一种基于驻极体涂层的加热除垢装置的制作方法

1.本实用新型涉及城市供热系统的除垢节能技术领域，尤其涉及的是一种基于驻极体涂层的加热除垢装置。


背景技术：

2.据业内相关专业人士的数据统计，全世界每年在热水领域，因水垢造成的经济损失约占gdp的0.25%。在中国，虽然缺乏具体统计资料，但据专家普遍估计，因水垢造成的经济损失应远超过世界平均水平，即使按0.25%计算，结垢导致的能源经济损失仍超过2000亿元。
3.水垢化学性质稳定，影响热交换率、消耗能源。当水垢厚度为1.5mm时，就要多消耗6%的热能；而水垢厚度为8mm时，增加的能耗高达34%。
4.如今，节能环保、新材料产业已成为国家七大战略性新兴产业的重点发展方向，也为《中国制造2025》重点发展领域。2015年，国务院正式颁布《水污染防治行动计划》（国发〔2015〕17号），简称“水十条”，战略支持发展饮用水微量有毒污染物处理技术。
5.当前除垢的主流技术有：离子交换树脂法、脱盐膜法、添加阻垢剂法。但是，离子交换树脂法需要用到大量的盐进行离子的交换，高浓度盐水的排放会带来潜在的二次污染；而脱盐膜法会产生大量的浓缩废水，一方面对水的利用效率不高，另一方面浓缩水带的排放也会来潜在二次污染；而阻垢剂法需要往水体内添加阻垢分子，一方面带来潜在的安全隐患，另一方面改变了水体的成分，带来诸多问题。
6.由此可以看出，当前仍然缺乏一种安全、便捷、无添加物的除垢方法，尤其在城市供热系统，尽管加热烧水除垢是一种传统降低水硬度的方法，但是，水垢还是常常被黏附在加热器与换热器件的表面，导致其能耗升高，降低了传热效率。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种基于驻极体涂层的加热除垢装置，以解决上述背景技术中提出的问题，可降低能耗，并提高传热效率。
8.本实用新型的技术方案如下：一种基于驻极体涂层的加热除垢装置，设置在两端带有水流进口和水流出口的池沸腾器中，且池沸腾器的筒壳侧壁上设置有过热水蒸汽进口和低温气液出口，池沸腾器的内部沿其轴向经上下两端板固定有多根换热介质管，换热介质管的内部用于供暖水流通过，换热介质管的外部、上下两端板与池沸腾器的筒壳之间形成密闭空间，用于过热水蒸气通过，以加热换热介质管内部的供暖水流；池沸腾器的端壳上设置有超声元器件，换热介质管的内管壁上设置有驻极体涂层。
9.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述池沸腾器的筒壳上设置有超声元器件。
10.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述换热介质管的外管壁上设置有驻极体涂层。
11.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：上下两端板的外表面设置有驻极体涂层。
12.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述换热介质管为不锈钢管，上下两端板均为加工有固定孔的不锈钢板，换热介质管的上下两端密封焊接在上下两端板的固定孔处，上下两端板的周边密封焊接在池沸腾器的筒壳上下两端。
13.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述驻极体涂层的厚度在10~1000 nm之间。
14.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述驻极体涂层为可超声极化的高分子材料粉末制作的涂层。
15.所述的基于驻极体涂层的加热除垢装置，其中：所述高分子材料粉末为ptfe、pvdf或者pp粉末。
16.与现有技术中的加热除垢装置相比，本实用新型基于驻极体涂层的加热除垢装置由于采用了可超声极化的驻极体涂层，驻极体涂层在超声元器件所发出的高频超声压力波的持续作用下可产生迅速交变的内部电场，有效阻止了加热供暖水流时结晶的水垢聚集在换热介质管的内表面上，达到了除垢和降低供暖水体硬度的效果，延长了池沸腾器的连续工作时间，降低了能耗，提高了加热效率。
附图说明
17.在此描述的附图仅用于解释目的，而非意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围；图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并非是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸；本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
18.图1是本实用新型基于驻极体涂层的加热除垢装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型图1中局部a处的放大结构示意图；
20.图中各标号汇总：筒壳100、水流出口101、水流进口102、过热水蒸汽进口103、低温气液出口104、端壳(110和120)、端板(130和140)、换热介质管150、超声元器件160、驻极体涂层170。
具体实施方式
21.以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。
22.请参阅图1并结合图2所示，本实用新型的一种基于驻极体涂层的加热除垢装置，设置在城市供热系统的池沸腾器中，该池沸腾器由一个壳体、上下两端板(130和140)和多根换热介质管150组成，上下两端板(130和140)和多根换热介质管150均安装在壳体内部，而壳体由上下两块漏斗状的端壳(110和120)和中间一块圆柱状的筒壳100密封连接而成，端壳120的下端设置有水流进口102，端壳110的上端设置有水流出口101，筒壳100的侧壁上设置有过热水蒸汽进口103和低温气液出口104；上下两端板(130和140)上都加工有多个与换热介质管150口径相适配的固定孔，用于对应密封固定在所有换热介质管150的上下两端，且上下两端板(130和140)的周边对应密封固定在壳体100的上下两端；上下两块端壳
(110和120)和换热介质管150的内部均用于供暖水流通过，而换热介质管150的外部、上下两端板(130和140)与筒壳100之间所形成的密闭空间用于过热水蒸气通过，以加热换热介质管150内部的供暖水流；池沸腾器的上下两端壳(110和/或120)上设置有超声元器件160，换热介质管150的内管壁上设置有可超声极化的驻极体涂层170，用于在超声元器件160所发出的高频超声压力波的持续作用下产生迅速交变的内部电场，阻止加热供暖水流时结晶的水垢聚集在换热介质管150的内表面上，并随供暖水流一同流走，以达到除垢和降低供暖水体硬度的效果，结晶后的水垢可随供暖水流通过后续的过滤装置进行滤除。
23.较好的是，还可以在池沸腾器的筒壳100外壁上设置超声元器件160，以进一步强化超声极化驻极体涂层170的效果。
24.较好的是，还可以在换热介质管150的外管壁上设置驻极体涂层170，以阻止过热水蒸汽在换热介质管150凝结时黏附在换热介质管150的外管壁上，结晶后的水垢可随冷凝后的低温液体通过后续的过滤装置进行滤除。
25.较好的是，还可以在上下两端板（130和140）的外表面设置有驻极体涂层170，一方面以过热水蒸汽在上下两端板（130和140）凝结时黏附在上下两端板（130和140）上，另一方面，以阻止加热供暖水流时结晶的水垢聚集在上下两端板（130和140）上。
26.具体的，换热介质管150优选不锈钢管，上下两端板（130和140）均优选加工有固定孔的不锈钢板，换热介质管150的上下两端密封焊接在上下两端板（130和140）的固定孔处，上下两端板（130和140）的周边密封焊接在池沸腾器的筒壳100上下两端。
27.本文中的驻极体涂层170指的是采用可超声极化的驻极体材料制作的涂层，而可超声极化的驻极体材料具体包括但不限于ptfe（poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯）、pvdf（poly(vinylidene fluoride)，聚偏氟乙烯）或者pp（polypropylene，聚丙烯）等一些容易被超声极化的高分子材料；由于这类高分子材料能够较好响应超声波产生驻极体，在超声元器件160所发出的高频超声压力波的持续作用下，可刺激驻极体涂层170产生迅速交变的内部电场，而迅速交变的电场能有效阻止加热供暖水流时结晶的水垢聚集在换热介质管150以及上下两端板（130和140）的表面上，使得水垢难以在换热介质管150以及上下两端板（130和140）上黏附，并随水流一同流走，进而达到除垢和降低供暖水流水体硬度的效果。
28.具体的，设置在换热介质管150内表面和外表面、以及上下两端板（130和140）的外表面上的驻极体涂层170的厚度优选控制在10~1000 nm(纳米)之间，且超声元器件160所发出的超声波压力需大于0.1 n/cm2，由此，对于不同硬度的水体，所选用高分子材料及其混合比例的不同，本实用新型基于驻极体涂层的加热除垢装置去除水中硬度的效率(或能力)可控制在10~95%之间。
29.经测算，基于驻极体涂层的加热除垢装置可提高城市供热系统热效率20%-40%，可提高城市供热设备使用年限1-2倍，可降低城市供热系统设备维修率20%-30%，并挽回大量的能耗和经济损失。
30.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域普通技术人员公知的现有技术，例如，池沸腾器、驻极体、超声极化等。
31.应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根
据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。