CN216890334U - 一种工业循环冷却水的除垢设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工业循环冷却水的除垢设备，包括设有进水口、排水口、排污口的集垢器，集垢器用于处理循环冷却水。集垢器内设有极性相反的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别与控制器电连接，控制器控制第一电极和第二电极分别进行阴极与阳极之间的转换。本实用新型设计的除垢设备的操作简单，效率高，通过电化学反应原理，能够大幅改善循环冷却水中的钙镁硬度、电导率等水质数据，避免在循环冷却水中加入化学试剂而造成的环境污染隐患和水资源浪费的问题。

Description

一种工业循环冷却水的除垢设备

技术领域

本实用新型涉及工业循环冷却水处理技术领域，具体为一种工业循环冷却水的除垢设备。

背景技术

循环冷却水系统(recirculating cooling water system)是冷却水换热水并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密闭式两种类型，广泛应用于石油化工、电力、钢铁、冶金等行业。

循环冷却水中含有钙镁等离子，随着循环冷却水在使用过程中不断的被浓水，钙镁离子的浓度不断增加，为了避免因钙镁离子浓度增加而导致的结垢和管道堵塞等问题，需要浓水的循环冷却水处理以降低钙镁离子的浓度。

目前，传统的处理方式是在循环冷却水中加入化学药剂进行处理，但是循环冷却水受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水，使循环冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围，然后加入化学药剂以处理循环冷却水中的钙镁离子。

但是采用化学药剂处理循环冷却水，一方面排放浓缩的循环冷却水中含有化学物质，需要处理后才能排放，存在浪费水资源、增加污水处理系统的压力、延长水处理周期、提高处理成本、处理效果不佳还会造成环境污染风险等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种工业循环冷却水的除垢设备，其能够代替化学药剂处理循环冷却水，对循环冷却水进行绿色环保处理，不会污染水体、能降低循环冷却水硬度、提高循环冷却水浓缩倍数、减少污水排放，同时还具有对循环冷却水进行杀菌、灭藻、防腐蚀等作用，满足循环冷却水的运行要求。

实现实用新型目的的技术方案如下：一种工业循环冷却水的除垢设备，包括设有进水口、排水口、排污口的集垢器，集垢器用于处理循环冷却水。

其中，集垢器内设有极性相反的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别与控制器电连接，控制器控制第一电极和第二电极分别进行阴极与阳极之间的转换。

本实用新型设计的除垢设备的除垢原理是：首先，冷却系统的循环冷却水输入集垢器内，在异性相吸的作用下，极性相反的第一电极和第二电极吸附并富集循环冷却水中的垢离子形成水垢；其次，控制器控制使第一电极和第二电极的极性发生转变，被吸附的水垢在同性排斥的作用下，污垢从第一电极和第二电极上脱落，在集垢器内沉淀后经排污口排出；最后，第一电极和第二电极的极性不断发生改变，循环冷却水内的垢离子被吸附富集、再剥离进行排出，将循环冷却水中的垢离子去除。本实用新型设计的集垢器的操作简单，效率高，能够大幅改善循环冷却水中的钙镁硬度、电导率等水质数据，避免在循环冷却水中加入化学试剂而造成的环境污染隐患和水资源浪费的问题。

在上述集垢器的一个实施例中，集垢器内还设有与控制器电连接的超声器，超声器设置在第一电极和第二电极上，用于向第一电极和第二电极提供超声波。超声器用于在第一电极进行阴极与阳极转换后向第一电极提供超声波，使富集在第一电极上的水垢剥离；或用于在第二电极进行阳极与阴极转换后向第一电极提供超声波，使富集在第二电极上的水垢剥离。

进一步的，上述第一电极和第二电极均包括多个金属电极，且金属电极为网状结构。

更进一步的，上述金属电极为钛电极，且钛电极的表面涂覆有贵金属涂层，如金、银、铂族金属等材质的涂层。

在上述除垢设备的一种结构中，除垢设备还包括集垢池，集垢池进液端与冷却系统的循环冷却水出水口连接，集垢池排液端与冷却系统的循环冷却水进水口连接。在集垢池内沿集垢池进液端至集垢池排液端方向设置有至少2个集垢器，且集垢池底部还设有与集垢器一一对应的排渣口。

优选的，上述集垢池与冷却系统的循环冷却水进水口之间还设有过滤器。

在上述除垢设备的另一种结构中，集垢器设置在冷却系统的循环冷却水管道内，且冷却系统的循环冷却水进水口与循环冷却水出水口之间设有过滤设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型设计的除垢设备的操作简单，效率高，通过电化学反应原理，能够大幅改善循环冷却水中的钙镁硬度、电导率等水质数据，避免在循环冷却水中加入化学试剂而造成的环境污染隐患和水资源浪费的问题。

2.经实践证明，本实用新型设计的除垢设备的自动化程度高、运行稳定，对循环冷却水重点控制的各项指标均有极大的改善。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具体实施方式中集垢器的结构示意图；

图2为具体实施方式中一种工业循环冷却水的除垢设备的示意图；

其中，100.集垢器；200.集垢池；201.集垢池进液端；202.集垢池排液端；203.排渣口；300.过滤器；1.进水口；2.排水口；4.第一电极；5.第二电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本具体实施方式提供了一种工业循环冷却水的除垢设备，除垢设备用于对冷却系统中的循环冷却水进行处理，将循环冷却水中形成水垢的物质去除，以改善循环冷却水的水质，如图1所示，除垢设备包括集垢器100，集垢器100用于处理循环冷却水。

如图1所示，集垢器100上设有进水口1、排水口2、排污口，进水口1和排水口分别位于集垢器100侧壁上，排污口位于集垢器100的底壁上，排污口可以设置为锥形排污口，以便于收集集垢器100内沉积的水垢并将其与清垢车连接后排出至清垢车内进行后续处理。

如图1所示，集垢器100内设有极性相反的第一电极4和第二电极5，第一电极4和第二电极5分别与控制器(附图未画出)电连接，控制器控制第一电极4和第二电极5分别进行阴极与阳极之间的转换。

在上述第一电极4和第二电极5的一种结构中，第一电极4和第二电极5均包括多个金属电极，且金属电极为网状结构，网状结构的金属电极能够增加水垢富集的面积和速度，提高循环冷却水的处理效率。优选的，上述金属电极为钛电极，且钛电极的表面涂覆有贵金属涂层，如金、银、铂族金属等材质的涂层。

在上述控制器的一种结构中，控制器选用混频控制器，其能够发生混合频率信号产生电磁场，以诱导管道内离子与分子产生共振。当待处理循环冷却水和垢离子受到混频信号处理时，一方面加速了钙离子与碳酸根离子的运动，使其接合几率增加，形成微晶析出随水流动，减少在管壁上结垢吸附。同时由于电磁场的影响，会抑制碳酸钙晶体的长大，使其以大量颗粒细小、松软的文石晶体存在，文石晶体由于密度小，吸附能力差，可长时间悬浮溶液中，不在管道吸附结垢；另一方面，电磁场随时间不断转变时，产生了感应电场，由于水分子也有极性，感应电场的振荡引起了带电离子和水分子的共振，过饱和的待处理循环冷却水中的致垢离子析出了水溶液，而结成核，从而引发雪球效应，使得碳酸钙分子所形所碳酸钙晶体变得粘性很弱，不再吸附在管道上并能随水流动；第三方面，由于细菌藻类是依附在水垢上生存的，混频信号在清理水垢的过程中，会影响细菌藻类的生存，减少细菌藻类繁殖空间，同时电磁波会使细菌藻类细胞分子振动，造成细胞破裂致其死亡，或者影响细胞壁的通透性，使待处理循环冷却水中离子进入细胞，抑制细胞生长或直接杀死细胞；第四方面，水分子团释放的水分子对溶解氧的包裹，会减少细菌藻类的氧气吸收量，致使缺氧死亡，达到杀菌灭藻目的，杀菌灭藻后，水体中生物粘泥消失，因此粘泥层下的生物腐蚀不会在发生，同时活化水分子对溶解氧的包裹也会减少氧与管道的接触，减少管道中腐蚀的产生，磁场致使的管道负电性，吸引金属阳离子产生的氧化膜，也可以减少管道的腐蚀。

在上述集垢器100的一个实施例中，集垢器100内还设有与控制器电连接的超声器(附图未画出)，超声器设置在第一电极4和第二电极5上，用于向第一电极4和第二电极5提供超声波。超声器用于在第一电极4进行阴极与阳极转换后向第一电极4提供超声波，使富集在第一电极4上的水垢剥离；或用于在第二电极5进行阳极与阴极转换后向第一电极5提供超声波，使富集在第二电极5上的水垢剥离，超声器的设置，能够加速水垢在第一电极4或第二电极5上的剥离速度及剥离效果。

本具体实施方式设计的除垢设备的除垢原理是：首先，冷却系统的循环冷却水输入集垢器100内，在异性相吸的作用下，极性相反的第一电极4和第二电极5吸附并富集循环冷却水中的垢离子形成水垢；其次，控制器控制使第一电极4和第二电极5的极性发生转变，被吸附的水垢在同性排斥的作用下，污垢从第一电极4和第二电极5上脱落，在集垢器100内沉淀后经排污口排出；最后，通过第一电极4和第二电极5的极性不断发生改进，循环冷却水内的垢离子被吸附富集、再剥离进行排出，将循环冷却水中的垢离子去除。本实用新型设计的集垢器的操作简单，效率高，能够大幅改善循环冷却水中的钙镁硬度、电导率等水质数据，避免在循环冷却水中加入化学试剂而造成的环境污染隐患和水资源浪费的问题。

本具体实施方式设计的集垢器100，在处理的循环冷却水中垢离子过程中，具有以下效果：

(1)吸垢作用：收集器100工作，带有负电荷的第一电极4或第二电极5将循环冷却水中带有正电荷的钙镁铁等导致生垢、生锈的金属离子吸附富集，当第一电极4或第二电极5上可以肉眼观察到乳黄色水垢，此时，循环冷却水中的钙硬度、电导率等水质数据大幅度改善，完成了吸垢过程。在吸垢过程中，为了避免仍有少部分垢离子析出饱和结晶在设备壁上附着，通过混频控制器发生混合频率信号产生电磁场，能够有效阻止钙镁离子析出饱和结晶，防止水垢的生成，大幅改善换热器的换热效率，避免影响正常的生产。

(2)除垢作用：当第一电极4或第二电极5上富集的水垢达到一定量时，将第一电极4或第二电极5的极性进行转换，使阳极变成阴极，此时由于极性发生改变，富集的钙镁铁等导致生垢、生锈的金属离子由于同性排斥的原理会从第一电极4或第二电极5上剥离并在集垢器内沉淀；同时，在电磁场的作用下，自然状态下的水分子团被打散成单一的水分子并产生适量的氢离子，单一的水分子渗透力和溶解力极强，氢离子还原性很强，能够将已经结晶的碳酸钙，三氧化二铁等水垢(锈)进行很好的清理。

(3)节水作用：集垢器100在运行的过程中，不会在循环冷却水中引入额外的物质，同时能够去除循环冷却水中的垢离子，使循环冷却水中的硬度、钙镁离子含量、等水质数据大幅改善，此时可以实现循环冷却水的浓缩倍数提高，循环冷却水可以继续使用不用过早的排出，一方面可以减少污水的排放量，降低后端污水的处理压力，另一方面可以节约水资源，降低冷却系统的用水成本。

(4)防腐作用：集垢器工作过程中个，能产生单一小分子还原水时，会有H⁺、OH^-、O₃、O₂产生，同时水体中也有Cl₂、Cl^-。由于设备中含有铁元素，铁发生电解产生Fe²⁺和Fe³⁺，正负相吸使管壁表面的局部也会积聚大量的OH^-及其它负离子,局部的PH值大于或会等于10，为Fe₃O₄的形成创造了条件；管壁表面的铁盐溶液迅速饱和或过饱和之后会析出沉淀在管壁表面形成一层薄薄的保护膜，随着长期运行钝化保护膜完全覆盖设备内壁，避免了设备管道被继续腐蚀，Fe₃O₄形成的化学原理是：二价铁盐(Fe²⁺)和三价铁盐(Fe³⁺)与OH^-反应即得超微磁性Fe₃O₄粒子，反应式为：Fe²⁺+Fe³⁺+OH^-→Fe(OH)₂+Fe(OH)₃，形成共沉淀Fe(OH)₂+Fe(OH)₃→FeOOH+F₃O₄(PH＜7.5)、FeOOH+Fe²⁺→Fe₃O₄+H⁺(PH＞9.2)，总反应式：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-→Fe₃O₄+4H₂O。

在本具体实施方式中，集垢器100可以设置在冷却系统的外部与冷却系统连接形成循环冷却水流动的闭环结构，也可以将集垢器100设置在冷却系统的管道内，然后在冷却系统的循环冷却水进水口与循环冷却水出水口之间设置过滤设备，将循环冷却水中游离的水垢过滤去除。

其中，除垢设备中集垢器100以外置方式设置时，如图2所示，除垢设备还包括集垢池200，集垢池进液端201与冷却系统的循环冷却水出水口连接，集垢池排液端202与冷却系统的循环冷却水进水口连接。集垢池200可以设置成长方形结构，且在集垢池200内沿集垢池进液端201至集垢池排液端202方向设置有至少2个集垢器100，且集垢池200底部还设有与集垢器100一一对应的排渣口203。优选的，由于从集垢器100上剥离的水垢不能完全沉降在集垢器100底部，在排出的循环冷却水中还含有一定量的水垢，为了避免此部分水垢在冷却系统的管道中沉积，如图2所示，在集垢池200与冷却系统的循环冷却水进水口之间还设有过滤器300。

其中，除垢设备中集垢器100以内置方式设置时，集垢器100是设置在冷却系统的循环冷却水管道内，设置的具体位置需要根据冷却系统的结构进行确定，以便于集垢器100装入或从冷却系统中取出更换或维修，且冷却系统的循环冷却水进水口与循环冷却水出水口之间设有过滤设备(附图未画出)。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种工业循环冷却水的除垢设备，其特征在于：包括设有进水口、排水口、排污口的集垢器，集垢器用于处理循环冷却水；

所述集垢器内设有极性相反的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别与控制器电连接，所述控制器控制所述第一电极和所述第二电极分别进行阴极与阳极之间的转换；所述集垢器包括位于集垢器侧壁上的进水口和排水口、位于集垢器底壁上的排污口。

2.根据权利要求1所述的除垢设备，其特征在于：所述集垢器内还设有与所述控制器电连接的超声器，所述超声器设置在所述第一电极和所述第二电极上；

所述超声器用于在所述第一电极进行阴极与阳极转换后向所述第一电极提供超声波，使富集在所述第一电极上的水垢剥离；或用于在所述第二电极进行阳极与阴极转换后向所述第一电极提供超声波，使富集在所述第二电极上的水垢剥离。

3.根据权利要求1所述的除垢设备，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极均包括多个金属电极，且所述金属电极为网状结构。

4.根据权利要求3所述的除垢设备，其特征在于：所述金属电极为钛电极，且所述钛电极的表面涂覆有贵金属涂层。

5.根据权利要求1～4任一项所述的除垢设备，其特征在于：除垢设备还包括集垢池，集垢池进液端与冷却系统的循环冷却水出水口连接，集垢池排液端与冷却系统的循环冷却水进水口连接；在所述集垢池内沿集垢池进液端至集垢池排液端方向设置有至少2个所述集垢器，且所述集垢池底部还设有与所述集垢器一一对应的排渣口。

6.根据权利要求5所述的除垢设备，其特征在于：所述集垢池与冷却系统的循环冷却水进水口之间还设有过滤器。

7.根据权利要求1～4任一项所述的除垢设备，其特征在于：所述集垢器设置在冷却系统的循环冷却水管道内，且冷却系统的循环冷却水进水口与循环冷却水出水口之间设有过滤设备。

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