[發(fā)明專(zhuān)利]一種數(shù)碼智能除垢裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910084700.2
• 申請(qǐng)日: 2009-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101555073A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊開(kāi)平;魯偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京格瑞特尼環(huán)保科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F5/00
• 分類(lèi)號(hào): C02F5/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 童曉琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理中液流流經(jīng)受熱面的防垢與除垢技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)碼智能除垢裝置。

背景技術(shù)

垢是一種與水的硬度密切相關(guān)的沉淀物，當(dāng)硬水被加熱或蒸發(fā)時(shí)，水垢就會(huì)形成。水垢會(huì)阻塞管道或沉淀在熱傳導(dǎo)表面，這在工業(yè)上危害極大，導(dǎo)致熱耗和阻力損失增加，設(shè)備壽命降低甚至爆炸等更為嚴(yán)重的損失。

熱交換是熱電、供熱和化工系統(tǒng)中最基本的能量交換方式，常見(jiàn)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(guò)程中，由于用水量和水的消耗量都比較大，軟化水的成本過(guò)高，往往直接用未經(jīng)軟化的地下水、地表水或經(jīng)部分處理的工業(yè)回用水作為循環(huán)水和補(bǔ)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(xì)菌、微生物污染。當(dāng)硬水被加熱或蒸發(fā)時(shí)，水垢就會(huì)形成。當(dāng)導(dǎo)熱面溫度大于80℃時(shí)，水側(cè)熱傳導(dǎo)表面易產(chǎn)生硬垢，低于80℃時(shí)易產(chǎn)生軟垢。水垢會(huì)阻塞管道或沉淀在熱傳導(dǎo)表面，這在工業(yè)上危害極大，換熱效率只有普通金屬的20～200分之一，導(dǎo)致熱耗和阻力損失增加，設(shè)備壽命降低甚至爆炸等更為嚴(yán)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(jié)合后形成鈣、鎂碳酸鹽，由于這種鹽的性質(zhì)比較特殊，溫度升高時(shí)其溶解度反而下降，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)就在熱傳導(dǎo)表面和其它成垢因子形成復(fù)合沉淀物，隨時(shí)間延長(zhǎng)沉淀物不斷加厚，便形成質(zhì)地較硬硬垢。

Ca²⁺+2HCO₃^-→CaCO₃(方解石)+H₂O+CO₂

軟垢的形成：

管道中的軟垢主要是因?yàn)樗w受到細(xì)菌和微生物的污染，它們的粘性分泌物吸附水中一些微粒子、懸浮物等沉淀在管道內(nèi)表面，沉積物增厚形成軟垢。軟垢的增厚不但能堵塞管道，更重要的是它的致密層形成一道屏障造成軟垢基底部缺氧環(huán)境，細(xì)菌及微生物的無(wú)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(diǎn)蝕，嚴(yán)重時(shí)穿孔，如果是冷凝器換熱管穿孔，會(huì)造成冷凝水品質(zhì)下降，不及時(shí)處理會(huì)造成鍋爐安全隱患。

目前防垢技術(shù)，大體可分為兩大類(lèi)：一是化學(xué)法，一是物理法。

1.化學(xué)法

化學(xué)法主要是離子交換、化學(xué)加藥或階段性酸洗等。化學(xué)清洗是利用某些化學(xué)藥劑的水溶液將金屬壁上的各種沉積物以化學(xué)方法將它們?nèi)芙庀聛?lái)，常用化學(xué)清洗劑是酸，堿，螯合物等。而酸洗過(guò)程中，酸有除去金屬表面沉積物的能力，同時(shí)也對(duì)鋼鐵發(fā)生溶解腐蝕作用，使H₂從金屬鐵Fe中析出，還會(huì)使H₂滲入工件基體表面，造成金屬的“氫脆”，(Fe₃C+H₂→Fe+CH₄↑)，從而使金屬的塑性大大降低，脆性增大。酸洗過(guò)程中還會(huì)3價(jià)鐵溶解O₂的電化學(xué)腐蝕，這些都導(dǎo)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(yè)氮，四甲基吡啶鑒殘等，以減緩對(duì)金屬的腐蝕速度，但治標(biāo)不治本，對(duì)金屬的腐蝕仍巨大，易塤壞設(shè)備，且環(huán)境污染大，非正常停車(chē)進(jìn)行清洗次數(shù)多，成本高。

目前有許多工業(yè)循環(huán)水是采用化學(xué)加藥的，如加阻垢劑等，但是在低溫循環(huán)水、冷卻水的工作溫度下，水中的微生物是極易生長(zhǎng)的，而許多阻垢劑常常又是微生物的營(yíng)養(yǎng)源，所以，通常在加阻垢劑的同時(shí)，還需加入大量的殺菌劑、滅藻劑、平衡劑等等。另外化學(xué)藥劑本身對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕也是很?chē)?yán)重的。進(jìn)行階段性酸洗雖然比較簡(jiǎn)單，但需要停設(shè)備，影響生產(chǎn)，費(fèi)事費(fèi)力，另外，清洗的廢液對(duì)環(huán)境的污染也是不可忽視的。

化學(xué)方法在鍋爐水處理和工業(yè)水處理中廣泛應(yīng)用，有很好的防垢效果，但是其代價(jià)也是相當(dāng)大的。以鈉離子交換器為例，我國(guó)一般采用的都是鹽耗為250～500克/摩爾的鈉離子交換器，也就是說(shuō)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(duì)地下水的污染是多么的嚴(yán)重。水是地球、是人類(lèi)的寶貴資源。為了防止污染地下水，美國(guó)已經(jīng)禁止使用鈉離子交換器。在此之前美國(guó)先是限制使用鈉離子交換器，規(guī)定鹽耗超過(guò)110克/摩爾的納離子交換器不允許使用，后又規(guī)定鹽耗超過(guò)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(lái)越重視環(huán)保、強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，化學(xué)除垢表現(xiàn)出越來(lái)越明顯的局限性。

2.物理法