一種數碼智能除垢裝置的製作方法

2023-05-14 12:41:26 1

專利名稱：一種數碼智能除垢裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水處理中液流流經受熱面的防垢與除垢技術領域，特別涉及一種
數碼智能除垢裝置。
背景技術：
垢是一種與水的硬度密切相關的沉澱物，當硬水被加熱或蒸發時，水垢就會形成。 水垢會阻塞管道或沉澱在熱傳導表面，這在工業上危害極大，導致熱耗和阻力損失增加，設 備壽命降低甚至爆炸等更為嚴重的損失。 熱交換是熱電、供熱和化工系統中最基本的能量交換方式，常見的有汽-汽交換、 汽_水交換、水_水交換。在汽_水交換和水_水交換過程中，由於用水量和水的消耗量都 比較大，軟化水的成本過高，往往直接用未經軟化的地下水、地表水或經部分處理的工業回 用水作為循環水和補充水水源。這些水源中的離子濃度高，尤其是鈣、鎂離子濃度高，水的 硬度大，水體易被細菌、微生物汙染。當硬水被加熱或蒸發時，水垢就會形成。當導熱面溫 度大於8(TC時，水側熱傳導表面易產生硬垢，低於8(TC時易產生軟垢。水垢會阻塞管道或 沉澱在熱傳導表面，這在工業上危害極大，換熱效率只有普通金屬的20 200分之一，導致 熱耗和阻力損失增加，設備壽命降低甚至爆炸等更為嚴重的損失。 碳酸鹽硬垢的形成 水中的硬度離子主要是鈣、鎂離子，他們與碳酸根結合後形成鈣、鎂碳酸鹽，由於 這種鹽的性質比較特殊，溫度升高時其溶解度反而下降，當溫度上升到一定程度時就在熱 傳導表面和其它成垢因子形成複合沉澱物，隨時間延長沉澱物不斷加厚，便形成質地較硬 硬垢。
formula see original document page 3[0007] 軟垢的形成 管道中的軟垢主要是因為水體受到細菌和微生物的汙染，它們的粘性分泌物吸附 水中一些微粒子、懸浮物等沉澱在管道內表面，沉積物增厚形成軟垢。軟垢的增厚不但能堵 塞管道，更重要的是它的緻密層形成一道屏障造成軟垢基底部缺氧環境，細菌及微生物的 無氧代謝造成局部氫離子(H+)濃度增高，局部金屬被H+腐蝕形成點蝕，嚴重時穿孔，如果 是冷凝器換熱管穿孔，會造成冷凝水品質下降，不及時處理會造成鍋爐安全隱患。 目前防垢技術，大體可分為兩大類一是化學法，一是物理法。 1.化學法 化學法主要是離子交換、化學加藥或階段性酸洗等。化學清洗是利用某些化學 藥劑的水溶液將金屬壁上的各種沉積物以化學方法將它們溶解下來，常用化學清洗劑是 酸，鹼，螯合物等。而酸洗過程中，酸有除去金屬表面沉積物的能力，同時也對鋼鐵發生溶 解腐蝕作用，使H2從金屬鐵Fe中析出，還會使H2滲入工件基體表面，造成金屬的"氫脆"， (Fe3C+H2 — Fe+CH4 t )，從而使金屬的塑性大大降低，脆性增大。酸洗過程中還會3價鐵溶 解02的電化學腐燭，這些都導致材料遭受不同程度的破壞，(為防止這些危害，通常辦法是在酸溶液中加入少量緩蝕劑，如在鹽酸，氫氟酸中加入粗吡啶，頁氮，四甲基吡啶鑑殘等，以 減緩對金屬的腐蝕速度，但治標不治本，對金屬的腐蝕仍巨大，易壎壞設備，且環境汙染大， 非正常停車進行清洗次數多，成本高。 目前有許多工業循環水是採用化學加藥的，如加阻垢劑等，但是在低溫循環水、冷 卻水的工作溫度下，水中的微生物是極易生長的，而許多阻垢劑常常又是微生物的營養源， 所以，通常在加阻垢劑的同時，還需加入大量的殺菌劑、滅藻劑、平衡劑等等。另外化學藥劑 本身對設備、管道的腐蝕也是很嚴重的。進行階段性酸洗雖然比較簡單，但需要停設備，影 響生產，費事費力，另外，清洗的廢液對環境的汙染也是不可忽視的。 化學方法在鍋爐水處理和工業水處理中廣泛應用，有很好的防垢效果，但是其代 價也是相當大的。以鈉離子交換器為例，我國一般採用的都是鹽耗為250 500克/摩爾 的鈉離子交換器，也就是說每置換出水中20克的鈣離子或12克鎂離子就需要使用250 500克食鹽，可想而知，對地下水的汙染是多麼的嚴重。水是地球、是人類的寶貴資源。為 了防止汙染地下水，美國已經禁止使用鈉離子交換器。在此之前美國先是限制使用鈉離子 交換器，規定鹽耗超過110克/摩爾的納離子交換器不允許使用，後又規定鹽耗超過90克 /摩爾的鈉離子交換器不允許使用，最終是禁止使用鈉離子交換器。總之，在越來越重視環 保、強調可持續發展的今天，化學除垢表現出越來越明顯的局限性。 2.物理法 物理法除垢、防垢過去常見的一般有電磁、永磁、強磁、高頻、靜電等多種形式的 除垢儀，俗稱電子水或電子除垢。人們對電子除垢的研究到目前為止已經經歷了半個世紀， 電子除垢几上幾下，除垢效果眾說紛紜，常常是此地有效果，彼處就可能沒有效果，剛裝上 的時候效果好，用一段時間，效果就不明顯了，這也就是為什麼儘管化學除垢存在這樣或那 樣的問題，但目前還必須大量使用的關鍵所在。

發明內容本實用新型針對現有技術的不足而提出了一種數碼智能除垢裝置。 —種數碼智能除垢裝置，其特徵在於，該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端 管路上，外部以不鏽鋼管1為骨架，內部由特種合金板2製成網格狀安裝在不鏽鋼管1腔體 內，納米發生層3塗覆或熔融在特種合金板2上，特種合金板2之間通過焊接或機械配合方 式連接，特種合金板2與不鏽鋼管1通過焊接或機械配合方式連接。 所述特種合金板2為銀、鍶、鎂、錳、鋁、鈉、鉻中的至少三種材料製成的合金板，所 述特種合金板2至少為一種。 所述數碼智能除垢裝置橫截面處為網狀，橫截面處兩相鄰特種合金板之間間距為 3 10mm，兩相交特種合金板之間成角30° 90° 。 所述納米發生層3材料為納米銀。 所述特種合金板2和納米發生層3構成防垢除垢組合。 本實用新型的有益效果為本實用新型製造產生活性離子，利用活性離子激活成 垢因子，幹擾成垢過程，達到防垢除垢目的，可用於熱交換器、水冷壁、冷卻冷凝設備、熱水 鍋爐等裝置的防垢與除垢。本實用新型優點有 (1)高效穩定本實用新型不僅能達到除垢除鏽效果，而且長時間保持穩定。[0024] (2)安裝最簡便法蘭式連接在管路上。
(3)零維護費用一旦安裝即不用任何檢測和維護。
(4)零運行費用不用電源，無人工、藥劑、檢測等運行費用。
(5)綠色環保無二次汙染，自然環保。 (6)節水節能效果好由於結垢，管路系統熱傳導效率降低可達70%以上，系統增 加用水可高達1倍以上，能源消耗增加可達50%以上，應用數碼智能除垢裝置可使水和能 耗恢復到初始狀態。循環系統濃縮倍數增加，用水量減少。 (7)延長系統使用壽命對管路系統不僅沒有腐蝕，而且形成在內壁形成保護膜， 若管道外無腐蝕，理論上管道壽命將無限期延長。
(8)費比高在達到效果的條件下，綜合考慮節省人工、藥劑、維護、能耗、延長管 道壽命等因素，效費比比一般除垢方法高1-3倍，有的行業和項目達到5-10倍。 (9)使用壽命長，至少使用15年。
數碼智能除垢裝置的社會效益有 (1)節水使用本裝置，熱交換設備不需酸洗或其它化學清洗，疏鬆的軟垢可自行 排出，可提高循環水的濃縮倍數，減少補充水用量。還可以將軟化後的需排掉的高硬度廢水 補充到循環水系中使用，減少了排放，如發電廠冷卻系統。 (2)節能有研究表明垢的導熱係數僅為鋼鐵的1/20-1/200，當鍋爐受熱面熱管 結垢1公分可使其效率下降50%，增加燃料消耗。使用本裝置，不但除垢還防垢，只有少量 雜質可以定時排汙，熱效率幾乎沒有損失，至少節能20%左右。 (3)環保可在許多場合替代化學加藥甚至是軟化水裝置，減少化學汙染，保護生 態環境。

圖1是數碼智能除垢裝置的結構示意圖； 圖2是圖1所示的數碼智能除垢裝置的橫截面示意圖； 圖3是數碼智能除垢裝置橫向和縱向特種合金板相互垂直時的橫截面的結構示 意圖； 圖4是數碼智能除垢裝置橫向和縱向特種合金板不垂直時橫截面的結構示意圖； 圖5是數碼智能除垢裝置與管路連接示意圖； 圖中標號 1-不鏽鋼管；2-特種合金板；3-納米發生層；4-導線；5-絕緣墊片；6_螺絲；7-金 屬墊片；8-絕緣套管；9-螺帽；10-密封絕緣墊；ll-循環系統管路。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明 實施例1 —種數碼智能除垢裝置，如圖1所示，該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端 管路上，外部以不鏽鋼管1為骨架，特種合金板2為以銀、鍶、鎂、錳為材料製成的特種合金 板和以鎂、錳、鋁為材料製成的特種合金板，納米發生層3以納米銀為材料熔融在上述兩種
5特種合金板上(納米發生層3厚度為0. 5mm)，熔融了納米發生層的特種合金板之間通過焊 接或機械配合方式連接製成網格狀(上述兩種合金板交替放置)，並將網格狀合金板通過 焊接或機械配合方式安裝在不鏽鋼管1腔體內。 所述數碼智能除垢裝置橫截面示意圖如圖2所示，橫截面處為網狀，橫截面處水 平放置的互相平行的特種合金板厚度為5mm，相鄰兩板間距為9mm，與水平方向成角80°的 特種合金板厚度為4mm，相鄰兩板間距為5. 6mm(如圖4所示)。 所述特種合金板2和納米發生層3構成防垢除垢組合。 該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端管路上，如圖5所示，將上述裝置用絕 緣套管8、螺絲6、密封絕緣墊10、絕緣墊片5、金屬墊片7、螺帽9通過法蘭連接到水循環系 統入水端管路11上，並用導線4連接，導線兩端連接在除垢裝置端部與循環系統管路法蘭 連接處的螺栓上，作用是防止靜電影響除垢裝置作用(除垢裝置要求與所連接的循環系統 管路11絕緣，但不影響循環系統管路11是導通的)。 將上述裝置安裝在山西某電廠循環系統中，安裝了兩臺數碼智能除垢裝置(每臺 冷凝機安裝一臺)直徑為小700mm，循環水量為4000 5000T/h，安裝除垢裝置後即停止加 任何藥劑，安裝一個月後就將大部分垢除掉，而且所生的綠藻已大部分死亡脫落。 本裝置通過納米發生層和特種合金作用釋放活性離子(特種合金離子)，利用活 性離子激活成垢因子，幹擾成垢過程，達到防垢除垢目的，利用本裝置處理熱交換循環系統 中交換器和管路的垢，結垢因子多的循環水，安裝本裝置後，水中原來的離子種類沒有改 變，濃度可能改變如在循環系統中將軟化後需排掉的高離子濃度廢水補充到循環系統中， 處理後的水變成活性水，除垢效果非常顯著。 數碼智能除垢裝置要根據不同水質狀況定製，一般情況下除垢裝置不可通用。水 垢的產生要有一定條件，不同水體生垢條件不同，當破壞了成垢因子結垢條件時，即使成垢 因子濃度很高也不會結垢。其就是根據水質狀況配製出一種特殊合金體，當這種水質水流 以一定速度流過合金體時，合金體便會向水中釋放出一種能量激活水中成垢因子，如鈣、鎂 離子被激活後就不能與碳酸根、硫酸根結合，因此就不能形成碳酸鹽、硫酸鹽硬垢，這就防 止了垢的生成。 當能量經離子碰撞傳遞給已成垢的分子，離子鍵斷裂，離子游離出來，垢就被溶解 去除。 水分子被激活後水分子團族被打碎，水以單分子形態存在，水的滲透性加強，水分
子滲透入成垢分子間隙，產生微爆作用，加速垢的分解脫落，除垢速度加快。 在除垢過程中，根據水流量大小變化及水流速的變化自動調節釋放能量，保持除
垢效果處於最佳狀態。 實施例2 —種數碼智能除垢裝置，如圖1所示，該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端 管路上，外部以不鏽鋼管1為骨架，以鎂、鍶、鈉、鉻為材料製成特種合金板2，納米發生層3 以納米銀為材料，將納米銀材料熔融在特種合金板2上(納米發生層3厚度為0. 5mm)，熔融 了納米發生層3的特種合金板之間通過焊接或機械配合方式連接製成網格狀，並將網格狀 合金板通過焊接或機械配合方式安裝在不鏽鋼管1腔體內。 所述數碼智能除垢裝置橫截面處為網狀，橫截面處水平放置的互相平行的特種合金板厚度為3mm，相鄰兩板間距為5mm，與水平方向成角90°的特種合金板厚度為4mm，相鄰 兩板間距為7mm(如圖3所示)。 所述特種合金板2和納米發生層3構成防垢除垢組合。 將上述裝置安裝在杭州蕭山某染整廠水循環系統中(安裝方式與實施例1相同)， 在總管路上安裝了一臺數碼智能除垢裝置直徑為小350mm，循環水量為2000T/h，安裝除垢 裝置後即停止加任何藥劑。安裝三個月後檢查50個交換器的垢已全部除掉，連染缸蓋子的 垢已全部除掉，而且所生的綠藻全部死亡脫落。 實施例3 —種數碼智能除垢裝置，如圖1所示，該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端 管路上，外部以不鏽鋼管1為骨架，內部由特種合金板2製成網格狀安裝在不鏽鋼管1腔體 內，特種合金板2為鎂、鍶、鋁製成的合金板，將納米銀材料通過熔融方法製備成板狀並熔 融在特種合金板上製成納米發生層3 (納米發生層3厚度為0. 5mm)，熔融了納米發生層3的 特種合金板之間通過焊接或機械配合方式連接製成網格狀，網格狀特種合金板2與不鏽鋼 管1通過焊接或機械配合方式連接。 所述數碼智能除垢裝置橫截面處為網狀，橫截面處水平放置的互相平行的特種合 金板厚度為2mm，相鄰兩板間距為3mm，與水平方向成角60°的特種合金板厚度為2mm，相鄰 兩板間距為4mm(如圖4所示)。 所述特種合金板2和納米發生層3構成防垢除垢組合。 將上述裝置安裝在河北保定某軍工廠供熱系統中(安裝方式與實施例1相同)，在 供熱系統回水管路接近熱交換器位置安裝一臺直徑為小100mm的數碼智能除垢裝置，循環 水量為160T/h，安裝除垢裝置後即停止加任何藥劑。安裝前在供熱系統最末端打開檢查管 路(外直徑約為25mm)，管路結垢非常嚴重，安裝數碼智能除垢裝置運行到停止供熱，檢查 結果為交換器和暖氣管道的垢已全部除掉。
權利要求一種數碼智能除垢裝置，其特徵在於，該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端管路上，外部以不鏽鋼管(1)為骨架，內部由特種合金板(2)製成網格狀安裝在不鏽鋼管(1)腔體內，納米發生層(3)塗覆或熔融在特種合金板(2)上，特種合金板(2)之間通過焊接或機械配合方式連接，特種合金板(2)與不鏽鋼管(1)通過焊接或機械配合方式連接。
2. 根據權利要求1所述的一種數碼智能除垢裝置，其特徵在於，所述數碼智能除垢裝 置橫截面處為網狀，橫截面處兩相鄰特種合金板之間間距為3 lOmm，兩相交特種合金板 之間成角30。 90° 。
3. 根據權利要求l所述的一種數碼智能除垢裝置，其特徵在於，所述納米發生層(3)材 料為納米銀。
4. 根據權利要求l所述的一種數碼智能除垢裝置，其特徵在於，所述特種合金板(2)和 納米發生層(3)構成防垢除垢組合。
專利摘要本實用新型公開了屬於水處理中液流流經受熱面的防垢與除垢技術領域的一種數碼智能除垢裝置。該裝置通過法蘭連接到水循環系統入水端管路上，外部以不鏽鋼管為骨架，內部由特種合金板製成網格狀安裝在不鏽鋼管腔體內，納米發生層塗覆或熔融在特種合金板上，特種合金板之間通過焊接或機械配合方式連接，特種合金板與不鏽鋼管通過焊接或機械配合方式連接。特種合金板和納米發生層構成防垢除垢組合。本實用新型製造產生活性離子，利用活性離子激活成垢因子，幹擾成垢過程，達到防垢除垢目的，可用於熱交換器、水冷壁、冷卻冷凝設備、熱水鍋爐等裝置的防垢與除垢。
文檔編號C02F5/00GK201458837SQ20092010802
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月20日 優先權日2009年5月20日
發明者楊開平, 魯偉 申請人:北京格瑞特尼環保科技有限公司