[發明專利]剪切彈性波在線防垢除垢系統及防垢除垢方法

有效

• 申請號: 201811339860.2
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109520362B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 褚興全;褚校崧
• 申請（專利權）人: 上海興全電力技術有限公司
• 主分類號: F28F19/00
• 分類號: F28F19/00;F28G7/00;F28G15/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 朱九皋

本發明公開了一種剪切彈性波在線防垢除垢系統，包括：交流電源，整流濾波電路，逆變電路，DSP微處理系統，A/D轉換電路，換能器，諧波采樣電路，A/D轉換電路；本發明進一步提供了剪切彈性波在線防垢除垢系統的防垢除垢方法，通過A/D轉換電路送給DSP微處理系統，DSP微處理系統通過信號計算處理，找到被除垢設備的所有振動模態諧響應頻率點，控制逆變電路輸出的頻率F交流電脈沖的激勵換能器，使被除垢設備獲得最大效率的剪切彈性波，高效除垢的效果。本發明除垢防垢效率高，成本低，污染小。

技術領域

本發明屬于除垢防垢技術領域，具體涉及一種剪切彈性波在線防垢除垢系統及防垢除垢方法。

背景技術

傳熱和傳質是工藝流程過程不可缺少的過程，換熱器是用來傳熱的必備設備，換熱器是通過具有導熱優良的材料做換熱面來進行傳熱的。污垢是附著在換熱表面的那層固態或軟泥狀物質，它通常以混合物的形態存在，污垢的形成過程是換熱表面從清潔狀態到被污垢覆蓋的過程，該過程廣泛存在于工業生產流程中。污垢不僅妨礙傳熱增加增加流體流過換熱面時的阻力，嚴重妨礙設備的正常運行，并造成能源的巨大浪費和經濟損失。

長久以來，化學法防垢除垢技術被廣泛使用，并且在一定程度上頗有成效。但同時也暴露了一些問題，比如投加化學藥劑于冷卻水中，會造成受納水體的污染，增加固態廢物和產生新的污染物，在溫度適宜時還會滋生細菌和藻類；還有化學藥品和水體的針對性比較強，當水體發生變化時，需要及時改變加藥量或加藥品種，化學法對工業流程的污垢處理只是起到了緩解的作用，例如為了保持循環水的良好的狀態需要定期排污，及補充大量的新水。

物理方法除垢防垢技術應運而生，其原理是通過電場、磁場、聲場、電化學等技術，對循環水施加一定的能量，通過促進垢在水體中結晶或者使垢在形成的最初階段就被瓦解來抑制垢的形成，能夠在線處理，不產生化學廢液。具有輕微的防腐、溶垢和殺菌滅藻效果。該物理方法除垢防垢技術的缺點：處理效果和水質有關，對于硬水效果不明顯、有失效問題、有時產生垢下腐蝕，應用環境溫度有嚴格限制，不能用在相變環境下，另外對泥沙、生物黏泥等軟垢也不具有除垢效果。僅用于低硬度的循環水水系統，不能用于硬度高（例如污水蒸發系統）的水系統，對于換熱器或管道的結疤、積碳、積灰、閥門卡死等問題更是無能為力。

在線安裝的外置式短脈沖超聲波防垢除垢技術：其工作原理是通過安裝在換熱器外部的超聲波換能器將功率超聲波能量傳遞到換熱壁面上，并產生一系列的物理效應，其中最重要是剪切效應，由于功率超聲波能量在金屬中的傳遞距離相比在空氣中和液體中衰減小，該技術首先是前蘇聯用在艦船鍋爐上的一種在線防垢除垢技術。由于艦船鍋爐一般都是蒸汽鍋爐，鍋爐的換熱管彈性較好，鍋爐水都經過處理的，結垢程度不是非常嚴重，而且結垢溫度很高，但產生一層薄垢后，在很小的脈沖外力作用下就會產生裂紋，熱水進入裂紋后在高溫管壁作用下產生蒸汽爆破把垢沖擊下來，從而實現了良好的防垢除垢效果。然而在石油化工領域換熱器的結垢情況要比蒸汽鍋爐結垢復雜的多，鍋爐結垢一般都是無機鹽垢，而石油化工領域換熱器的結垢一般是復合污垢，而且還具有一定的韌性和粘性，另外換熱器的換熱溫度比較低，不會有蒸汽爆破的現象，還有的換熱器換熱管壁比較粗糙，這些現象都決定了石油化工領域換熱器的結垢處理難度要比蒸汽鍋爐的水垢大得多。外置式短脈沖超聲波防垢除垢技術是利用電容充放電技術為換熱器提供能量驅動換能器產生超聲波能量，換能器和換熱器緊密連接將超聲波能量傳遞到換熱壁面上，使換熱壁面產生連續的很短的脈沖波動，一般情況是脈沖工作時間是2.5ms～5.0ms，脈沖間隔時間80ms～100ms。由于超聲波能量的有效工作太短，有效的功率密度太低，使換熱壁面的表面質點不能產生連續的橢圓運動，即不能使換熱壁面與附著在上面的污垢產生良好的連續的相互剪切力，即對污垢的清除能量密度和能力非常小。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種剪切彈性波在線防垢除垢系統及防垢除垢方法，用于克服現有技術中除垢效率低，換熱器使用壽命短，成本高，降低生產效率，容易引入二次污染，適用范圍窄等缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：