申请日 2020.10.10
公开（公告）日 2020.12.11
IPC分类号 C02F1/42; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种水冷却系统防垢、阻垢装置及工艺，该水冷却系统防垢、阻垢装置包括双通道水流换向装置、离子交换系统、水冷却系统以及控制器，以上工艺单元的组合共同实现了水冷却系统的防垢、阻垢功能。本发明装置利用离子交换水处理工艺去除水冷却系统中的钙离子、镁离子等结垢物质，使冷却水在散热、蒸发和浓缩过程中不再析出结垢物质，达到了防止水冷却系统结垢的目的。而失效的离子交换材料使用水冷却系统排污水再生，降低了水冷却系统的运行成本，减少了环境污染。
权利要求书
1.一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，采用离子交换材料(32)软化处理水冷却系统补充水，而失效的所述离子交换材料(32)使用水冷却系统(6)排出的排污水再生；
所述水冷却系统防垢、阻垢装置包括双通道水流换向装置、离子交换系统(3)、所述水冷却系统(6)以及控制器；所述双通道水流换向装置包括双通道水流换向装置一(1)和双通道水流换向装置二(2)，所述双通道水流换向装置一(1)包括通过水管依次首尾连通的阀一(10)、阀二(11)、阀三(12)、阀四(13)，所述双通道水流换向装置二(2)包括通过水管依次首尾连通的阀五(20)、阀六(21)、阀七(22)、阀八(23)；所述离子交换系统(3)包括离子交换器一(30)和离子交换器二(31)，且二者内部均填充有所述离子交换材料(32)；
在所述阀一(10)与所述阀四(13)连通的水管上开设有水冷却系统补充水进口(4)，在所述阀二(11)与所述阀三(12)连通的水管上开设有再生废水出口(5)，所述离子交换器一(30)的进出水口一(300)与连通所述阀一(10)和所述阀二(11)的水管连通，所述离子交换器一(30)的进出水口二(301)与连通所述阀五(20)和所述阀六(21)的水管连通，所述离子交换器二(31)的进出水口三(310)与连通所述阀七(22)和所述阀八(23)的水管连通，所述离子交换器二(31)的进出水口四(311)与连通所述阀三(12)和所述阀四(13)的水管连通；所述水冷却系统(6)上设置有水冷却系统补水口(60)、水冷却系统出水口(61)、水冷却系统回水口(62)以及水冷却系统排污水出口(63)，所述水冷却系统补水口(60)与连通所述阀六(21)和所述阀七(22)的水管连通，所述水冷却系统出水口(61)和所述水冷却系统回水口(62)分别连接对应换热装置(7)的冷却水进口及出口，所述水冷却系统排污水出口(63)与连通所述阀五(20)和所述阀八(23)的水管连通；
所述控制器分别与所述阀一(10)、所述阀二(11)、所述阀三(12)、所述阀四(13)、所述阀五(20)、所述阀六(21)、所述阀七(22)以及所述阀八(23)电性连接，用以控制其开启与闭合。
2.根据权利要求1所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述离子交换器一(30)和所述离子交换器二(31)的结构相同，均包括壳体(33)以及填充于所述壳体(33)内部的所述离子交换材料(32)，所述壳体(33)上设置有离子交换材料装入口(34)、离子交换材料卸出口(35)以及两个进出水口，所述离子交换材料装入口(34)和其中一个所述进出水口位于所述壳体(33)的上方，所述离子交换材料卸出口(35)和另外一个所述进出水口位于所述壳体(33)的下方。
3.根据权利要求1或2所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述离子交换器一(30)和所述离子交换器二(31)为一台离子交换器或者多台离子交换器组成的离子交换器组。
4.根据权利要求1或2所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述离子交换材料(32)为阳离子交换材料。
5.根据权利要求4所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述离子交换材料(32)为钠型阳离子交换树脂。
6.根据权利要求1所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述水冷却系统防垢、阻垢装置还包括水冷却系统排污水处理装置(8)，所述水冷却系统排污水处理装置(8)设于所述水冷却系统(6)与所述双通道水流换向装置二(2)之间，所述水冷却系统排污水出口(63)与所述水冷却系统排污水处理装置(8)的进水口连通，所述水冷却系统排污水处理装置(8)的出水口与连通所述阀五(20)和所述阀八(23)的水管连通。
7.根据权利要求6所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述水冷却系统排污水处理装置(8)包括顺次连接的水箱(80)、增压水泵(81)、过滤处理单元(82)、高压水泵(83)以及膜处理单元(84)，所述水箱(80)的进水口与所述水冷却系统排污水出口(63)连通，所述膜处理单元(84)的浓水出水口与连通所述阀五(20)和所述阀八(23)的水管连通。
8.根据权利要求1所述的一种水冷却系统防垢、阻垢装置，其特征在于，所述水冷却系统(6)的进水口处安装有一冷却水结垢物质含量检测仪。
9.一种水冷却系统防垢、阻垢工艺，其特征在于，若所述离子交换器一(30)和所述离子交换器二(31)中的其中一个处于利用所述离子交换材料(32)截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，那么另外一个则处于利用所述水冷却系统(6)排出的排污水再生失效的所述离子交换材料(32)的再生状态；
工况一：当所述离子交换器一(30)处于利用所述离子交换材料(32)截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，所述离子交换器二(31)处于利用所述水冷却系统(6)排出的排污水再生失效的所述离子交换材料(32)的再生状态时，所述控制器控制所述阀一(10)、所述阀三(12)、所述阀六(21)以及所述阀八(23)开启，所述阀二(11)、所述阀四(13)、所述阀五(20)以及所述阀七(22)关闭，水冷却系统补充水依次经过所述阀一(10)、所述离子交换器一(30)以及所述阀六(21)后通过所述水冷却系统补水口(60)进入到所述水冷却系统(6)中，所述水冷却系统(6)对所述换热装置(7)进行冷却，冷却水在此运行过程中因换热、蒸发而浓缩，然后作为水冷却系统排污水从所述水冷却系统排污水出口(63)排出，水冷却系统排污水再依次经过所述阀八(23)、所述离子交换器二(31)以及所述阀三(12)后从所述再生废水出口(5)处排出；所述离子交换器一(30)中的所述离子交换材料(32)与水冷却系统补充水进行离子交换以实现对冷却水进行除垢处理，所述离子交换器二(31)中的所述离子交换材料(32)与水冷却系统排污水进行离子交换以实现对所述离子交换材料(32)进行再生处理；
工况二：当所述离子交换器二(31)处于利用所述离子交换材料(32)截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，所述离子交换器一(30)处于利用所述水冷却系统(6)排出的排污水再生失效的所述离子交换材料(32)的再生状态时，所述控制器控制所述阀二(11)、所述阀四(13)、所述阀五(20)以及所述阀七(22)开启，所述阀一(10)、所述阀三(12)、所述阀六(21)以及所述阀八(23)关闭，水冷却系统补充水依次经过所述阀四(13)、所述离子交换器二(31)以及所述阀七(22)后通过所述水冷却系统补水口(60)进入到所述水冷却系统(6)中，所述水冷却系统(6)对所述换热装置(7)进行冷却，冷却水在此运行过程中因换热、蒸发而浓缩，然后作为水冷却系统排污水从所述水冷却系统排污水出口(63)排出，水冷却系统排污水再依次经过所述阀五(20)、所述离子交换器一(30)以及所述阀二(11)后从所述再生废水出口(5)处排出；所述离子交换器二(31)中的所述离子交换材料(32)与水冷却系统补充水进行离子交换以实现对冷却水进行除垢处理，所述离子交换器一(30)中的所述离子交换材料(32)与水冷却系统排污水进行离子交换以实现对所述离子交换材料(32)进行再生处理；
当进入到所述水冷却系统(6)内的冷却水经检测含有少量的结垢物质后，则认定处于利用所述离子交换材料(32)截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态的对应离子交换器内的所述离子交换材料(32)失效，而另一离子交换器内的所述离子交换材料(32)再生完毕，此时，进行工况一与工况二之间的阀门切换即可，实现工况一与工况二运行的循环往复。
说明书
一种水冷却系统防垢、阻垢装置及工艺
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，更具体的说，涉及一种水冷却系统防垢、阻垢装置及工艺。
背景技术
水冷却系统的用水量约占工业总用水量的70～90％，其作用是各种热源之间的热能传递，以及各种高温环境下运行装置的冷却，以达到保护装置的目的。水冷却系统运行中的三大问题是结垢、腐蚀和微生物滋生。其中的结垢是由于冷却水在散热过程中蒸发大量水分，冷却水因浓缩导致各种离子浓度不断升高，冷却水中的结垢物质沉淀析出，并附着于换热表面形成水垢，阻碍热传递，并造成换热界面的垢下腐蚀，严重降低水冷却系统的冷却效率和使用寿命。所以结垢是妨碍水冷却系统安全运行的主要问题。
目前的解决的办法有：⑴在冷却水中投加阻垢剂，破坏冷却水中结垢物质的结晶过程，阻止结垢物质的沉淀析出，达到防止换热面结垢的目的；该方法存在缺陷为：①使用的阻垢剂价格昂贵，运行成本高；②不能彻底阻止水冷却系统结垢；③污染水环境；⑵采用离子交换、沉淀等水处理工艺除去循环冷却水中可以形成结垢物质的各种离子，冷却水在浓缩过程中不再析出结垢物质，达到防止冷却水系统结垢的目的；该方法存在缺陷为：①需要使用化学药剂再生失效的离子交换材料，增加运行成本；②投加的化学药剂污染水环境；⑶采用电场、磁场等物理处理方法使冷却水在浓缩过程中形成的沉淀物质不附着于传热界面，水冷却系统不结垢，达到防垢目的；该方法由于阻垢效果不稳定，目前只在阻垢效率要求不高的个别场景使用。
因此，如何提供一种膜处理系统进水软化装置及工艺，使其能够克服上述问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种水冷却系统防垢、阻垢装置及工艺，其克服了现有阻垢方法阻垢效果差、处理成本高、环境污染严重的缺点，不需要使用化学药剂、电磁能或其他材料，也能去除水冷却系统中的结垢物质，使水冷却系统在运行过程中不再析出结垢物质，实现水冷却系统的防垢、阻垢目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种水冷却系统防垢、阻垢装置，采用离子交换材料软化处理水冷却系统补充水，而失效的所述离子交换材料使用水冷却系统排出的排污水再生；
所述水冷却系统防垢、阻垢装置包括双通道水流换向装置、离子交换系统、所述水冷却系统以及控制器；所述双通道水流换向装置包括双通道水流换向装置一和双通道水流换向装置二，所述双通道水流换向装置一包括通过水管依次首尾连通的阀一、阀二、阀三、阀四，所述双通道水流换向装置二包括通过水管依次首尾连通的阀五、阀六、阀七、阀八；所述离子交换系统包括离子交换器一和离子交换器二，且二者内部均填充有所述离子交换材料；
在所述阀一与所述阀四连通的水管上开设有水冷却系统补充水进口，在所述阀二与所述阀三连通的水管上开设有再生废水出口，所述离子交换器一的进出水口一与连通所述阀一和所述阀二的水管连通，所述离子交换器一的进出水口二与连通所述阀五和所述阀六的水管连通，所述离子交换器二的进出水口三与连通所述阀七和所述阀八的水管连通，所述离子交换器二的进出水口四与连通所述阀三和所述阀四的水管连通；所述水冷却系统上设置有水冷却系统补水口、水冷却系统出水口、水冷却系统回水口以及水冷却系统排污水出口，所述水冷却系统补水口与连通所述阀六和所述阀七的水管连通，所述水冷却系统出水口和所述水冷却系统回水口分别连接对应换热装置的冷却水进口及出口，所述水冷却系统排污水出口与连通所述阀五和所述阀八的水管连通；
所述控制器分别与所述阀一、所述阀二、所述阀三、所述阀四、所述阀五、所述阀六、所述阀七以及所述阀八电性连接，用以控制其开启与闭合。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水冷却系统防垢、阻垢装置，通过设置两个双通道水流换向装置、两个离子交换器、水冷却系统以及若干连接管道，共同实现了水冷却系统的防垢、阻垢功能。该装置利用离子交换水处理工艺去除水冷却系统中的钙离子、镁离子等结垢物质，使冷却水在散热、蒸发和浓缩过程中不再析出结垢物质，达到了防止水冷却系统结垢的目的。而失效的离子交换材料使用水冷却系统排污水再生，降低了水冷却系统的运行成本，减少了环境污染。
优选的，所述离子交换器一和所述离子交换器二的结构相同，均包括壳体以及填充于所述壳体内部的所述离子交换材料，所述壳体上设置有离子交换材料装入口、离子交换材料卸出口以及两个进出水口，所述离子交换材料装入口和其中一个所述进出水口位于所述壳体的上方，所述离子交换材料卸出口和另外一个所述进出水口位于所述壳体的下方。
优选的，所述离子交换器一和所述离子交换器二为一台离子交换器或者多台离子交换器组成的离子交换器组。
优选的，所述离子交换材料为阳离子交换材料。
该阳离子交换材料在离子交换系统运行过程中可以通过离子交换截留水中钙离子、镁离子等结垢物质，防止结垢物质在水冷却系统运行过程中析出，实现水冷却系统防垢、阻垢装置的防垢功能。
优选的，所述离子交换材料为钠型阳离子交换树脂。
优选的，所述水冷却系统防垢、阻垢装置还包括水冷却系统排污水处理装置，所述水冷却系统排污水处理装置设于所述水冷却系统与所述双通道水流换向装置二之间，所述水冷却系统排污水出口与所述水冷却系统排污水处理装置的进水口连通，所述水冷却系统排污水处理装置的出水口与连通所述阀五和所述阀八的水管连通。
若实际情况下，水冷却系统排污水的水质较好，则其可以直接用于再生失效的离子交换材料；但若水冷却系统排污水的水质较差，则须在水冷却系统与双通道水流换向装置二之间增设一个水冷却系统排污水处理装置来对水冷却系统排污水进行进一步的处理，使排污水水质满足离子交换系统中失效离子交换材料再生的水质要求。
优选的，所述水冷却系统排污水处理装置包括顺次连接的水箱、增压水泵、过滤处理单元、高压水泵以及膜处理单元，所述水箱的进水口与所述水冷却系统排污水出口连通，所述膜处理单元的浓水出水口与连通所述阀五和所述阀八的水管连通。
水冷却系统排污水处理装置中的过滤处理单元用以去除排污水中的杂质，膜处理单元用以提高排污水的纳离子浓度，使排污水水质满足离子交换系统中失效离子交换材料再生的水质要求。
优选的，所述水冷却系统的进水口处安装有一冷却水结垢物质含量检测仪。
该冷却水结垢物质含量检测仪用以判断离子交换材料失效是否失效，是否需要切换水流流向。
另一方面，本发明还提供了一种水冷却系统防垢、阻垢工艺，若所述离子交换器一和所述离子交换器二中的其中一个处于利用所述离子交换材料截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，那么另外一个则处于利用所述水冷却系统排出的排污水再生失效的所述离子交换材料的再生状态；
工况一：当所述离子交换器一处于利用所述离子交换材料截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，所述离子交换器二处于利用所述水冷却系统排出的排污水再生失效的所述离子交换材料的再生状态时，所述控制器控制所述阀一、所述阀三、所述阀六以及所述阀八开启，所述阀二、所述阀四、所述阀五以及所述阀七关闭，水冷却系统补充水依次经过所述阀一、所述离子交换器一以及所述阀六后通过所述水冷却系统补水口进入到所述水冷却系统中，所述水冷却系统对所述换热装置进行冷却，冷却水在此运行过程中因换热、蒸发而浓缩，然后作为水冷却系统排污水从所述水冷却系统排污水出口排出，水冷却系统排污水再依次经过所述阀八、所述离子交换器二以及所述阀三后从所述再生废水出口处排出；所述离子交换器一中的所述离子交换材料与水冷却系统补充水进行离子交换以实现对冷却水进行除垢处理，所述离子交换器二中的所述离子交换材料与水冷却系统排污水进行离子交换以实现对所述离子交换材料进行再生处理；
工况二：当所述离子交换器二处于利用所述离子交换材料截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态，所述离子交换器一处于利用所述水冷却系统排出的排污水再生失效的所述离子交换材料的再生状态时，所述控制器控制所述阀二、所述阀四、所述阀五以及所述阀七开启，所述阀一、所述阀三、所述阀六以及所述阀八关闭，水冷却系统补充水依次经过所述阀四、所述离子交换器二以及所述阀七后通过所述水冷却系统补水口进入到所述水冷却系统中，所述水冷却系统对所述换热装置进行冷却，冷却水在此运行过程中因换热、蒸发而浓缩，然后作为水冷却系统排污水从所述水冷却系统排污水出口排出，水冷却系统排污水再依次经过所述阀五、所述离子交换器一以及所述阀二后从所述再生废水出口处排出；所述离子交换器二中的所述离子交换材料与水冷却系统补充水进行离子交换以实现对冷却水进行除垢处理，所述离子交换器一中的所述离子交换材料与水冷却系统排污水进行离子交换以实现对所述离子交换材料进行再生处理；
当进入到所述水冷却系统内的冷却水经检测含有少量的结垢物质后，则认定处于利用所述离子交换材料截留水冷却系统补充水中的结垢物质的工作状态的对应离子交换器内的所述离子交换材料失效，而另一离子交换器内的所述离子交换材料再生完毕，此时，进行工况一与工况二之间的阀门切换即可，实现工况一与工况二运行的循环往复。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水冷却系统防垢、阻垢装置及工艺，通过设置两个双通道水流换向装置、两个离子交换器、水冷却系统以及水冷却系统排污水处理装置，两个离子交换器能够交替运行，可以实现如下技术效果：
(1)、能够彻底去除水冷却系统中的结垢物质，水冷却系统运行过程中不再析出结垢物质，有效防止水冷却系统结垢，提高水冷却系统的冷却效率，节能降耗。
(2)、失效的离子交换材料的再生不需使用化学药剂、电磁能或其他材料，不但降低了水处理系统的运行成本，而且有利于水处理系统排出的污水的再利用，减少了环境污染。
(3)、相对于使用电场、磁场的物理处理办法，本发明还具有阻垢机理明确、适用各种水质工况、阻垢效果稳定等优点。
发明人 （黄书生）