CN221093995U - 一种硫酸盐泉阻垢防腐系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硫酸盐泉阻垢防腐系统，包括管道混合器、智能加药器、诱导结晶器、过滤器、物理阻垢器和电化学防腐器，智能加药器药箱顶端安放有变频计量泵，变频计量泵出口通过管道与管道混合器加药口连接，诱导结晶器与管道混合器出水口连接，诱导结晶器内部通过微孔滤板装填有诱导碳酸钙垢结晶析出的诱垢剂，过滤器与诱导结晶器出水口连接，过滤器内部设有将析出垢物过滤去除的过滤网，物理阻垢器与过滤器出水口连接对除垢后的水进一步阻垢，电化学防腐器为管道式电化学防腐器与物理阻垢器出水口连接，管道内部连接有防止管道腐蚀的活泼金属。本系统能解决硫酸盐泉输送过程结垢及腐蚀问题，还能保护温泉水中有益矿物离子不被破坏。

Description

一种硫酸盐泉阻垢防腐系统

技术领域

本实用新型涉及温泉水阻垢防腐技术领域，具体涉及一种硫酸盐泉阻垢防腐系统。

背景技术

温泉水主要分为三大类，分别是碳酸盐泉、硫酸盐泉和氯化钠泉。三种不同的温泉均有不同的特点，硫酸盐泉是以硫酸根离子为主的温泉，有软化皮肤角质层的作用，并有止痒、解毒的效能，是慢性皮肤病的有效疗泉，但是硫酸盐泉在输送过程中既容易结垢又容易腐蚀金属材质。

硫酸盐垢是指由硫酸盐沉积形成的固体物质。当水中含有高浓度的硫酸盐离子时，随着水的蒸发或溶液中硫酸盐浓度的增加，硫酸盐会沉淀并形成垢状物质，这垢主要由硫酸盐和其他杂质组成，例如钙、镁、铁等。

硫酸盐垢常附着在设备表面并逐渐积累，导致热效率下降、堵塞管道、损坏设备等问题，对此需要将硫酸盐垢去除。目前，硫酸盐泉结垢后采用酸碱清洗均难以去除掉，而采用专用化学药剂清洗成本较高。

硫酸钙结垢在温泉水系统中存在结垢趋势计算不结垢，但是仍然出现管网及设备结垢情况，因此现有的硫酸钙结垢趋势不能作为温泉水硫酸钙结垢趋势判定，导致温泉系统较难预防硫酸钙结垢。具体硫酸钙结垢趋势判定(参考标准SY/T0600-2009)采用的计算公式为S＝1000[(X²+4Ksp)^1/2-X]。

实用新型内容

针对现有硫酸盐泉在输送过程中易结垢及腐蚀，采用酸碱清洗均难以去除掉硫酸盐垢，而采用专用化学药剂清洗成本较高的技术问题，本实用新型提供一种硫酸盐泉阻垢防腐系统，本系统在解决硫酸盐泉输送过程结垢及腐蚀问题的同时，还能保护温泉水中有益矿物离子不被破坏。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种硫酸盐泉阻垢防腐系统，包括管道混合器、智能加药器、诱导结晶器、过滤器、物理阻垢器和电化学防腐器，所述管道混合器安装在进水管上使添加的除钙镁离子药剂与温泉水充分混合；所述智能加药器的药箱顶端安放有变频计量泵，所述变频计量泵的出口通过管道与管道混合器的加药口连接；所述诱导结晶器与管道混合器的出水口连接，所述诱导结晶器的内部设有微孔滤板，所述过微孔滤板上装填有诱导碳酸钙垢结晶析出的诱垢剂；所述过滤器与诱导结晶器的出水口连接，所述过滤器内部设有将析出垢物过滤去除的过滤网；所述物理阻垢器与过滤器的出水口连接，所述物理阻垢器用于对除垢后的水进一步阻垢并为了保持温泉水的活性保留了部分钙离子；所述电化学防腐器与物理阻垢器的出水口连接，所述电化学防腐器为管道式电化学防腐器，所述管道式电化学防腐器的管道内部固定连接有作为阳极防止管道腐蚀的活泼金属。

与现有技术相比，本实用新型提供的硫酸盐泉阻垢防腐系统具有以下优点：(1)同时实现硫酸盐泉除垢、阻垢及防腐，彻底解决了硫酸盐泉在温泉系统中的结垢及腐蚀问题；(2)通过设置诱导结晶器及智能加药器，可诱导加速析出碳酸钙垢并调节温泉水中钙离子至100～300mg/l，保证硫酸盐泉不结垢的同时最大程度保留了温泉水中的部分钙离子，诱垢剂加速了钙离子析出，因此能并减少除钙镁离子药剂的添加量；(3)通过智能加药与过滤器结合，在温泉系统前端能提前去除99％以上钙镁离子，因此防止了硫酸钙结垢，达到99％以上的阻垢效果且不破坏温泉水中除钙镁离子以外的各种有益矿物离子；(4)设计管道式电化学防腐器，可以保护系统设备内壁及管道内金属材质不被腐蚀。

进一步，所述智能加药器的药箱中间设置有搅拌装置及加药口，所述智能加药器的药箱正面设有智能控制柜，所述智能控制柜里面配置有PLC控制器和钙镁离子在线监测仪，所述钙镁离子在线监测仪的探头设置在过滤器的出水口管道上，所述PLC控制器与钙镁离子在线监测仪和变频计量泵电连接。

进一步，所述诱导结晶器的过滤设备内装填有高度为1～1.5米的诱垢剂，所述诱垢剂为木质生物滤料或负电性纳米诱垢剂。

进一步，所述过滤器内部顺序设有粗细两道过滤网，所述粗过滤网选用不锈钢网，过滤精度为100～500微米，所述细过滤网选用楔形滤网，过滤精度为10～50微米。

进一步，所述物理阻垢器为微电流阻垢器、电磁阻垢器或电子阻垢器。

进一步，所述管道式电化学防腐器管道内部固定连接的活泼金属为镁合金、铝合金或锌合金。

进一步，所述系统还包括用于回收利用碳酸钙盐垢物的温泉泥活化池，所述温泉泥活化池通过管道与诱导结晶器和过滤器的垢物出口连接。

附图说明

图1是本实用新型提供的硫酸盐泉阻垢防腐系统结构示意图。

图2是本实用新型提供的有无防腐时碳钢试片重量及腐蚀速率变化曲线示意图。

图3是本实用新型提供的锌镁合金在硫酸盐泉中的电位变化曲线示意图。

图4是本实用新型提供的在温泉处理设备内用碳钢试片测试阻垢及防腐效果时碳钢试片变化示意图。

图中，1、管道混合器；2、智能加药器；21、药箱；22、变频计量泵；23、搅拌装置；24、智能控制柜；3、诱导结晶器；4、过滤器；41、减速机；5、物理阻垢器；6、电化学防腐器；7、温泉泥活化池；8、换热器。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1所示，本实用新型提供一种硫酸盐泉阻垢防腐系统，包括管道混合器1、智能加药器2、诱导结晶器3、过滤器4、物理阻垢器5和电化学防腐器6，所述管道混合器1安装在进水管上使添加的除钙镁离子药剂与温泉水充分混合，以强化温泉水中钙镁离子的去除，所述管道混合器1具体可选用静态螺旋式或射流式管道混合器；所述智能加药器2的药箱21顶端安放有变频计量泵22，所述变频计量泵22的出口通过管道与管道混合器1的加药口连接，由此通过变频计量泵22可将除钙镁离子药剂添加到管道混合器1与温泉水充分混合，使钙镁离子变为碳酸钙碳酸镁沉淀，到达去除过量易结垢的钙镁离子的目的，所述除钙镁离子药剂具体可选用碳酸钠等能直接与钙镁离子反应沉淀并对水质无污染的药剂；所述诱导结晶器3与管道混合器1的出水口连接，所述诱导结晶器3的内部设有微孔滤板，所述微孔滤板上装填有诱导碳酸钙垢结晶析出的诱垢剂，通过诱垢剂不同的表面粗糙度、负电性及结晶核诱导碳酸钙垢结晶析出，即采用诱垢剂诱垢，将碳酸钙析出附着于诱垢剂上，以降低钙离子浓度，解决钙结垢问题，所述诱导结晶器3的承压为1.6Mpa，工作压力为0.2～0.6MPa，耐温T<100℃，滤速为10～15m/h；所述过滤器4与诱导结晶器3的出水口连接，所述过滤器4内部设有将析出垢物过滤去除的过滤网，即通过过滤网可将析出的垢物过滤掉，所述过滤器4的沉淀时间为10～20min，过滤滤速为0.5～3m/s，反洗时间为1～5min，工作压力为0.2～0.6MPa，耐压为0.8MPa，过滤精度为10～50μm；所述物理阻垢器5与过滤器4的出水口连接，所述物理阻垢器5用于对除垢后的水进一步阻垢(防止后端管网及设备结垢)并为了保持温泉水的活性保留了部分钙离子，即为了保留温泉水中有部分钙离子，在诱导钙离子析出结晶并过滤去除后通过物理阻垢器5控制钙离子浓度为100～300mg/l，此时硫酸盐泉处于微结垢状态，使用微电流等物理阻垢方法即可达到阻垢效果，所述物理阻垢器5的水温<90℃，耐压1.6MPa，流速越大越好，优选>0.5m/s；所述电化学防腐器6与物理阻垢器5的出水口连接，所述电化学防腐器6为管道式电化学防腐器，所述管道式电化学防腐器的管道内部固定连接有作为阳极防止管道腐蚀的活泼金属，该活泼金属采用管道式安装方式且法兰连接，由此通过活泼金属作为电极连通管道内部，能防止管道及设备内部金属材质腐蚀，经过电化学防腐后进入系统换热如换热器等设备正常使用，所述电化学防腐器6的工作压力为0～1.0MPa(表压)，耐温为60℃，最佳防腐温度为30～45℃。

与现有技术相比，本实用新型提供的硫酸盐泉阻垢防腐系统具有以下优点：(1)同时实现硫酸盐泉除垢、阻垢及防腐，彻底解决了硫酸盐泉在温泉系统中的结垢及腐蚀问题；(2)通过设置诱导结晶器及智能加药器，可诱导加速析出碳酸钙垢并调节温泉水中钙离子至100～300mg/l，保证硫酸盐泉不结垢的同时最大程度保留了温泉水中的部分钙离子，诱垢剂加速了钙离子析出，因此能并减少除钙镁离子药剂的添加量；(3)通过智能加药与过滤器结合，在温泉系统前端能提前去除99％以上钙镁离子，因此防止了硫酸钙结垢，达到99％以上的阻垢效果且不破坏温泉水中除钙镁离子以外的各种有益矿物离子；(4)设计管道式电化学防腐器，可以保护系统设备内壁及管道内金属材质不被腐蚀。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述智能加药器2的药箱21中间设置有搅拌装置23及加药口，所述搅拌装置23用于对加入到药箱21中的药剂进行搅拌，所述智能加药器2的药箱21正面设有智能控制柜24，所述智能控制柜24里面配置有PLC控制器和钙镁离子在线监测仪，所述钙镁离子在线监测仪的探头设置在过滤器4的出水口管道上，所述PLC控制器与钙镁离子在线监测仪和变频计量泵22电连接。由此采用本实施例中的技术方案，可通过钙镁离子在线监测仪的探头实时监测过滤器4出水口管道上的钙镁离子浓度，通过PLC控制器比较设定的钙镁离子浓度标准值与监测的钙镁离子浓度值大小，若过滤器4出水口钙镁离子浓度高于设定的钙镁离子浓度标准值，则PLC控制器控制变频计量泵22加药，比值越大加药越多；若低于标准值则停止加药，若等于标准值则维持加药量。

作为具体实施例，所述诱导结晶器3的过滤设备内装填有高度为1～1.5米的诱垢剂，所述诱垢剂为现有的木质生物滤料或负电性纳米诱垢剂，由此可较好地诱导碳酸钙垢结晶析出。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述过滤器4内部顺序设有粗细两道过滤网，所述粗过滤网选用不锈钢网，过滤精度为100～500微米，所述细过滤网选用楔形滤网，过滤精度为10～50微米，由此可对析出垢物实现完美过滤。作为优选实施例，所述细过滤网内部还设置有刮刀式自清洗组件，刮刀使用螺旋柔性斜型材料制成，刮刀式自清洗组件连接过滤器4顶部的减速机41实现自动运行，通过压差控制清洗组件自动清洗细过滤网，具体设计过滤滤速为0.5-3m/s，反洗强度为20m/h，损失水量小于0.6％。

作为具体实施例，所述物理阻垢器5为微电流阻垢器、电磁阻垢器或电子阻垢器。优选地，所述物理阻垢器选用现有的微电流阻垢器来实现，即采用微电流阻垢器来对除垢后的水进一步阻垢，控制微电流阻垢器稳态电流50微安，流速1～2m/s，pH 3.0～10.0。

作为具体实施例，所述管道式电化学防腐器6管道内部固定连接的活泼金属为镁合金、铝合金或锌合金；优先选择锌合金防腐，锌合金表面喷塑绝缘处理，锌合金两端与管道内水接触，保持管道内保护物质与锌合金在同一介质中，锌合金连接端与被保护物焊接连接。保护电流密度25-35mA/m2，安装方式参照标准GB/T16166-2013。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述系统还包括用于回收利用碳酸钙盐垢物的温泉泥活化池7，所述温泉泥活化池7通过管道与诱导结晶器3和过滤器4的垢物出口连接，经过诱导结晶及过滤后得到的碳酸盐温泉泥进入温泉泥活化池7，在活化池中添加有机活化物质如植物精华液、藻类有机精华液及矿物盐进行活化处理，混合后变成具有活性的温泉泥，通过附加微磁、微电场增强活性，得到的活性温泉泥可作为原料生产温泉泥相关产品，活化时间1～2天。本实施例通过收集析出的碳酸盐垢物，通过温泉泥活化池7形成微纳米碳酸钙型温泉泥，经活化后可回用形成温泉泥相关产品，实现了垢物资源化利用，近零污染物排放，达到节能环保的效果。

为了更好理解本申请提供的硫酸盐泉阻垢防腐系统，以下将结合具体实施方式进行详细说明。

取某硫酸盐泉温泉原水，其中硫酸根离子浓度41.64mmol/l，钙离子浓度550mg/l，碳酸盐浓度15mg/l，锶离子浓度12mg/l，镁离子浓度120mg/l，偏硅酸浓度42mg/l。用碳酸钠作为钙镁去除药剂，在处理设备后端增加换热器8，换热器8内部通过铜管换热，用试片检测水质腐蚀及结垢情况，详细工艺流程请参考图1所示。

硫酸钙溶解趋势判定：S＝84.12mmol/l>硫酸根离子浓度41.64mmol/l，据此判定为不结垢。

阻垢案例

通过加碳酸钠去除钙离子，然后通过过滤器去除碳酸钙垢，最后通过微电流阻垢器强化阻垢。

除垢前后水质比较如下：

项目	钙mg/l	镁mg/l	锶mg/l	硫酸根mg/l	碳酸根mg/l	偏硅酸mg/l
							原水	550	120	12	2000	15	42
部分除垢	220	80	10	2000	85	42
							完全除垢	<10	<10	8	2000	150	42

通过除垢前后水质比较可知，除垢后钙离子浓度降到了要求的浓度200～300mg/l，镁离子降到了80mg/l以下，通过添加碳酸钠完全除垢后钙镁离子均降到10mg/l以下，钙离子被去除，因此不会产生硫酸钙镁沉淀。温泉水中有益离子锶、偏硅酸及硫酸根等无较大变化，因而能在不破坏温泉水有益离子情况下解决温泉水硫酸钙镁结垢问题。而且发明人通过除钙前后管道对比可知，提前除钙后管道无结垢现象，无处理的管道有明显的黄垢，说明提前去除钙离子能阻垢。

防腐案例

将管道式电化学防腐器与温泉处理设备串联，通过泵使硫酸盐温泉水通过电化学防腐器再进入处理设备，并一直循环，在设备内用碳钢试片测试防腐效果。得出在电化学防腐器下设备内水质清澈，碳钢试片表面洁净无腐蚀；无电化学防腐时设备内水浑浊，试片变黑，有明显的腐蚀现象，由此说明管道式电化学防腐器能防止硫酸盐泉对管道及设备内部的腐蚀。

通过图2可以看出无防腐措施时碳钢腐蚀速度在1.4mm/a以上，在电化学防腐器作用下，试片腐蚀速度降到0.2mm/a以下。

图3显示电化学防腐器分别使用镁合金和锌合金防腐时，镁合金电位波动频繁，防腐效果不稳定，镁合金防腐电位比锌合金电位更低，说明锌合金防腐更适合用于硫酸盐泉防腐。

防垢防腐案例

先通过碳酸钠强化去除钙离子，再通过微电流阻垢，然后通过管道式电化学防腐器后进入温泉处理设备内，在温泉处理设备内用碳钢试片测试阻垢及防腐效果。

碳钢试片变化图请参考图4所示，通过图4可以看出有阻垢及防腐情况时试片重量不变，而无阻垢或无防腐时试片重量有明显变化，说明硫酸盐泉阻垢防腐工艺在硫酸盐泉阻垢及防腐应用时有效果。

温泉泥处理案例

将过滤后的碳酸钙沉淀置于活化池，通过离子调节和浓缩5倍的原温泉水浸泡1天后再经过干燥得到超微温泉结晶粉，超微温泉结晶粉成分分析如下：

项目	含量
		碳酸钙	66％
碳酸镁	17％
		锶	0.6％
偏硅酸	1.3％
		铁	0.5％
锌	0.3％
		钠	7.2％
硫酸盐	6.8％
		其它离子	0.3％

通过分析发现，温泉结晶粉的比例与原温泉水中矿物离子占比相近，用水稀释后形成温泉泥可用于温泉泥浴或形成温泉泥相关产品。

结论：

通过上述案例验证，用碳酸钠能强化硫酸盐泉中钙离子析出形成碳酸钙沉淀，钙离子去除率最高可达到99％以上；

通过硫酸盐泉阻垢防腐系统处理后能阻止硫酸盐泉结垢及腐蚀且对原温泉水质中除钙镁离子以外的有益离子无明显影响；

通过管道式电化学防腐器能使硫酸盐泉的腐蚀速率由1.4mm/a降到0.2mm/a以下，锌合金防腐效果优于镁合金防腐；

形成的垢物经温泉水浸泡和离子调节后可形成超微温泉结晶粉，可加水稀释形成温泉泥用于温泉泥浴或形成温泉泥相关产品。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，包括管道混合器、智能加药器、诱导结晶器、过滤器、物理阻垢器和电化学防腐器，所述管道混合器安装在进水管上使添加的除钙镁离子药剂与温泉水充分混合；所述智能加药器的药箱顶端安放有变频计量泵，所述变频计量泵的出口通过管道与管道混合器的加药口连接；所述诱导结晶器与管道混合器的出水口连接，所述诱导结晶器的内部设有微孔滤板，所述微孔滤板上装填有诱导碳酸钙垢结晶析出的诱垢剂；所述过滤器与诱导结晶器的出水口连接，所述过滤器内部设有将析出垢物过滤去除的过滤网；所述物理阻垢器与过滤器的出水口连接，所述物理阻垢器用于对除垢后的水进一步阻垢并为了保持温泉水的活性保留了部分钙离子；所述电化学防腐器与物理阻垢器的出水口连接，所述电化学防腐器为管道式电化学防腐器，所述管道式电化学防腐器的管道内部固定连接有作为阳极防止管道腐蚀的活泼金属。

2.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述智能加药器的药箱中间设置有搅拌装置及加药口，所述智能加药器的药箱正面设有智能控制柜，所述智能控制柜里面配置有PLC控制器和钙镁离子在线监测仪，所述钙镁离子在线监测仪的探头设置在过滤器的出水口管道上，所述PLC控制器与钙镁离子在线监测仪和变频计量泵电连接。

3.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述诱导结晶器的过滤设备内装填有高度为1～1.5米的诱垢剂，所述诱垢剂为木质生物滤料或负电性纳米诱垢剂。

4.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述过滤器内部顺序设有粗细两道过滤网，所述粗过滤网选用不锈钢网，过滤精度为100～500微米，所述细过滤网选用楔形滤网，过滤精度为10～50微米。

5.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述物理阻垢器为微电流阻垢器、电磁阻垢器或电子阻垢器。

6.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述管道式电化学防腐器管道内部固定连接的活泼金属为镁合金、铝合金或锌合金。

7.根据权利要求1所述的硫酸盐泉阻垢防腐系统，其特征在于，所述系统还包括用于回收利用碳酸钙盐垢物的温泉泥活化池，所述温泉泥活化池通过管道与诱导结晶器和过滤器的垢物出口连接。