数量的关系：根据磁力线不会相交、不会重叠的特性，管内磁场强度只同管外贴吸的磁聚集器的强度有关，同贴吸的磁聚集器的数量没有因果关系；

d. 多块磁聚集器贴吸在钢管外的同一个区域后，只能增加钢管壁内磁力线的密度，并不能提高钢管壁内的磁埸强度和增长磁力线的传导距离，也就是说，如果磁聚集器的磁埸强度是一个常数（如1.3T），管壁内的磁埸强度和穿透管壁后的磁埸强度只同管壁的厚度有关，同安装管外的磁聚集器的数量无关。

本实用新型提出了一种结构新颖、水处理效果好、无需维护、运行成本低的电磁综合水处理综合处理器。本实用新型的有益效果是：投资低、维护简单、使用寿命长、无环境污染，有效提高冷却塔的使用寿命、提高换热效率、减少设备故障、防止冷却塔结垢腐蚀。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中电处理器的结构示意图；

图3是本实用新型中磁处理器的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，包括闭式冷却塔1、风机11、喷淋水泵21、喷淋头22、喷淋水管23、热交换器31、循环水泵32、换热盘管33、循环水管34、电处理器4和磁处理器5，如图1～图3所示，具体结构是：

风机11设于闭式冷却塔1的顶部；喷淋水泵21的进水口通过喷淋水管23和闭式冷却塔1内底部的水池连接，喷淋水泵21的出水口通过喷淋水管23和喷淋头22连接，喷淋头22设于闭式冷却塔1内的上方且位于风机11的下方；热交换器31的出水口通过循环水管34连接循环水泵32的进水口，循环水泵32的出水口通过循环水管34连接热交换器31的进水口，连接循环水泵32出水口和热交换器31进水口的循环水管34有部分设于闭式冷却塔1内，设于闭式冷却塔1内的循环水管34外套有换热盘管33，换热盘管33位于喷淋头22喷水口的下方；热交换器31可以选用空调机；电处理器4共有两台，都设于闭式冷却塔1内的底部，电处理器4由壳体41、阳极板42、阴极板43和直流电源44组成，壳体41设于闭式冷却塔1内底部的水池内，电处理器4壳体41的侧面都通过百叶窗411和闭式冷却塔1内底部的水池贯通，阳极板42和阴极板43都垂直地设于壳体1内，阳极板42和阴极板43依次交错设置，阳极板42都通过导线连接直流电源44的正极，阴极板43都通过导线连接直流电源44的负极；磁处理器5至少有一对，本实施例取四对，每对磁处理器5对称地箍在喷淋水管23外，每个磁处理器5由至少一对磁块51、铁磁壳体52和非磁壳体53组成，磁块51以异性磁极相对依次排列，磁块51在磁极端的磁感应强度不低于1.2T，铁磁壳体52包裹于所有磁块51外，非磁壳体53包裹于铁磁壳体52外，非磁壳体53的外侧面和喷淋水管23的外侧面相匹配。

本实施例使用时，阳极板42和阴极板43都用钌、铱和钽三元复合成形稳性即Dimension stable anode，简称DSA电极；磁块51用钕铁硼、铝镍钴等强磁性合金制成。

循环水采用软水补水，喷淋水采用普通工业水，循环水和喷淋水的补水水质如表1所示。首先，软水在循环水系统内使用，经过热交换器31后循环水温度升高，将热量带出热交换器31并进入闭式冷却塔1；喷淋水从闭式冷却塔1的顶部喷入，与闭式冷却塔1内部的换热盘管33接触，通过和换热盘管33的热交换，喷淋水被蒸发，然后被顶部的风机11抽走，带走循环水系统的热量，喷淋水蒸发过程中，水分不断蒸发，盐分不断累积，各种离子浓度均升高，造成换热盘管33外侧结垢和腐蚀。在闭式冷却塔1下部的水池内安装了电处理器4，水中的腐蚀性离子Cl^-在静电引力的作用下向阳极板42迁移，在阳极板42上失去电子，变成Cl₂从水中冒出，氯气泡在上升的过程中溶于水并和水反应生成具有杀菌灭藻作用的次氯酸，同时Ca²⁺在静电引力的作用下在阴极板43附近富集，生成CaCO₃沉积在阴极板上，直接降低了水中钙离子的浓度，运行一段时间后，将阴极板取出清理，恢复其性能。

在喷淋水泵21出水的喷淋水管23上安装了四对磁处理器5，磁场可以抑制CaCO₃晶核的形成，经磁场作用后，水中方解石形态的硬垢逐渐减少转变为文石晶型，防止了盘管外壁的结垢。

表1 循环水和喷淋水补水水质

项目	单位	循环水(软水)	喷淋水(工业水)
				pH	—	7.0～8.0	7.0～8.0
悬浮物	mg/L	未检出	＜10
				全硬度	mg/L(以CaCO₃计)	2	＜150
Ca^-硬度	mg/L(以CaCO₃计)	2	＜100
				M^-碱度	mg/L(以CaCO₃计)	＜110	＜110
氯离子	mg/L(以Cl^-计)	＜60	＜60
				硫酸根离子	mg/L(以SO₄ ^2-计)	＜50	＜50
全铁	mg/L(以Fe计)	≤1	≤1
				可溶性SiO₂	mg/L(以SiO₂计)	＜6	＜6
电导率	μs/cm	＜500	＜500

Claims

1. 一种用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，包括闭式冷却塔(1)、风机(11)、喷淋水泵(21)、喷淋头(22)、喷淋水管(23)、热交换器(31)、循环水泵(32)、换热盘管(33)和循环水管(34)，

风机(11)设于闭式冷却塔(1)的顶部；

喷淋水泵(21)的进水口通过喷淋水管(23)和闭式冷却塔(1)内底部的水池连接，喷淋水泵(21)的出水口通过喷淋水管(23)和喷淋头(22)连接，喷淋头(22)设于闭式冷却塔(1)内的上方且位于风机(11)的下方；

热交换器(31)的出水口通过循环水管(34)连接循环水泵(32)的进水口，循环水泵(32)的出水口通过循环水管(34)连接热交换器(31)的进水口，连接循环水泵(32)出水口和热交换器(31)进水口的循环水管(34)有部分设于闭式冷却塔(1)内，设于闭式冷却塔(1)内的循环水管(34)外套有换热盘管(33)，换热盘管(33)位于喷淋头(22)喷水口的下方；

其特征是：还包括电处理器(4)和磁处理器(5)，

电处理器(4)设于闭式冷却塔(1)内的底部，电处理器(4)由壳体(41)、阳极板(42)、阴极板(43)和直流电源(44)组成，壳体(41)设于闭式冷却塔(1)内底部的水池内，阳极板(42)和阴极板(43)都垂直地设于壳体(1)内，阳极板(42)和阴极板(43)依次交错设置，阳极板(42)都通过导线连接直流电源(44)的正极，阴极板(43)都通过导线连接直流电源(44)的负极；

磁处理器(5)至少有一对，每对磁处理器(5)对称地箍在喷淋水管(23)外，每个磁处理器(5)由至少一对磁块(51)、铁磁壳体(52)和非磁壳体(53)组成，磁块(51)以异性磁极相对依次排列，铁磁壳体(52)包裹于所有磁块(51)外，非磁壳体(53)包裹于铁磁壳体(52)外，非磁壳体(53)的外侧面和喷淋水管(23)的外侧面相匹配。

2. 如权利要求1所述的用于循环水冷却系统的喷淋水处理装置，其特征是：电处理器(4)壳体(41)的侧面都通过百叶窗(411)和闭式冷却塔(1)内底部的水池贯通；

磁处理器(5)磁块(51)在磁极端的磁感应强度不低于1.2T。