专利名称：一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，主要涉及一种循环冷却水处理工艺及设备，特别是涉及一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备。
背景技术：
工业生产设备和建筑空调系统需要进行冷却，水是最为常用的冷却介质。工业冷却水用量很大，占整个用水量的2/3以上，许多行业冷却水占到工业用水总量的80% 95%。建筑空调系统数量庞大，据估计全国大约有几百万台中央空调机组，冷却水消耗量非常巨大。为了节约水资源，冷却水通常要求循环使用，称之为循环冷却水。循环冷却水系统通常会产生如下问题
(I)结垢循环冷却水会在自身散热冷却过程中因为蒸发而发生浓缩，使体系内钙镁离子含量逐渐增高，同时体系内的重碳酸盐会因为换热升温而解析逸散，使系统中碳酸钙、碳酸镁呈饱和状态，从而在系统传热表面结垢。结垢会严重影响系统热交换效率，实验证明当系统结垢厚度超过O. 13mm时，系统传热效率就会下降95%，而为了达到相同的冷却效果，需要使用10倍以上的循环水量。(2)微生物滋生敞开式循环冷却水在冷却塔中散热过程中能卷积空气中的灰尘和微生物(及其孢子)，造成系统浊度增加，同时细菌和藻类等微生物在冷却水系统适宜的条件会下快速生长，导致系统微生物滋生。大量微生物滋生不仅会造成粘泥增加、沉积，堵塞设备管道，而且在粘泥内部形成的厌氧环境，使硫细菌和铁细菌大量繁殖，加速金属表面化学腐蚀。(3)电化学腐蚀循环冷却水在冷却塔内散热过程中与空气充分接触，使溶解氧和重碳酸根浓度升高，体系PH值下降，从而加速金属的电化学腐蚀。
结垢、微生物滋生和腐蚀问题会对循环冷却水系统效率和设备造成严重危害。为了解决循环冷却水系统的结垢、微生物滋生和腐蚀问题，国内外通常化学法对循环冷却水进行处理，即向循环水中投加阻垢剂、杀菌剂和缓蚀剂等化学试剂来防止系统结垢、微生物滋生和腐蚀。化学法是目前循环冷却水处理普遍使用的方法，许多国际大公司针对不同水质开发了多种阻垢剂、杀菌剂和缓蚀剂，如美国的NALC0，GE等，国内也有许多生产和销售企业。循环冷却水的化学处理法虽然效果良好，但却存在着明显的缺点第一、大量使用化学药剂，其中大多数药剂对环境具有危害性，环境兼容性较差；第二、药剂在水中的含量随冷却水浓缩不断提高，系统排水将受到严格控制，增加了系统投资和处理成本；第三、药剂的运输、储藏、配制和投加等过程操作繁琐，并且都需要大量人力资源，无疑增加了运行维护成本；第四、由于药剂(如氯系杀菌剂)用量增加会导致系统腐蚀和运行维护问题，因此无法有效提高浓缩倍数，节约用水受到限制。为了克服化学处理方法的缺陷，以电磁为能量介质的物理处理方法得以发展。物理法包括高压静电和高能电磁场处理技术，其原理是利用高压静电或高能磁场改变循环冷却水中的钙镁等离子的存在状态，从而抑制其结晶析出，实现阻垢；而高压静电能击穿微生物细胞壁，起到有杀菌灭藻作用。近年来，以电磁技术为基础开发了多种循环冷却水处理设备，如电子水处理仪、高压静电水处理器、高能磁(高能粒子)环阻垢仪等。这些设备虽然具有一定处理阻垢或杀菌灭藻效果，但适用范围十分有限。对于敞开式循环冷却水系统水质控制和实现较高浓缩倍数而言，无法达到预期效果，因此很难推广，随着时间推移逐渐淡出市场。
发明内容
发明目的
本发明针对循环冷却水化学处理方法的缺点和物理处理方法的不足，提出了一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备。技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于在循环冷却水系统上设置旁路循环系统，在旁路循环系统上安装直流电解处理设备，通过直流电解处理设备对循环冷却水进行处理。旁循环系统设置在循环冷却水系统的循环水池和冷却塔部分，由旁路循环泵提供循环，循环比例为循环水量的O. 5% 5%。直流电解处理设备根据循环水量和水中硬度计算并确定电解电流和电解时间，电流范围10 200A，电解时间I 24h，使阴极发生析氢反应，循环水系统pH值升高，从而使循环冷却水中钙镁离子在阴极结垢析出，降低循环水中硬度。
直流电解处理设备设置除垢装置和排垢系统，通过定时倒极或者机械刮除的方式清除阴极结垢，然后通过排垢系统使水垢排出系统，从而实现循环冷却水中钙镁离子不断降低，有效防止换热系统和管路结垢。直流电解处理设备采用钛基涂钌电极作为催化阳极。直流电解处理设备由控制系统中的PLC设定程序控制运行。一种如上所述的循环冷却水直流电解处理工艺所使用的循环冷却水直流电解处理设备，包括循环冷却水系统，循环冷却水系统主要由冷却塔、循环水池、循环水泵和换热器构成，冷却塔下方为循环水池，循环水池通过循环水泵连接换热器，换热器连接冷却塔；其特征在于循环冷却水系统上还设置有旁路循环系统，旁路循环系统由旁路循环泵和直流电解处理设备组成。直流电解处理设备由电解反应器、电极、直流电源、电极连接装置、除垢装置、排垢系统和控制系统组成；电解反应器内设置有电极和除垢装置，电极通过电极连接装置连接直流电源，电解反应器下部连接排垢系统，控制系统分别连接电极连接装置、除垢装置和排垢系统；旁路循环泵连接电解反应器。优点及效果
本发明是一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备，具有如下优点
(I)与化学法相比，不需要投加任何化学药剂，无化学药剂二次污染问题，环境兼容性
好；(2)与物理法相比，阻垢、杀菌灭藻效果明显，处理效果好；
(3)可通过直流电解一个过程同时实现除垢、杀菌灭藻和防腐蚀多种效果；
(4)可实现连续排垢，因此可有效提高循环冷却水系统的浓缩倍数至6以上，节约补给水30%以上，节约大量水资源；· (5)处理成本只有电解过程能耗，并且能耗很低，与化学处理法相比，可降低运行成本30%以上；
(6 )直流电解处理设备运行控制采用PLC程序控制，可实现无人值守，节省人员劳务费用和工资80%以上。
图1为本发明循环冷却水直流电解处理工艺示意图。附图标记说明
图中R1_循环冷却水系统；1-冷却塔；2_循环水池；3_循环水泵；4_换热器；R2-旁路循环系统；5_旁路循环泵；6_电解反应器；7_电极；7a-阴极；7b-阳极；8_直流电源；9-电极连接装置；10_除垢装置；11_排垢系统；12_控制系统；13_直流电解处理设备。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明做进一步的说明
本发明针对循环冷却水化学处理方法的缺点和物理处理方法的不足，提出了直流电解处理工艺，具体内容如下
(1)在循环冷却水系统上设置旁路循环系统；
(2)在旁路循环系统上安装直流电解处理设备；
(3)通过直流电解处理设备实现循环冷却水系统除垢、杀菌灭藻和防腐蚀。上述工艺具体实施方案如下
(1)上述旁路循环系统R2设置在循环冷却水系统Rl的循环水池2和冷却塔I部分，由旁路循环泵5提供循环，循环比例为循环水量的O. 5% 5% ；
(2)上述直流电解处理设备应根据循环水量和水中硬度计算并确定电解电流和电解时间，电流范围10 200A，电解时间I 24h，使阴极发生析氢反应，循环水系统pH值升高，从而使循环冷却水中钙镁离子在阴极结垢析出，降低循环水中硬度，其反应过程如下
阴极反应
权利要求
1.一种循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于在循环冷却水系统(Rl)上设置旁路循环系统(R2 )，在旁路循环系统(R2 )上安装直流电解处理设备(13 )，通过直流电解处理设备对循环冷却水进行处理。
2.根据权利要求1所述的循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于旁循环系统(R2)设置在循环冷却水系统(Rl)的循环水池(2)和冷却塔(I)部分，由旁路循环泵(5)提供循环，循环比例为循环水量的O. 5% 5%。
3.根据权利要求1所述的循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于直流电解处理设备(13)根据循环水量和水中硬度计算并确定电解电流和电解时间，电流范围10 200A，电解时间I 24h。
4.根据权利要求1所述的循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于直流电解处理设备(13)设置除垢装置(10)和排垢系统(11)，通过定时倒极或者机械刮除的方式清除阴极结垢，然后通过排垢系统(11)使水垢排出系统。
5.根据权利要求1所述的循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于直流电解处理设备(13)采用钛基涂钌电极作为催化阳极。
6.根据权利要求1所述的循环冷却水直流电解处理工艺，其特征在于直流电解处理设备(13)由控制系统(12)中的PLC设定程序控制运行。
7.—种如权利要求1飞所述的循环冷却水直流电解处理工艺所使用的循环冷却水直流电解处理设备，包括循环冷却水系统(Rl)，循环冷却水系统(Rl)主要由冷却塔(I)、循环水池(2)、循环水泵(3)和换热器(4)构成，冷却塔(I)下方为循环水池(2)，循环水池(2)通过循环水泵(3)连接换热器(4)，换热器(4)连接冷却塔(I);其特征在于循环冷却水系统(Rl)上还设置有旁路循环系统(R2 )，旁路循环系统(R2 )由旁路循环泵(5 )和直流电解处理设备(13)组成。
8.根据权利要求7所述的循环冷却水直流电解处理设备，其特征在于直流电解处理设备(13)由电解反应器(6)、电极(7)、直流电源(8)、电极连接装置(9)、除垢装置(10)、排垢系统(11)和控制系统(12)组成；电解反应器(6)内设置有电极(7)和除垢装置(10)，电极(7)通过电极连接装置(9)连接直流电源(8)，电解反应器(6)下部连接排垢系统(11)，控制系统(12)分别连接电极连接装置(9)、除垢装置(10)和排垢系统(11);旁路循环泵(5)连接电解反应器(6)。
全文摘要
本发明涉及一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备，其核心思想是在循环冷却水系统上设置旁路循环系统并安装直流电解处理设备对循环冷却水进行处理。直流电解处理设备利用阴极析氢反应使循环水中钙镁离子结垢析出，再通过除垢和排垢使系统硬度不断下降，防止结垢；通过特殊形稳阳极析出的活性物质杀灭和抑制菌藻滋生，防止堵塞和腐蚀。同时电解析氢使pH值升高，可有效防止电化学腐蚀。该直流电解处理工艺在同一过程中实现除垢、杀菌灭藻和防腐蚀多种功能，与传统物理法和化学法相比，具有效果明显、清洁性、节约水资源、低能耗、低成本、可实现无人值守等优势。
文档编号C02F1/461GK103058336SQ20131002667
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者王惠丰 申请人:沈阳惠丰环境科技有限公司