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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Umweltschutzausrüstung und betrifft eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung, also eine elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zum hocheffizienten Vorentfernen von Kesselsteinionen in Wasser, die besonders für den hohen Gehalt an Calciumionen und Magnesiumionen geeignet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Viele Bereiche der Industrie sind auf zirkulierendes Wasser angewiesen. Das zirkulierende Wasser ist während des Wärmeaustauschs für die Bildung von Kesselstein anfällig. Kesselstein ist eine Substanz mit sehr schlechter Wärmeleitfähigkeit. Das Vorhandensein von Kesselstein reduziert stark die Wärmeübertragungseffizienz von Wärmeaustauschgeräten, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch, einem großen Energieverbrauch und einer Umweltverschmutzung führt. Das Bilden von Kesselstein wird auch von Korrosion begleitet, die die Lebensdauer der Ausrüstung verkürzt und sogar zu Explosionen und somit zu Sicherheitsunfällen führen kann. Das Vorhandensein von Kesselstein hat Unternehmen stark geplagt und die Arbeit zum Entfernen von Kesselstein ist kompliziert und umständlich. Dazu ist notwendig, Ausrüstung und Rohre zu demontieren und auch die Produktion zu stoppen, und dadurch werden auch viel Arbeitskosten verbraucht.
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Gegenwärtig umfassen die bestehenden Entkalkungsverfahren hauptsächlich Wasservorbehandlungsverfahren, physikalische Verfahren, chemische Verfahren usw. Dabei kann das Wasservorbehandlungsverfahren die Kesselsteinionen in dem ausgegebenen Wasser im Voraus mittels einer Ionenaustauschvorrichtung ersetzen, aber die Ausrüstung benötigt regelmäßige Auswechslung des Austauschmediums und die Arbeitseffizienz ist instabil. Das physikalische Verfahren verwendet häufig elektromagnetische oder starkmagnetische Behandlungsmethoden, um zu verhindern, dass sich Kesselsteinionen in Wasser binden und somit Kesselstein gebildet wird, aber gemäß dem Marktfeedback sei das Ergebnis der Kesselsteinvermeidung und -entfernung nicht ausreichend. Das chemische Verfahren dient hauptsächlich dazu, dem zirkulierenden Wasser Chemikalien hinzuzufügen, um die Bildung von Kesselstein zu verhindern. Dieses Verfahren ist zu aufwendig und verursacht leicht eine sekundäre Verschmutzung.
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Mit der breiten Anwendung der elektrochemischen Behandlungstechnologie auf verschiedenen Gebieten hat sich die elektrochemische Behandlungstechnologie zur Wassersteinvermeidung allmählich entwickelt und viele Arten von elektrochemischen Vorrichtungen zur Wassersteinvermeidung, die offensichtliche Entkalkungsergebnisse liefern, werden zur Verfügung gestellt. Aber das Ergebnis kann die Erwartung nicht erfüllen. Der Grund dafür ist, dass bestehende elektrochemische Vorrichtungen zur Wassersteinvermeidung eine zu geringe Behandlungskapazität aufweisen, wobei eine große Schwankung zu erwarten ist und eine große Bodenfläche eingenommen wird, wenn mehrere Vorrichtungen in Kombination verwendet werden, was zu unzureichender Anwendbarkeit führt. Auf dieser Grundlage ist es dringend notwendig, eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung zu entwickeln und herzustellen, um die Stabilität und die Effizienz der Kesselsteinvermeidung zu verbessern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Lösen der vorstehenden Probleme eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung zu offenbaren. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die folgende Ausgestaltung:
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Eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung umfasst einen geschlossenen Kastenkörper, in dessen Längenrichtung eine Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, eine Anodenplatte, eine Kathodenplatte und ein Schaber angeordnet sind, wobei der Schaber an einem Schaberträger, die Anodenplatte an der Anodenpositionierungs-Verbindungswelle und die Kathodenplatte an einer Zentralwelle befestigt ist, wobei die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, der Schaberträger und die Zentralwelle an dem geschlossenen Kastenkörper befestigt sind, wobei in der Breitenrichtung des geschlossenen Kastenkörpers an einer Seite ein Wassereinlass und an der anderen Seite ein Wasserauslass und eine Schmutzablassöffnung ausgebildet sind, wobei die Oberseite des geschlossenen Kastenkörpers mit einem Gasauslassloch versehen ist.
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Ferner ist vorgesehen, wobei die Anodenplatte eine linke Anodenplattenhälfte und eine rechte Anodenplattenhälfte umfasst, die die gleiche Struktur aufweisen und symmetrisch angeordnet sind, wobei die Anodenplatte u.a. halbkreisförmig oder rechteckig ausgebildet ist, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, wobei in der Mitte einer der rechten Anodenplattenhälfte zugewandten Seite der linken Anodenplattenhälfte eine halbkreisförmige Nut vorgesehen ist, die zum Hindurchführen durch die Zentralwelle dient und der Position der Zentralwelle entspricht, wobei an der Anodenplatte zwei Durchbrüche vorgesehen sind, die übereinander und symmetrisch angeordnet sind, wobei die Durchbrüche zum Hindurchführen durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle dienen und der Position der Anodenpositionierungs-Verbindungswelle entsprechen, und wobei die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle in einer Anzahl von vier bereitgestellt wird. Die vier Löcher dienen zum Hindurchführen durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, um die genaue Positionierung der Anode zu erleichtern und ferner die Anode zu unterstützen. Zwei symmetrisch angeordnete Nuten dienen zum Hindurchführen durch die Zentralachse.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Zentralwelle in einer Anzahl von eins bereitgestellt wird und in der Mitte der Kathodenplatte ein Durchgangsloch vorgesehen ist, das zum Hindurchführen durch die der Zentralwelle dient, wobei das Durchgangsloch der Position der Zentralwelle entspricht.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, der Schaberträger und die Zentralwelle durch einen äußeren Bolzen an dem geschlossenen Kastenkörper befestigt sind.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass das Substrat der Anodenplatte eine Titanplatte ist und der zentrale halbkreisringförmige Teil der Anodenplatte beidseitig mit Ruthenium-Iridium, Iridium-Tantalum oder Platin-Edelmetall überzogen ist.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass innerhalb des geschlossenen Kastenkörpers die Kathodenplatte und die Anodenplatte abwechselnd angeordnet und eingebaut sind. Entsprechend den Behandlungsanforderungen verschiedener Gebiete und unterschiedlicher Wasserqualitätsbedingungen können die Anzahl der Kathoden und der Anoden sowie die Größe der Vorrichtung gezielt eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass sich der Wasserauslass über dem Wassereinlass befindet, während sich die Schmutzablassöffnung unter dem Wassereinlass befindet.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die innere und die äußere Seite jeder der Kathodenplatten jeweils einem Schaber zugeordnet sind und die beiden Bauteile in engem Kontakt miteinander stehen, während bei den äußersten zwei Kathoden nur die innere Seite einem Schaber zugeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Schaber ein V-förmiger Schaber ist, der durch eine Rillenverbindung mit dem Schaberträger verbunden und über eine Rastnut an dem Schaberträger angebracht ist, wobei ein Ende des Schabers mit einem Rastverbindungsabschnitt versehen und an dem Schaberträger eine Rastverbindungsnut, die mit dem Rastverbindungsabschnitt verbunden und darauf abgestimmt ist, vorgesehen ist. Somit kann Kesselstein, der an der Innenwand der Vorrichtung anhaftet, in der Wasseraufbereitungsanlage zur Wasserkesselvermeidung effektiv entfernt werden. Ein derartiger V-förmiger Schaber ist einfach zu verwenden und somit wird Kesselstein automatisch während des Schabprozesses konzentriert.
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Arbeitsprinzip und vorteilhafte Auswirkung der Erfindung: Die Anodenplatte und die Kathodenplatte dienen als Hauptkörper, mit dem die Auswirkung der Vorrichtung erzielt wird. Die Anodenplatte ist als eine zentral symmetrische kreisförmige oder quadratische Struktur ausgebildet. Die Struktur ist durch eine Verbindungswelle verbunden, die gleichzeitig zur Stromführung dient, was für gute Montage- und Demontagefreundlichkeit sowie Bedienungsfreundlichkeit sorgt und das Gewicht und die Verbrauchsmaterialien der Ausrüstung reduziert. Der Schaber wird verwendet, um die an der Kathode erzeugte Kesselsteinschicht mechanisch zu entfernen, und der Schaberträger wird verwendet, um den Schaber genau zu fixieren. Die Zentralwelle wird verwendet, um alle Kathoden zu fixieren und Strom zu leiten, und die Zentralwelle treibt beim Drehen die Kathodenplatte zum Mitdrehen an. Der Wassereinlass, der Wasserauslass und die Schmutzablassöffnung dienen jeweils zur Wasserzufuhr, Wasserausgabe und Schmutzabfuhr während des Betriebs der Vorrichtung.
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Der geschlossene Kastenkörper dient als Reaktionskammer. Das zu behandelnde Wasser tritt durch den Wassereinlass in die Vorrichtung ein und tritt nach der Behandlung durch den Wasserauslass in ein nachgeschaltetes System ein. Die Schmutzablassöffnung wird verwendet, um den von der Vorrichtung erzeugten Schmutz abzulassen.
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Nach der Montage der hocheffizienten elektrochemischen Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung wird sie als Ganzes ohne besondere Anforderungen installiert. Beim Betrieb der Vorrichtung tritt das zu behandelnde Wasser durch den Wassereinlass in die Vorrichtung ein und das zu behandelnde Wasser tritt durch den Wasserauslass aus, nachdem es durch die Vorrichtung behandelt wurde. Während des Betriebs wird Gleichstrom eingespeist. Die Anodenplatte wird durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle bestromt, während die Kathodenplatte durch die Zentralwelle bestromt wird. Die Kathodenplatte dreht sich unter Antrieb von der Zentralwelle und während des Betriebs wird kontinuierlich eine Kesselsteinschicht an der Kathodenplatte erzeugt. Der Schaber steht in engem Kontakt mit der Kathodenplatte, um die erzeugte Kesselsteinschicht abzustreifen. Wasserstoff und Chlor werden während des Elektrolyseprozesses erzeugt und durch einen Gasauslass an der Oberseite des geschlossenen Kastenkörpers abgeführt.
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Nach normaler Einleitung und Ausgabe von Wasser in bzw. aus dem Inneren der Vorrichtung wird Gleichstrom eingespeist und ein externer Motor treibt die Zentralwelle zum langsamen und dauernden Drehen an, wobei die Drehzahl auf 4 bis 15 U/h und vorzugsweise auf 8 U/h geregelt wird. Nach Betrieb für einige Zeit wird die Schmutzablassöffnung zum Ablassen von Schmutz geöffnet. Je nach der Wasserqualität variiert der Schmutzablasszyklus und wird im Allgemeinen auf 1 bis 2 mal/Tag gesteuert. Beim Ablassen von Schmutz werden der Wassereinlass und der Wasserauslass nicht geschlossen und die Schmutzablassöffnung wird nach einer Ablassdauer von 120 s geschlossen. Die Schmutzablassöffnung ist mit einem elektrischen Kugelhahn verbunden und wird durch ein Vorrichtung-Steuerprogramm gesteuert.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Darin zeigen
- 1 eine Darstellung des Innenaufbaus der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine schematische strukturelle Darstellung einer Anodenplatte,
- 3 eine schematische strukturelle Darstellung einer Kathodenplatte,
- 4 eine schematische strukturelle Darstellung der Wasserzufuhr und der Wasserausgabe der Vorrichtung,
- 5 eine schematische strukturelle Darstellung des obersten Bereichs,
- 6 eine Draufsicht auf einen Schaber,
- 7 eine Vorderansicht des Schabers.
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Darin stehen
- 1
- für Kastenkörper
- 2
- für Anodenpositionierungs-Verbindungswelle
- 3
- für Anodenplatte
- 4
- für Kathodenplatte
- 5
- für Schaber
- 6
- für Schaberträger
- 6
- für Zentralwelle
- 8
- für Wassereinlass
- 9
- für Wasserauslass
- 10
- für Schmutzablassöffnung
- 11
- für Gasauslassloch
- 12
- für Rastverbindungsabschnitt und
- 13
- für Rastverbindungsnut.
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KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand einer konkreten Ausführungsform auf die vorliegende Erfindung nähre eingegangen. Es versteht sich, dass die folgende konkrete Ausführungsform nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dient, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
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Die Erfindung schlägt eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung vor, die Calciumionen und Magnesiumionen, die in Wasser vorhanden sind, effizient entfernen kann. Die Vorrichtung kann aufgrund ihrer hohen Behandlungseffizienz auf verschiedene Bereiche angewendet werden, in denen Calciumionen und Magnesiumionen entfernt werden müssen. Die Kathode und die Anode innerhalb der Vorrichtung sind abwechselnd angeordnet und eingebaut und die Kathode und die Anode haben eine große einander zugewandte Fläche und nehmen eine kleine Bodenfläche ein. Entsprechend den Behandlungsanforderungen verschiedener Gebiete und unterschiedlicher Wasserqualitätsbedingungen können gleichzeitig die Anzahl der Kathoden und der Anoden sowie die Größe der Vorrichtung gezielt eingestellt werden und die Anzahl der Anoden beträgt bis zu 20. Um die Auswirkung sicherzustellen, kann die hocheffiziente Vorrichtung zur Kesselsteinvermeidung auch in Kombination miteinander verwendet werden. Die Anzahl der Kathodenplatten und der Anodenplatten kann entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen ausgewählt werden. Hier wird eine hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung, die aus 10 Kathoden und 9 Anoden besteht, als Beispiel zur Erläuterung herangezogen.
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Wie sich aus den Abbildungen ergibt, dient bei einer hocheffizienten elektrochemischen Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung ein geschlossener Kastenkörper 1 als Hauptkörper, in dessen Längenrichtung eine Anodenpositionierungs-Verbindungswelle 2, eine Anodenplatte 3, eine Kathodenplatte 4 und ein Schaber 5 angeordnet sind. Alle Schaber 5 sind an einem Schaberträger 6 befestigt, während die Anodenplatte 3 an der Anodenpositionierungs-Verbindungswelle 2 und die Kathodenplatte 4 an einer Zentralwelle 7 befestigt ist. Innerhalb des geschlossenen Kastenkörpers 1 sind die Kathodenplatte 4 und die Anodenplatte 3 abwechselnd angeordnet und eingebaut. Entsprechend den Behandlungsanforderungen verschiedener Gebiete und unterschiedlicher Wasserqualitätsbedingungen können die Anzahl der Kathoden und der Anoden sowie die Größe der Vorrichtung gezielt eingestellt werden. In der Breitenrichtung des geschlossenen Kastenkörpers 1 sind an einer Seite ein Wassereinlass 8 und an der anderen Seite ein Wasserauslass 9 und eine Schmutzablassöffnung 10 ausgebildet. De Oberseite des geschlossenen Kastenkörpers 1 ist mit einem Gasauslassloch 11 versehen. Die innere und die äußere Seite jeder der Kathodenplatten 4 sind jeweils einem Schaber 5 zugeordnet und die beiden Bauteile stehen in engem Kontakt miteinander, während bei den äußersten zwei Kathoden nur die innere Seite einem Schaber 5 zugeordnet ist. Die Anodenplatte 3 umfasst eine linke Anodenplattenhälfte und eine rechte Anodenplattenhälfte, die die gleiche Struktur aufweisen und symmetrisch angeordnet sind. Die Anodenplatte ist u.a. halbkreisförmig oder rechteckig ausgebildet, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein. In der Mitte einer der rechten Anodenplattenhälfte zugewandten Seite der linken Anodenplattenhälfte ist eine halbkreisförmige Nut vorgesehen, die zum Hindurchführen durch die Zentralwelle 7 dient und der Position der Zentralwelle 7 entspricht. An der Anodenplatte sind zwei Durchbrüche vorgesehen, die übereinander und symmetrisch angeordnet sind. Die Durchbrüche dienen zum Hindurchführen durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle und entsprechen der Position der Anodenpositionierungs-Verbindungswelle 2. Die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle wird in einer Anzahl von vier bereitgestellt. Die vier Löcher dienen zum Hindurchführen durch die Anodenverbindungswelle, um die genaue Positionierung der Anode zu erleichtern und ferner die Anode zu unterstützen. Zwei symmetrisch angeordnete Nuten dienen zum Hindurchführen durch die Zentralachse 7. Die Zentralwelle 7 wird in einer Anzahl von eins bereitgestellt und in der Mitte der Kathodenplatte 4 ist ein Durchgangsloch vorgesehen, das zum Hindurchführen durch die der Zentralwelle 7 dient, wobei das Durchgangsloch der Position der Zentralwelle 7 entspricht.
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Der geschlossene Kastenkörper dient als Reaktionskammer. Das zu behandelnde Wasser tritt durch den Wassereinlass in die Vorrichtung ein und tritt nach der Behandlung durch den Wasserauslass in ein nachgeschaltetes System ein. Die Schmutzablassöffnung wird verwendet, um den von der Vorrichtung erzeugten Schmutz abzulassen. Die vier Löcher an der Anodenplatte dienen zum Hindurchführen durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, um die genaue Positionierung der Anode zu erleichtern und ferner die Anode zu unterstützen. Die Anodenplatte und die Kathodenplatte dienen als Hauptkörper, mit dem die Auswirkung der Vorrichtung erzielt wird. Die Anodenplatte ist als eine zentral symmetrische kreisförmige oder quadratische Struktur ausgebildet. Die Struktur ist durch eine Verbindungswelle verbunden, die gleichzeitig zur Stromführung dient, was für gute Montage- und Demontagefreundlichkeit sowie Bedienungsfreundlichkeit sorgt und das Gewicht und die Verbrauchsmaterialien der Ausrüstung reduziert. Der Schaber wird verwendet, um die an der Kathode erzeugte Kesselsteinschicht mechanisch zu entfernen, und der Schaberträger wird verwendet, um den Schaber genau zu fixieren. Die Zentralwelle wird verwendet, um alle Kathoden zu fixieren und Strom zu leiten, und die Zentralwelle 7 treibt beim Drehen die Kathodenplatte zum Mitdrehen an. Der Wassereinlass, der Wasserauslass und die Schmutzablassöffnung dienen jeweils zur Wasserzufuhr, Wasserausgabe und Schmutzabfuhr während des Betriebs der Vorrichtung.
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Nach der Montage der hocheffizienten elektrochemischen Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung wird sie als Ganzes ohne besondere Anforderungen installiert. Beim Betrieb der Vorrichtung tritt das zu behandelnde Wasser durch den Wassereinlass in die Vorrichtung ein und das zu behandelnde Wasser tritt durch den Wasserauslass aus, nachdem es durch die Vorrichtung behandelt wurde. Während des Betriebs wird Gleichstrom eingespeist. Die Anodenplatte wird durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle bestromt, während die Kathodenplatte durch die Zentralwelle bestromt wird. Die Kathodenplatte dreht sich unter Antrieb von der Zentralwelle und während des Betriebs wird kontinuierlich eine Kesselsteinschicht an der Kathodenplatte erzeugt. Der Schaber steht in engem Kontakt mit der Kathodenplatte, um die erzeugte Kesselsteinschicht abzustreifen. Wasserstoff und Chlor werden während des Elektrolyseprozesses erzeugt und durch einen Gasauslass an der Oberseite des geschlossenen Kastenkörpers abgeführt. Die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle, der Schaberträger und die Zentralwelle sind durch einen äußeren Bolzen an dem geschlossenen Kastenkörper befestigt.
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Nach normaler Einleitung und Ausgabe von Wasser in bzw. aus dem Inneren der Vorrichtung wird Gleichstrom eingespeist und ein externer Motor treibt die Zentralwelle zum langsamen und dauernden Drehen an, wobei die Drehzahl auf 4 bis 15 U/h und vorzugsweise auf 8 U/h geregelt wird. Nach Betrieb für einige Zeit wird die Schmutzablassöffnung zum Ablassen von Schmutz geöffnet. Je nach der Wasserqualität variiert der Schmutzablasszyklus und wird im Allgemeinen auf 1 bis 2 mal/Tag gesteuert. Beim Ablassen von Schmutz werden der Wassereinlass und der Wasserauslass nicht geschlossen und die Schmutzablassöffnung wird nach einer Ablassdauer von 120 s geschlossen. Die Schmutzablassöffnung ist mit einem elektrischen Kugelhahn verbunden und wird durch ein Vorrichtung-Steuerprogramm gesteuert.
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Dabei sind die Anode und die Kathode zentral symmetrische Strukturen und können auch ausgehöhlt sein, ohne auf die oben beschriebene Struktur beschränkt zu sein.
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Erstes Ausführungsbeispiel:
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Wie in den Abbildungen gezeigt, hat der geschlossene Eisen-Kastenkörper 1 eine Größe von L * W * H = 1200 mm * 1000 mm * 1100 mm und besteht aus sechs Platten, die jeweils vorne, hinten, links, rechts, oben und unten angeordnet sind. Das Hauptmaterial ist Q235B-Kohlenstoffstahl und die Dicke der Kohlenstoffstahlplatte beträgt 6,5 mm. Die Außenseite des geschlossenen Kastenkörpers wird einer Korrosionsschutzbehandlung unterzogen, indem er geschliffen und poliert, sandgestrahlt, grundiert und lackiert wird. Das Innere des geschlossenen Kastenkörpers wird isoliert und eine 3 mm PE-Platte ist fest an der Innenseite des geschlossenen Kastenkörpers befestigt, um Wasser von dem Stahl zu isolieren.
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Die Anodenpositionierungs-Verbindungswellen 2 werden insgesamt in einer Anzahl von vier bereitgestellt, sind übereinander angeordnet und weisen eine Gesamtlänge von 1400 mm auf. Sie sind als massive runde Welle ausgebildet, haben einen Außendurchmesser von 15 mm und bestehen aus Edelstahl 316. Die beiden Enden der Welle sind mit einem Außengewinde versehen und die Länge des Gewindeabschnitts beträgt 100 mm, um die Welle an dem geschlossenen Kastenkörper 1 zu befestigen und gleichzeitig das Bestromen zu erleichtern.
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Die Anodenplatte 3 ist z. B. kreisförmig ausgebildet. Die Anodenplatte ist eine zentral symmetrische Struktur. Eine Gruppe von Anodenplatten umfasst zwei halbkreisförmige Strukturen. Der Radius des zentralen Lochs beträgt 50 mm, während der Radius der kreisförmigen Beschichtung 250 mm beträgt. Die beiden Kreise sind konzentrisch. An jedem der halbkreisförmigen Bauteile sind jeweils zwei Löcher ausgebildet, die mit einem Innengewinde versehen sind. Jedes der runden Löcher hat einen Radius von 7,5 mm und der Abstand zwischen der Mitte des Lochs und der bogenförmigen Kante beträgt 37,5 mm. Der Abstand zwischen der Mitte der beiden Löcher und der Durchmesserposition beträgt 37,5 mm. Das Substrat der Anodenplatte 3 ist eine Titanplatte mit einer Dicke von 3 mm. Der zentrale kreisringförmige Teil ist beidseitig mit Ruthenium-Iridium, Iridium-Tantalum oder Platin-Edelmetall überzogen. Die Beschichtungsdicke beträgt 0,2 bis 5 µm.
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Die Kathodenplatte 4 ist als eine kreisförmige Platte ausgebildet, in deren Mitte ein rundes Loch mit einem Radius von 45 mm ausgebildet ist. Der Radius des kreisförmigen Plattenabschnitts beträgt 250 mm und die beiden Kreise sind konzentrisch. Das Substrat ist Edelstahl 316 oder hochmanganhaltiger Stahl, die Oberfläche ist poliert und die Dicke beträgt 3 mm.
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Der Schaber 5 ist an dem Schaberträger 6 befestigt und plättchenförmig ausgebildet. Er hat eine Dicke von 1 mm, eine Breite von 10 mm und eine Länge von 290 mm und besteht aus Edelstahl 316 oder hochmanganhaltigem Stahl. Die inneren und die äußeren Seite jeder der Kathodenplatte 4 sind jeweils einem Schaber 5 zugeordnet, der eng an der benachbarten Elektrodenplatte anliegt, was für die Entfernung von Kesselstein vorteilhaft ist. Bei den zwei äußersten Kathoden ist nur die innere Seite einem Schaber zugeordnet.
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Wie sich aus 6 bis 7 ergibt, ist der Schaber ein V-förmiger Schaber, dessen unteres Ende durch eine Rillenverbindung mit dem Schaberträger verbunden und über eine Rastnut an dem Schaberträger angebracht ist. Ein Ende des Schabers ist mit einem Rastverbindungsabschnitt 12 versehen und an dem Schaberträger ist eine Rastverbindungsnut 13, die mit dem Rastverbindungsabschnitt verbunden und darauf abgestimmt ist, vorgesehen. Somit kann Kesselstein, der an der Innenwand der Vorrichtung anhaftet, in der Wasseraufbereitungsanlage zur Wasserkesselvermeidung effektiv entfernt werden. Ein derartiger V-förmiger Schaber ist einfach zu verwenden und somit wird Kesselstein automatisch während des Schabprozesses konzentriert. Der Schaber ist gruppenweise in einer Reihe angeordnet und eine Reihe umfasst mehrere Gruppen, wodurch die Demontage und die Auswechslung erleichtert werden und eine Verformung weitgehend verhindert wird.
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Der Schaberträgers 6 ist an seinem Mittelpunkt 685 mm von der Bodenplatte beabstandet und hat eine Gesamtlänge von 1350 mm. Der Träger ist als massive runde Welle ausgebildet, hat einen Außendurchmesser von 30 mm und besteht aus Edelstahl 316. Die beiden Enden der Welle sind mit einem Außengewinde versehen und die Länge des Gewindeabschnitts beträgt 75mm, um die Welle an dem geschlossenen Kastenkörper 1 zu befestigen. An einer 685 mm von der Bodenplatte beabstandeten Stelle der Mittellinie des geschlossenen Kastenkörpers 1 in der Breitenrichtung ist jeweils ein Loch mit einem Radius von 15 mm an beiden Enden ausgebildet.
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Die Zentralwelle 7 ist an ihrem Mittelpunkt 350 mm von der Bodenplatte beabstandet und hat eine Gesamtlänge von 1600 mm. Sie ist als massive runde Welle ausgebildet, hat einen Außendurchmesser von 90 mm und besteht aus Edelstahl 316. Die Welle soll poliert werden. Die beiden Enden der Welle sind mit einem Außengewinde versehen und die Länge des Gewindeabschnitts beträgt 200 mm, um die Welle an dem geschlossenen Kastenkörper 1 zu befestigen. An einer 350 mm von der Bodenplatte beabstandeten Stelle der Mittellinie des geschlossenen Kastenkörpers 1 in der Breitenrichtung ist jeweils ein Loch mit einem Radius von 45 mm an beiden Enden ausgebildet.
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Der Wassereinlass 8 hat eine Größe von DN150 und die Mitte des Lochs ist an einer 550 mm von der Bodenplatte beabstandeten Stelle an der Mittellinie in der Längenrichtung angeordnet. Der Wassereinlass ist mit einem 316-Edelstahlrohr mit einer Länge von 750 mm verbunden, der Innendurchmesser des Stahlrohrs beträgt 150 mm und das äußere Ende des Stahlrohrs ist mit einem Flansch von DN150 verschweißt.
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Der Wasserauslass 9 hat eine Größe von DN300 und die Mitte des Lochs ist an einer 750 mm von der Bodenplatte beabstandeten Stelle an der Mittellinie in der Längenrichtung angeordnet. Der Wasserauslass ist mit einem 316-Edelstahlrohr mit einer Länge von 100 mm verbunden, der Innendurchmesser des Stahlrohrs beträgt 300 mm und das äußere Ende des Stahlrohrs ist mit einem Flansch von DN300 verschweißt.
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Die Schmutzablassöffnung 10 hat eine Größe von DN100 und die Mitte des Lochs ist an einer 6 mm von der Bodenplatte beabstandeten Stelle an der Mittellinie in der Längenrichtung angeordnet. Die Schmutzablassöffnung ist mit einem 316-Edelstahlrohr mit einer Länge von 50 mm verbunden, der Innendurchmesser des Stahlrohrs beträgt 100 mm und das äußere Ende des Stahlrohrs ist mit einem Flansch von DN100 verschweißt.
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Das Gasauslassloch 11 wird in einer Anzahl von fünf bereitgestellt. Jedes der Löcher ist rechteckig ausgebildet und hat eine Größe von 900 mm * 50 mm. Die Mitte eines Lochs befindet sich genau in der Mitte des oberen Endes, während die anderen vier Löcher auf diese Weise hintereinander angeordnet. Je zwei Löcher sind jeweils 100 mm beabstandet.
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Der Abstand zwischen der Anodenplatte 3 und der Kathodenplatte 4 beträgt 50 mm. Die Vorrichtung arbeitet bei Atmosphärendruck, so dass am oberen Ende ein Gasauslassloch ausgebildet ist. Die tiefste Stelle des Wasserauslasses 9 ist die höchste Stelle der Elektrode, womit die Arbeitsstabilität der Elektrode besser gewährleistet wird.
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Das Mittelloch der Kathodenplatte 4 ist hinsichtlich der Größe auf die Zentralwelle 7 abgestimmt und eine enge Verbindung kann durch eine Keilnutverbindung erreicht werden. Beide Bauteile bestehen aus Edelstahl 316. Beim Bestromen muss allein die Kathode mit der Zentralwelle 7 verbunden werden. Um das Wickeln von Draht zu vermeiden, wird Strom durch eine Hülse geleitet, und die Zentralwelle 7 dreht sich, während sich die Hülse nicht dreht, womit Strom geleitet wird. Die Anodenplatte 5 ist durch die Anodenpositionierungs-Verbindungswelle 8 fixiert und konkret durch parallele Verdrahtung verdrahtet.
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Die Kathode und die Anode der hocheffizienten elektrochemischen Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung sind eng angeordnet und einander zugewandt verteilt, so dass der Widerstand kleiner wird, was die Stabilität der Stromverteilung sicherstellt und schließlich die Behandlungseffizienz maximiert. Während des Betriebs beträgt die Steuerspannung 12 bis 24 V und der Auslegungsstrom 600 bis 800 A. Der tatsächliche Strom hängt von der Wasserströmungsgeschwindigkeit, der Leitfähigkeit des Wassers und der Temperatur ab. Wenn die Vorrichtung in einem industriellen zirkulierenden Kühlwassersystem angewendet wird, können mit hohem Strom nicht nur Calciumionen und Magnesiumionen effizient entfernt, sondern auch zahlreiche starke Oxide wie Ozon, Sauerstoffradikale, Hydroxylradikale und Wasserstoffperoxid konzentriert werden, um Keim- und Algenabtötungsfunktion sowie Korrosionsinhibierungsfunktion zu erreichen.
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Gegenüber elektrochemischer Vorrichtung zur Kesselsteinvermeidung der gleichen Art wird mit der Vorrichtung neben erhöhter Arbeitseffizienz das relative Volumen der Anlage verringert und die Abwassermenge reduziert. Um das Behandlungsergebnis des zu behandelnden Wassers nach dem Eintritt in die Vorrichtung durch den Wassereinlass 8 sicherzustellen, ist der geschlossene Kastenkörper hier relativ groß ausgelegt und an beiden Enden in der Breitenrichtung wird jeweils ein Freiraum von 243,5 mm eingehalten, um die Wasserströmungsgeschwindigkeit zu verringern, wodurch das Behandlungsergebnis der Anlage sichergestellt wird.
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Das Arbeitsprinzip der hocheffizienten elektrochemischen Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung umfasst Folgendes:
- 1) Nach Eintreten des zu behandelnden Wassers in den geschlossene Kastenkörper tritt eine elektrochemische Reaktion auf und eine große Menge an Hydroxidionen wird in der Nähe der Kathodenplatte erzeugt, so dass der Bereich eine stark alkalische Umgebung bildet (pH beträgt etwa 10), so dass Ionen, die für die Bildung von Kesselstein anfällig sind, im Voraus Kesselstein bilden und an der Kathodenplatte anhaften. Die wichtigen chemischen Reaktionsgleichungen lauten wie folgt:
2H2O+2e- → H2+2OH- CO2+OH- → HCO3 -
HCO3 -+OH- → CO3 2-+H2O CO3 2-+ Ca2+ → CaCO3 ↓ (Kesselstein)
- 2) In der Nähe der Anodenplatte werden Chloridionen durch elektrochemische Reaktion in freies Chlor umgewandelt, während eine winzige Menge an Ozon, Sauerstoffradikalen, Hydroxylradikalen und Wasserstoffperoxid erzeugt wird, die alle stark oxidierend wirken, so dass in Kombination mit Strom und lokalen hohen und niedrigen (Anoden) pH-Werten das Produkt keim- und algentötend wirkt. Die wichtigen chemischen Reaktionsgleichungen lauten wie folgt:
O2+2OH- → O3+H2O+2e- 2Cl- → Cl2+2e-
Cl- → Cl0+e- 2H2O → H2O2+2H++2e-
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Konkrete Ausführung und Ausführungsergebnisse:
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Wenn die hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung in einem zirkulierenden Wassersystem angewendet wird, widerspiegelt sich das Behandlungsergebnis hauptsächlich in dem Änderungstrend von Calciumionen und Chloridionen im zirkulierenden Wasser in einem bestimmten Zyklus. Bei der Behandlung von Konzentraten in Entsalzungsanlagen, der Behandlung zur Wiederverwendung von Grauwasser, der Abwasserbehandlung und der Behandlung von Reinjektionswasser von Ölfeldern wird das Behandlungsergebnis hauptsächlich anhand des Änderungstrends von Calciumionen und Magnesiumionen während der einmaligen Behandlung angegeben. Um den Langzeitbetriebseffekt der Vorrichtung besser widerzuspiegeln, wird hier der Zustand der Vorrichtung bei der Anwendung auf ein zirkulierendes Wassersystem erläutert. Es gibt ein bestehendes industrielles zirkulierendes Kühlwassersystem mit einer Wasserkapazität von 3000 m
3, einer zirkulierenden Wassermenge von 10000 m
3/h und einem Betrieb-Konzentrationsverhältnis von 3. Nach der Verwendung einer hocheffizienter elektrochemischer Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung (9 Anoden, Ruthenium-Iridium-Anoden, Kathoden aus hochmanganhaltigem Stahl, Strom bei 600 A, Spannung bei 12V, Drehzahl bei 8 U/h) für drei Monate wird das Konzentrationsverhältnis des zirkulierenden Wassersystems stabil auf 6 gesteuert und die Calciumhärte und die Chloridionen des zirkulierenden Wassersystems werden effektiv kontrolliert.
Tabelle 1 Änderungstrend der Schlüsselionenkonzentrationen
| Position | Ursprüngliches System | Eine Woche | Zwei Wochen | Ein Monat | Drei Monate und mehr |
| Calciumhärte (mg/L) | 520 | 420 | 370 | 330 | ≤300 |
| Chloridionen (mg/L) | 400 | 350 | 320 | 300 | ≤290 |
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Eine wirksame Kontrolle der Calciumhärte kann die Neigung des Systems zur Bildung von Kesselstein verringern, die Wärmeübertragungseffizienz verbessern und die Betriebsstabilität des Systems sicherstellen. Durch Verringerung des Chloridionen-Gehalts wird die Korrosion von Rohrleitungen und Wärmetauschern erheblich verringert und die Betriebszeit des Systems verlängert.
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Vorteilhafte Auswirkungen:
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Die hocheffiziente elektrochemische Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Kesselsteinvermeidung wird hauptsächlich zur Entfernung von Calciumionen und Magnesiumionen verwendet und eignet sich besonders für die Entfernung von Calciumionen und Magnesiumionen bei der Behandlung zirkulierenden Wassers chemischer Produktion, der Behandlung zirkulierenden Wassers in Kraftwerken, der Behandlung von Konzentraten in Entsalzungsanlagen, der Behandlung zur Wiederverwendung von Grauwasser, der Abwasserbehandlung und der Behandlung von Reinjektionswasser von Ölfeldern.
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Wenn die Vorrichtung auf industrielle zirkulierende Wasserbehandlung angewendet wird, können neben der Entfernung von Calciumionen und Magnesiumionen die Wirkungen Keim- und Algenabtötung sowie Korrosionsinhibierung realisiert werden, womit das bestehende Verfahren der Zugabe von Chemikalien zur Steuerung des Betriebs von zirkulierendem Wasser vollständig ersetzt wird. Gleichzeitig kann die Vorrichtung auch das Konzentrationsverhältnis während des Betriebs des zirkulierenden Wassersystems erhöhen. Durch Erhöhung des Konzentrationsverhältnisses werden die Nachfüllwassermenge und die Abwassermenge stark reduziert, wodurch die Kosten zur Wassernachfüllung und der Abwasseraufbereitung reduziert werden. Mit der Vorrichtung wird der Betriebsmodus des bestehenden zirkulierenden Wassersystems, nämlich die Zugabe chemischer Mittel, allmählich geändert, um die Entwicklung des Behandlungsverfahrens des zirkulierenden Wassersystems in eine saubere, umweltfreundliche und energiesparende Richtung zu fördern.
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Die offenbarten technischen Mittel der vorliegenden Erfindung werden keineswegs auf die vorstehenden Offenbarung der vorstehenden Ausführungsform eingeschränkt und umfasst ferner Ausgestaltungen, die durch jegliche Kombination der vorstehenden Merkmale gebildet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet verschiedene Verbesserung und Modifikationen ohne Verlassen des Prinzips der vorliegenden Erfindung möglich sind, die ebenfalls als Schutzumfang der Erfindung betrachtet werden sollen.
