專利名稱：磁電協同式工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器，屬于エ業(yè)水處理領域。
背景技術：
エ業(yè)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)，如火電廠循環(huán)冷卻水處理、鋼鐵廠循環(huán)冷卻水處理、石化廠循環(huán)冷卻水處理、化纖廠循環(huán)冷卻水處理、化工廠循環(huán)冷卻水處理及其它エ業(yè)企業(yè)冷卻水系統(tǒng)、空調循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，鍋爐水系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中的水由于不可避免的雜質和溫度變化等因素會產生結垢現象，污垢沉積，會給冷卻水系統(tǒng)帶來很大的危害，由于污垢是熱的不良導體，污垢的沉積降低了傳熱效果，降低了生產效率，污垢的積聚導致局部腐蝕，使設備在短期內穿孔而破壞。污垢在管內的沉積降低了水流的截面積，増大了水流阻力。増加了停機清洗的時間，同時也降低了連續(xù)運轉的周期，増加了清洗費用，包括清洗的藥劑，材 料和設備的費用。所以，應采取合理的水處理技術對用水加以處理，最大可能的排除這些障礙，達到所要求的用水指標。目前，對于循環(huán)冷卻水的處理主要有化學方法和物理方法?；瘜W方法是向水中投加水質穩(wěn)定劑，使各種致垢離子全部或部分穩(wěn)定在水中，延緩結晶析出時間或使結晶不析出達到阻垢目的，但是化學方法存在許多問題，如化學藥劑的使用增加了排水中的化學物質，不僅污染受納水體，浪費資源(如酸液)，排放的水體還會對環(huán)境造成很大污染。物理法包括磁場處理和高壓電場處理，可使成垢物質失去附壁結垢的能力，或不在加熱管壁上結晶生長。目前，市場上磁處理器的種類較多。其基本原理是通過穩(wěn)恒磁場的作用，使水中的致垢離子結晶析出時形成松散的不易附壁的結晶，結晶物懸浮在水中隨水流沖走而不沉積在換熱器表面。這些磁處理器對水的阻垢和殺菌具有一定的影響作用，但效果有限。高壓電場水處理器主要由高壓發(fā)生器和處理器組成，處理器多為棒狀(簡稱離子棒)，放入水中的離子棒形成高壓靜電場，循環(huán)冷卻水通過高壓靜電場流動時，水分子對水垢中正負離子產生水化作用阻止水垢生成。単獨的靜電場或穩(wěn)恒磁場處理，對水分子性能影響比較小，所以這些處理方法在實際應用中作用較差，經實驗證明高壓靜電場或穩(wěn)恒磁場単獨處理的阻垢率能達到10%左右。但是熱負荷、水溫、硬度、堿度等因素對處理效果的影響較大；高壓靜電場對水中的細菌也具有一定的殺菌效果，但需在特定條件下才有較好的效果，否則效果較差。針對這種問題，本發(fā)明提供ー種磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器，結合脈沖磁場處理和高壓電場處理兩者的優(yōu)勢，利用所施加的高壓電的可調性和所施加脈沖波的多選性，使該設備的適應性更強；另外采用本方法可以降低化學法帶來的環(huán)境污染等問題。

發(fā)明內容
為提高電場及磁場處理循環(huán)冷卻水時的阻垢率和殺菌率，本發(fā)明充分利用高壓電場的可調性和脈沖磁場的多選性，設計了ー種磁電協同作用的裝置，使高壓電場和脈沖磁場協同作用共處于一體，提高了エ業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢率和殺菌率，解決循環(huán)冷卻水處理中的阻垢和殺菌等技術問題。技術解決方案為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下設備提供ー種磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水的阻垢抑菌處理器，包括水流通過的金屬管道、產生高壓電場的電處理裝置、及產生脈沖磁場的磁處理裝置。所述金屬管道包括入水ロ和出水ロ，待處理的水從所述入水ロ流動經過所述電場和所述脈沖磁場到所述出水ロ，所述電處理裝置包括外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極和高壓電發(fā)生器，所述外敷耐高壓絕 緣層的高壓管式電極通過弓I出線連接在所述高壓電發(fā)生器上；所述磁處理裝置包括電磁線圈及脈沖發(fā)生器，所述電磁線圈通過引出線連接所述脈沖發(fā)生器。所述高壓電發(fā)生器的正極接通所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極(正扱)，所述高壓電發(fā)生器的負極與金屬管道接通(負極，同時負極接地)，外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極(正扱)與金屬管道(負極)之間形成高壓電場，水流動時水流方向與電場線方向垂直。所述電磁線圈由防水漆包線繞制而成，電磁線圈內部放置由軟磁性材料構成的鐵芯或空心；每兩個電磁線圈成一組相對安裝在金屬管道內(稱線圈繞組)，磁場線方向與水流方向垂直。所述電磁線圈繞組設置于金屬管道外側或內側，當電磁線圈繞組置于金屬管道內側時，其產生的熱量通過水流冷卻；當電磁線圈繞組置于金屬管道外側時，其產生的熱量通過空氣冷卻。所述高壓電發(fā)生器輸出電壓范圍在1000伏特-20000伏特之間并可調；為直流高壓輸出或脈沖聞壓輸出。所述的磁電協同式處理器中的高壓管式電極(正扱)由于外敷耐高壓絕緣層，端ロ施以密封防水膠蓋，雖然被施加了高壓，但電流很微小，不存在使用安全問題。另外所述金屬管道雖為高壓電負極，但金屬管道接地，電位為零，也不存在使用安全問題。所述高壓電發(fā)生器與外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極的連接導線與所述處理裝置的金屬管道之間用耐壓密封膠塞密封。所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極的端ロ施以密封防水膠蓋。所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極通過聚四氟こ烯耐壓固定支架固定在管路中間。所述高壓電發(fā)生器與外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極(正極)的連接導線，要求耐壓值在2萬伏特及以上，并可防水。所述脈沖發(fā)生器輸出的脈沖波頻率范圍在50Hz-9000Hz之間，有掃頻輸出功能；脈沖波形為方波、正弦波、三角波、鋸齒波中的ー種；輸出功率在10瓦持 900瓦特之間；所形成磁場的磁感應強度值小于I特斯拉。所述電磁線圈繞組與脈沖波形發(fā)生器的導線，要求耐壓值在220伏特及以上，并可防水。所述磁處理裝置利用脈沖發(fā)生器并通過線圈繞組進行磁場能量傳遞。所述電處理裝置利用高壓電發(fā)生器并通過外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極進行電場能量傳遞。所述的磁電協同式處理器其金屬管道直徑0100-400mm之間、處理裝置的長度L在 400-1200mm 之間。所述磁電協同式處理器兩端接有法蘭盤，用以連接在エ業(yè)循環(huán)冷卻水輸水管道的垂直段。有益效果通過電壓發(fā)生器可產生1000伏特-20000伏特的穩(wěn)定或脈沖高壓，連接到外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極(正扱)，使正極與金屬管道(負極)形成高壓電場，水流通過 高壓電場時達到阻垢和滅菌目的；在金屬管道內加裝經過防水處理的電磁線圈繞組，利用脈沖發(fā)生器產生的能量，通過電磁線圈傳遞能量，使電磁能轉換成水中的化學能，達到阻垢和抑菌目的。管道內所形成的電場線和磁場線均與水流方向垂直，使水流同時做切割電場線和磁場線運動，達到電、磁場能量的最大傳遞。本發(fā)明結合脈沖磁場處理和高壓電場處理兩者的優(yōu)勢，通過高壓電場的可調性和脈沖磁場的多選性，在實際使用中可根據水質變化情況及阻垢和殺菌的效果，通過調節(jié)輸出高壓電的高低和選擇不同高壓電脈沖；適時選擇不同的脈沖輸出波形、輸出頻率及輸出功率，提升了適應水質條件的能力，增強了兩者的協同作用，達到了最大阻垢和殺菌效果，使設備的適應性更強；另外采用本方法可以減少化學法帶來的環(huán)境污染問題。


圖I為線圈繞組內置式磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器的俯視圖。圖2為圖I的A-A'剖面圖。圖3為圖I的B-B'剖面圖。圖4為線圈繞組外置式磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器的俯視圖。圖5為圖5的A-A ^剖面圖。圖6為圖5的B-B'剖面圖。圖I為線圈外置式和線圈內置式的磁電協同式處理器的線圈接線圖。附圖標記說明I-金屬管道，2-入水ロ，3-出水ロ，4-外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極，5-高壓電發(fā)生器，6-電磁線圏，7-脈沖發(fā)生器，8-聚四氟こ烯耐壓固定支架，9-耐壓密封膠塞密封，10-高壓管式電極密封防水蓋，11-法蘭盤，12-線圈引出線，13-高壓電引出線，14-密封膠,磁電協同式處理器的長度為し
具體實施例方式請參閱附圖，下面結合附圖對本發(fā)明的實施作詳細描述一、線圈內置式磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器圖I為線圈內置式磁電協同式處理器的俯視圖；圖2為線圈內置式磁電協同式處理器的A-A'剖面圖；圖3為線圈內置式磁電協同式處理器的B-B'剖面圖，圖7為磁電協同式處理器的線圈繞組與脈沖發(fā)生器的接線圖。
線圈內置式磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器包括金屬管道I、產生高壓電場的電處理裝置、及產生磁場的磁處理裝置，其中磁電協同式處理器的長度為し所述金屬管道I包括入水ロ 2和出水ロ 3及法蘭盤11，待處理的水從所述入水ロ 2流入經過所述高壓電場和所述脈沖磁場到所述出水ロ 3，所述電處理裝置包括外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極4和高壓電發(fā)生器5及高壓電引出線13，所述磁處理裝置包括電磁線圈6及脈沖發(fā)生器7，所述電磁線圈通過引出線12連接成線圈繞組并連接在所述脈沖發(fā)生器7上。其中外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極4通過高壓電引出線13連接在高壓電發(fā)生器5上，利用聚四氟こ烯耐壓固定支架8將外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極4固定在金屬管道I中間，由高壓電發(fā)生器5的正極接通外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極4(正極)，高壓電發(fā)生器5的地線與金屬管道I接通(負極)，外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極4(正扱)與金屬管道1(負極)之間形成高壓電場，水流動時水流方向與電場方向垂直；將防水漆包線繞制的電磁線圈6每相同繞向的兩個成一組相對安裝在金屬管道I內，構成線圈繞組，即電磁線圈a和a'、b和b'、0和ど、(!和d'分別為相對應的、繞向相同的一對線圈，構成線圈繞組。各線圈繞組在所述金屬管道I內依水流方向成90°交錯 排列；即線圈繞組a、a'和C、ど沿剖面A-A'方向排列；線圈繞組b、b'和d、d'沿剖面B-B'方向排列。利用一對相同繞向的線圈繞組所產生的脈沖磁場進行能量傳遞，脈沖磁場方向與水流方向亦垂直。管道I內與水接觸的部件均進行防水處理，引出線13與金屬管道I之間用耐壓密封膠塞9密封。電磁線圈6所產生的熱量通過水流冷卻。ニ、線圈外置式磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器圖4為線圈外置式磁電協同式處理器的俯視圖；圖5為線圈外置式磁電協同式處理器的A-A'剖面圖；圖6為線圈外置式磁電協同式處理器的B-B'剖面圖。該裝置與線圈內置式不同之處是電磁線圈6處在金屬管道I外側，電磁線圈a和a'、b和b'、c和ど、d和d'分別為相對應的、繞向相同的一對線圈，構成線圈繞組。各線圈繞組在所述金屬管道I內依水流方向成90°交錯排列；即線圈繞組a、a'和C、ど沿剖面A-A'方向排列；線圈繞組b、b'和d、d'沿剖面B-B'方向排列。當電磁線圈6在金屬管道I外側固定時,金屬管道I在電磁線圈6的相應固定位置處開設與電磁線圈6的外徑相等的孔徑，并且使用密封膠14將電磁線圈6牢固粘結于金屬管道I外壁上。此時，電磁線圈6所產生的熱量通過空氣冷卻。圖7為磁電協同式處理器的線圈與脈沖發(fā)生器的接線圖。各電磁線圈引出線12首、尾相連接構成線圈繞組后，連接在脈沖發(fā)生器7的兩個輸出端上。在上述線圈內置式或外置式裝置中，水從磁電協同式處理器的腔體中作切割電場線流過的同時，接受了磁電協同式處理器強大的電場能量后，使水分子中正負電荷重心間的距離加大，進而使水分子的偶極矩和極性増大，水分子對碳酸鈣垢中正負離子水化作用能力增強，使水垢溶入水中的傾向増大，冷卻水中Ca2+(水)和C032_(水)離子析出生成CaCO3垢的傾向降低，達到了阻垢目的。另外水分子在外加高壓電場的激發(fā)下，使水溶液中存在大量的超氧陰離子自由基(02_)、水合電子(％_)、羥自由基(‘0H)、過氧化氫(H2O2),這些物質具有很強的氧化性，破壞了微生物細胞膜的離子通道，降低酶活性、改變其生存的生物場，使細菌喪失活性，達到了滅菌的目的。
水從磁電協同式處理器中做切割磁場線流動的同時，通過電磁感應得到電磁線圈傳出的能量，使水中的致垢離子結晶析出時形成松散的不易附壁的結晶物，結晶物懸浮在水中隨水流沖走而不沉積在換熱器表面，從而達到阻垢目的。在脈沖磁場的作用下，由于脈沖時間短，磁場的變化率大，導致穿過細胞的磁通量變化并激勵起細菌細胞內的感應電流，感應電流與磁場的相互作用破壞細菌細胞正常的生理功能。另外在脈沖磁場通斷瞬間，積聚在線圈的能量由于電路的突然關閉，在線圈兩端產生反沖高壓，使水中感應的電壓瞬間増大，進而影響細菌細胞膜的離子通透性，導致細胞膜破壞，使細胞內原生質溢出而死亡。本磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器可用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，建議安裝在管道的垂直段，水流通過該處理器時可產生阻垢和殺菌作用。這種磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器，利用電場和磁場作用處理循環(huán)水。脈沖磁場的頻率范圍在50Hz 9000Hz左右，脈沖波形可選方波、正弦波、三角波、鋸齒波等。高壓發(fā)生器產生的高壓在1000伏到20000伏之間。適用管道直徑￠100 400mm之間。磁電協同式處理器長度L可根據現場實際在400mm 1200mm之間選擇。單臺處理水量150 340m3/h，阻垢率65%，殺菌率90%。 本發(fā)明結合了脈沖磁場和高壓電場兩者處理的特點，彌補磁場和電場處理単獨作用的不足，通過調節(jié)輸出高壓電的高低和選擇不同高壓電脈沖、調節(jié)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖波形、輸出頻率及輸出功率，提升了適應水質條件的能力，增強了兩者的協同作用，提高了循環(huán)冷卻水的阻垢率和殺菌率。最后應說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
權利要求
1.ー種磁電協同式エ業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理器，包括循環(huán)水流通過的金屬管道、產生高壓電場的電處理裝置、及產生脈沖磁場的磁處理裝置。所述金屬管道包括入水口和出水ロ，待處理的水從所述入水ロ流動經過所述電場和所述脈沖磁場到所述出水ロ，其特征在于，所述電處理裝置包括外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極和高壓電發(fā)生器，所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極通過弓I出線連接在所述高壓電發(fā)生器正極上；所述磁處理裝置包括電磁線圈及脈沖發(fā)生器，所述電磁線圈通過引出線連接所述脈沖發(fā)生器。
2.根據權利要求I所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述高壓電發(fā)生器的正極接通所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極的正極，所述高壓電發(fā)生器的地線與金屬管道接通，外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極與金屬管道之間形成高壓電場，水流動時水流方向與高壓電場線方向垂直。
3.根據權利要求I所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述電磁線圈由防水漆包線繞制而成，電磁線圈內部放置由軟磁性材料構成的鐵芯或者空心；每兩個電磁線圈成ー組稱線圈繞組相對安裝在金屬管道內，磁場線方向與水流方向垂直。
4.根據權利要求I所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述線圈繞組設置于金屬管道外側或內側，當線圈繞組置于金屬管道內側時，其產生的熱量通過水流冷卻；當線圈繞組置于金屬管道外側時，其產生的熱量通過空氣冷卻。
5.根據權利要求I所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，其連接所述高壓電發(fā)生器與外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極及金屬管道的導線，要求耐壓值在2萬伏特及以上，并可防水。
6.根據權利要求I所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，其連接電磁線圈與脈沖發(fā)生器的導線，要求耐壓值在220伏特及以上，并可防水。
7.根據權利要求I中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，其脈沖發(fā)生器輸出的脈沖波頻率范圍在50Hz-9000Hz之間，有掃頻輸出功能；脈沖發(fā)生器輸出的脈沖波形為方波、正弦波、三角波、鋸齒波中的ー種；輸出功率在10瓦持 900瓦特之間；所形成磁場的磁感應強度值小于I特斯拉。
8.根據權利要求I中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，其高壓電發(fā)生器輸出電壓范圍在1000伏特-20000伏特之間并可調；為直流高壓輸出或脈沖高壓輸出。
9.根據權利要求I中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述處理裝置的金屬管道直徑 <!> 100-400mm 之間。
10.根據權利要求I中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述處理裝置的長度L在400-1200mm 之間。
11.根據權利要求1-10中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述磁處理裝置利用脈沖發(fā)生器并通過線圈繞組進行磁場能量傳遞；所述電處理裝置利用高壓電發(fā)生器并通過高壓管式電極進行電場能量傳遞。
12.根據權利要求1-10中任一項所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述外敷耐高壓絕緣層的高壓管式電極通過固定支架固定在管路中間。
13.根據權利要求1-10中所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，其管式電極端ロ施以密封防水膠蓋。
14.根據權利要求1-10中任一項所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述引出線與所述金屬管道之間用耐壓密封膠塞密封。
15.根據權利要求1-10中任一項所述的阻垢抑菌處理器，其特征在于，所述磁電協同式處理器是通過法蘭盤安裝在工業(yè)循環(huán)冷卻水管道的垂直段。
全文摘要
一種磁電協同式工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢抑菌處理裝置，應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理領域。提供一種磁電協同式工業(yè)循環(huán)冷卻水的阻垢抑菌處理器，包括循環(huán)水流通過的金屬管道、產生高壓電場的電處理裝置、及產生脈沖磁場的磁處理裝置。該裝置使高壓電場與脈沖磁場協同作用于工業(yè)循環(huán)冷卻水體，解決了單獨使用電場或磁場的不可選性和不可調性，可以同時提高工業(yè)循環(huán)冷卻水的阻垢率和殺菌率。
文檔編號C02F1/50GK102863087SQ201210353340
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權日2012年9月12日
發(fā)明者劉智安, 趙巨東, 常英, 劉洋, 張旭, 韓忠 申請人:內蒙古工業(yè)大學