專利名稱：一種數(shù)碼智能除垢裝置的制作方法
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，當硬水被加熱或蒸發(fā)時，水垢就會 形成。水垢會阻塞管道或沉淀在熱傳導表面，這在工業(yè)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(tǒng)中最基本的能量交換方式，常見的有汽一汽 交換、汽一水交換、水一水交換。在汽一水交換和水一水交換過程中，由于用水 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(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、微生物污染。
當硬水被加熱或蒸發(fā)時，水街就會形成。當導熱面溫度大于8(TC時，水側(cè)熱傳導 表面易產(chǎn)生硬垢，低于80°C時易產(chǎn)生軟垢。水垢會阻塞管道或沉淀在熱傳導表面， 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(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復合沉淀物，隨時間延長沉淀物不斷加厚，便形成質(zhì)地較硬硬垢。
Ca2++2HC03-— CaC03(方解石)+ H20 + C02
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(zhì)下
降，不及時處理會造成鍋爐安全隱患。
目前防垢技術(shù)，大體可分為兩大類 一是化學法， 一是物理法。 l.化學法
化學法主要是離子交換、化學加藥或階段性酸洗等?；瘜W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?nèi)芙庀聛恚Ｓ没瘜W 清洗劑是酸，堿，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(fā)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+CH4t )，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的電化學腐蝕，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，四甲基吡啶鑒殘等，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，易塤壞設備，且環(huán) 境污染大，非正常停車進行清洗次數(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的，而許多阻垢劑常常又是微生物的營養(yǎng)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(chǎn)，費事費力，另外，清洗的廢 液對環(huán)境的污染也是不可忽視的。
化學方法在鍋爐水處理和工業(yè)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，我國一般采用的都是鹽耗為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，對地下水的污染是多么的嚴重。水 是地球、是人類的寶貴資源。為了防止污染地下水，美國已經(jīng)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(guī)定鹽耗超過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(huán)保、強調(diào)可持續(xù)發(fā)展 的今天，化學除垢表現(xiàn)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己 經(jīng)經(jīng)歷了半個世紀，電子除垢幾上幾下，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 也就是為什么盡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(guān) 鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出了一種數(shù)碼智能除垢裝置。 一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，該裝置通過法蘭連接到水循環(huán)系統(tǒng)入水端管路上，外部以不銹鋼管l為骨架，內(nèi)部由特種合金板2制成網(wǎng)格狀安裝在
不銹鋼管l腔體內(nèi)，納米發(fā)生層3涂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與不銹鋼管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制成的 合金板，所述特種合金板2至少為一種。
所述數(shù)碼智能除垢裝置橫截面處為網(wǎng)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(fā)生層3材料為納米銀。
所述特種合金板2和納米發(fā)生層3構(gòu)成防垢除垢組合。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明制造產(chǎn)生活性離子，利用活性離子激活成垢因 子，干擾成垢過程，達到防垢除垢目的，可用于熱交換器、水冷壁、冷卻冷凝設 備、熱水鍋爐等裝置的防垢與除垢。本發(fā)明優(yōu)點有
(1) 高效穩(wěn)定本發(fā)明不僅能達到除垢除銹效果，而且長時間保持穩(wěn)定。
(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(huán)保無二次污染，自然環(huán)保。
(6) 節(jié)水節(jié)能效果好由于結(jié)垢，管路系統(tǒng)熱傳導效率降低可達70%以上，系
統(tǒng)增加用水可高達l倍以上，能源消耗增加可達50%以上，應用數(shù)碼智能除垢裝
置可使水和能耗恢復到初始狀態(tài)。循環(huán)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)增加，用水量減少。
(7) 延長系統(tǒng)使用壽命對管路系統(tǒng)不僅沒有腐蝕，而且形成在內(nèi)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(jié)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(yè)和項目達到5-10倍。
(9) 使用壽命長，至少使用15年。 數(shù)碼智能除垢裝置的社會效益有
(1) 節(jié)水使用本裝置，熱交換設備不需酸洗或其它化學清洗，疏松的軟垢可 自行排出，可提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，減少補充水用量。還可以將軟化后的需排 掉的高硬度廢水補充到循環(huán)水系中使用，減少了排放，如發(fā)電廠冷卻系統(tǒng)。
(2) 節(jié)能有研究表明垢的導熱系數(shù)僅為鋼鐵的1/20-1/200，當鍋爐受熱面熱 管結(jié)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(zhì)可以定時排污，熱效率幾乎沒有損失，至少節(jié)能20%左右。
(3) 環(huán)?？稍谠S多場合替代化學加藥甚至是軟化水裝置，減少化學污染，保 護生態(tài)環(huán)境。


圖1是數(shù)碼智能除垢裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是數(shù)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(jié)構(gòu) 示意圖3是數(shù)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(jié)構(gòu)示意
圖4是數(shù)碼智能除垢裝置與管路連接示意圖； 圖中標號
l-不銹鋼管；2-特種合金板；3-納米發(fā)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；11-循環(huán)系統(tǒng)管路。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明 實施例1
一種數(shù)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(huán)系統(tǒng)入 水端管路上，外部以不銹鋼管l為骨架，特種合金板2為以銀、鍶、鎂、錳為材 料制成的特種合金板和以鎂、錳、鋁為材料制成的特種合金板，納米發(fā)生層3以 納米銀為材料熔融在上述兩種特種合金板上(納米發(fā)生層3厚度為0.5mm)，熔 融了納米發(fā)生層的特種合金板之間通過焊接或機械配合方式連接制成網(wǎng)格狀(上 述兩種合金板交替放置)，并將網(wǎng)格狀合金板通過焊接或機械配合方式安裝在不 銹鋼管l腔體內(nèi)。
所述數(shù)碼智能除垢裝置橫截面處為網(wǎng)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3所示)。
所述特種合金板2和納米發(fā)生層3構(gòu)成防垢除垢組合。
該裝置通過法蘭連接到水循環(huán)系統(tǒng)入水端管路上，如圖4所示，將上述裝置 用絕緣套管8、螺絲6、密封絕緣墊IO、絕緣墊片5、金屬墊片7、螺帽9通過法 蘭連接到水循環(huán)系統(tǒng)入水端管路11上，并用導線4連接，導線兩端連接在除垢 裝置端部與循環(huán)系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)管路11絕緣，但不影響循環(huán)系統(tǒng)管路ll 是導通的)。
將上述裝置安裝在山西某電廠循環(huán)系統(tǒng)中，安裝了兩臺數(shù)碼智能除垢裝置 (每臺冷凝機安裝一臺)直徑為》700mm，循環(huán)水量為4000 5000T/h，安裝除 垢裝置后即停止加任何藥劑，安裝一個月后就將大部分垢除掉，而且所生的綠藻已大部分死亡脫落。
本裝置通過納米發(fā)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，干擾成垢過程，達到防垢除垢目的，利用本裝置處理 熱交換循環(huán)系統(tǒng)中交換器和管路的垢，結(jié)垢因子多的循環(huán)水，安裝本裝置后，水 中原來的離子種類沒有改變，濃度可能改變?nèi)缭谘h(huán)系統(tǒng)中將軟化后的需排掉的 高離子濃度廢水補充到循環(huán)系統(tǒng)中，處理后的水變成活性水，除垢效果非常顯著。
數(shù)碼智能除垢裝置要根據(jù)不同水質(zhì)狀況定制， 一般情況下除垢裝置不可通 用。水港的產(chǎn)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(jié)垢 條件時，即使成垢因子濃度很高也不會結(jié)垢。其就是根據(jù)水質(zhì)狀況配制出一種特 殊合金體，當這種水質(zhì)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、鎂離子被激活后就不能與碳酸根、硫酸根結(jié) 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(jīng)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。
水分子被激活后水分子團族被打碎，水以單分子形態(tài)存在，水的滲透性加強， 水分子滲透入成垢分子間隙，產(chǎn)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(jù)水流量大小變化及水流速的變化自動調(diào)節(jié)釋放能量，保 持除垢效果處于最佳狀態(tài)。
實施例2
一種數(shù)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(huán)系統(tǒng)入 水端管路上，外部以不銹鋼管1為骨架，以鎂、鍶、鈉、鉻為材料制成特種合金
板2，納米發(fā)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(fā)生層3厚度為0.5mm)，熔融了納米發(fā)生層3的特種合金板之間通過焊接機械配合方式連接制成網(wǎng)格狀，并將網(wǎng)格狀合金板通過焊接或機械配合方式安裝 在不銹鋼管l腔體內(nèi)。
所述數(shù)碼智能除垢裝置橫截面處為網(wǎng)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2所示)。
所述特種合金板2和納米發(fā)生層3構(gòu)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(huán)系統(tǒng)中(安裝方式與實施例1相 同)，在總管路上安裝了一臺數(shù)碼智能除垢裝置直徑為ci)350mm，循環(huán)水量為 2000T/h，安裝除垢裝置后即停止加任何藥劑。安裝三個月后檢査50個交換器的 垢己全部除掉，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
一種數(shù)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(huán)系統(tǒng)入 水端管路上，外部以不銹鋼管l為骨架，內(nèi)部由特種合金板2制成網(wǎng)格狀安裝在 不銹鋼管l腔體內(nèi)，特種合金板2為鎂、鍶、鋁制成的合金板，將納米銀材料通 過熔融方法制備成板狀并熔融在特種合金板上制成納米發(fā)生層3 (納米發(fā)生層3 厚度為0.5mm)，熔融了納米發(fā)生層3的特種合金板之間通過焊接或機械配合方 式連接制成網(wǎng)格狀，網(wǎng)格狀特種合金板2與不銹鋼管1通過焊接或機械配合方式 連接。
所述數(shù)碼智能除垢裝置橫截面處為網(wǎng)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3所示)。
所述特種合金板2和納米發(fā)生層3構(gòu)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(tǒng)中(安裝方式與實施例l相同)，在供熱系統(tǒng)回水管路接近熱交換器位置安裝一臺直徑為小100mm的數(shù)碼智 能除垢裝置，循環(huán)水量為160T/h，安裝除垢裝置后即停止加任何藥劑。安裝前在 供熱系統(tǒng)最末端打開檢查管路(外直徑約為25mm)，管路結(jié)垢非常嚴重，安裝數(shù) 碼智能除垢裝置運行到停止供熱，檢查結(jié)果為交換器和暖氣管道的垢已全部除 掉。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，該裝置通過法蘭連接到水循環(huán)系統(tǒng)入水端管路上，外部以不銹鋼管(1)為骨架，內(nèi)部由特種合金板(2)制成網(wǎng)格狀安裝在不銹鋼管(1)腔體內(nèi)，納米發(fā)生層(3)涂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)與不銹鋼管(1)通過焊接或機械配合方式連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，所述特種 合金板(2)為銀、鍶、鎂、錳、鋁、鈉、鉻中的至少三種材料制成的合金板， 所述特種合金板(2)至少為一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，所述數(shù)碼 智能除垢裝置橫截面處為網(wǎng)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° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，所述納米 發(fā)生層(3)材料為納米銀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)碼智能除垢裝置，其特征在于，所述特種 合金板(2)和納米發(fā)生層(3)構(gòu)成防垢除垢組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了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)域的一種數(shù)碼智能除垢裝置。該裝置通過法蘭連接到水循環(huán)系統(tǒng)入水端管路上，外部以不銹鋼管為骨架，內(nèi)部由特種合金板制成網(wǎng)格狀安裝在不銹鋼管腔體內(nèi)，納米發(fā)生層涂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，特種合金板與不銹鋼管通過焊接或機械配合方式連接。本發(fā)明制造產(chǎn)生活性離子，利用活性離子激活成垢因子，干擾成垢過程，達到防垢除垢目的，可用于熱交換器、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C02F5/00GK101555073SQ200910084700
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者楊開平, 偉 魯 申請人:北京格瑞特尼環(huán)?？萍加邢薰?br>