Устройство для электроактивации водных систем

Использование: безреагентная обработка жидкостей для технологий, требующих предотвращения образования отложений на внутренних поверхностях технологического оборудования. Сущность полезной модели: позволяет повысить степень противонакипной и противокоррозионной обработки при одновременном сокращении материалоемкости и размеров устройства, а также упрощении его монтажа и демонтажа, за счет того, что в устройстве для электроактивации водных систем, содержащем корпус с верхней и нижней крышками, узлами подвода обрабатываемой водной системы, отвода обработанной водной системы, шлама и газа и расположенные внутри корпуса электроды - по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один растворимый анод, корпус снабжен платформами для установки электродов, по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один анод выполнены в форме полых цилиндров, расположенных коаксиально, при этом, анод выполнен сборным по высоте из одного и более элементов.

Полезная модель относится к области безреагентной обработки водных систем, в частности, к обработке водных растворов путем их физической активации, и может быть использована на тепловых электростанциях, в котельных, системах теплоснабжения и в других технологиях, требующих предотвращения или разрушения накипеобразования на поверхностях аппаратов, а также их защиты от коррозии.

Решение задачи предотвращения накипеобразования и защиты от коррозии при подготовке водных систем для различных отраслей промышленности, в частности, для технологического оборудования энергоустановок, выпарных и опреснительных установок, систем теплоснабжения и пр., было и остается весьма актуальным.

В настоящее время все большее предпочтение отдается обработке водных систем физическими способами, например, электроактивацией с использованием анодов, подвергающихся электрохимическому растворению. В процессе электроактивации в водной системе образуются центры кристаллизации, благодаря которым выделение накипеобразующих солей происходит не на теплопередающей поверхности, а в объеме жидкости. Роль таких центров кристаллизации выполняют ионы металлов, выделяющиеся из электродов при электролизе и имеющие электронное сходство с ионами солей жесткости. Кроме того, накипеобразующие соли оседают на катоде, что приводит к снижению жесткости водной системы.

Известно устройство для электроактивации жидких систем, содержащее цилиндрический вертикальный корпус, зажатый между верхней и нижней крышками, внутри которого концентрически расположены графитовые цилиндрические катод и анод с укрепленной между ними ионоприницаемой мембраной, приспособленной для ввода и вывода обрабатываемой жидкой системы, а также клеммы для подачи на электроды постоянного тока, при этом катод выполнен в виде графитового полого цилиндра сплошного сечения по длине, в нижних частях электродов выполнены каналы, сообщающиеся с приэлектродными полостями, для ввода обрабатываемой жидкой системы в нижней крышке укреплены патрубки, для вывода анолита, католита и газов в верхней крышке укреплены патрубки, а в верхних частях электродов выполнены каналы, сообщающиеся с приэлектродными полостями, через нижнюю

крышку пропущены ввернутые в электроды тоководы с клеммами, для соединения металлических фланцев, надетых на крышки, с расположенными между ними корпусом и электродами служат металлические стяжки. /См. свидетельство РФ на полезную модель №0002810, C 02 F 1/46, 1996 г./.

Недостатками этого устройства являются сложность аппаратурного исполнения, в том числе выполнение электродов с каналами в верхней и нижней частях, а также то, что оба электрода выполнены графитовыми, что приводит к более частой их замене из-за расхода материала электродов в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является аппарат для электрохимической обработки воды, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, узлами подвода обрабатываемой водной системы, отвода обработанной водной системы, шлама и газа и расположенные внутри корпуса электроды - по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один растворимый анод, при этом катод выполнен из стали, поверхность которой подвергнута термической активации, в корпусе расположены перегородки, разделяющие его внутреннее пространство на зону обработки, зону входа и зону выхода обрабатываемой воды /см. патент РФ на полезную модель №37085, C 02 F 1/46, 2004 г./.

Недостатками известного аппарата являются громоздкость, высокая металлоемкость, сложность аппаратурного исполнения, а также необходимость отключения аппарата из технологического процесса на длительное время для очистки электродов и/или их замены при зарастании межэлектродного пространства отложенными на электродах солями жесткости.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании надежного, недорогого и компактного устройства для электроактивации водных систем.

Технический результат от использования предложенного устройства заключается в повышении степени противонакипной и противокоррозионной обработки водных систем, увеличении срока работы устройства при одновременном сокращении его материалоемкости и размеров, а также упрощении монтажа и демонтажа.

Поставленная задача решается, а технический эффект достигается за счет того, что в устройстве для электроактивации водных систем, содержащем корпус с верхней и нижней крышками, узлами подвода обрабатываемой водной системы, отвода обработанной водной системы, шлама и газа и расположенные внутри корпуса

электроды - по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один растворимый анод, корпус снабжен платформами для установки электродов, по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один анод выполнены в форме полых цилиндров, расположенных коаксиально, при этом, анод выполнен сборным по высоте из одного и более элементов, при этом, устройство может быть снабжено узлом ультразвуковой обработки, анод может быть выполнен из углеродсодержащего материала, а катод - из железосодержащего материала, а корпус может быть выполнен цилиндрическим, предпочтительно из полимерного материала.

На чертеже схематически изображен вертикальный разрез предложенного устройства.

Устройство для электроактивации водных систем содержит корпус 1 с верхней 2 и нижней крышками 3, узлами подвода обрабатываемой водной системы 4, отвода обработанной водной системы 5, отвода шлама 6 и отвода газа 7. Корпус снабжен верхней платформой 8 и нижней платформой 9 для установки в корпусе 1 электродов -катодов 10 и анодов 11 соответственно. Растворимый анод 11 может быть выполнен из различных материалов, которые подвержены электрохимическому разложению, и выполнен сборным по высоте из одного и более элементов 12. Катод 10 и анод 11 клеммами 13 и 14 соответственно через питающий провод 15 соединены с источником электропитания (на чертеже не показан). Корпус может быть выполнен цилиндрическим, предпочтительно из полимерного материала и снабжен защитной диэлектрической сеткой 16. Устройство может быть снабжено узлом ультразвуковой обработки, содержащим источник ультразвука 17 с волноводом 18, соединенным, например, с верхней платформой 8.

Устройство работает следующим образом.

Подвергаемую обработке водную систему через узел подвода обрабатываемой водной системы 4 подают внутрь корпуса 1 через нижнюю крышку 3, на электроды 10 и 11, жестко закрепленные на верхней платформе 8 и нижней платформе 9 (например, сваркой или болтовыми соединениями) через питающий провод 15 с использованием клемм 13 и 14 подают электрический ток от источника электропитания. В процессе электроактивации происходит растворение анода 11, что приводит к образованию центров кристаллизации, при этом материал анода расходуется. Благодаря наличию центров кристаллизации в обрабатываемой системе происходит выделение микрокристаллов накипеобразующих солей в объеме жидкости, что предотвращает их осаждение на теплопередающих поверхностях. Кроме того, в процессе

электроактивации происходит выделение пузырьков растворенных в водной системе агрессивных газов, которые отводят через узел отвода газа 7. Прошедшую обработку водную систему через узел отвода обработанной водной системы 5 выводят из корпуса 1. Образующийся в процессе обработки осадок выводят через узел отвода шлама 6. Водную систему после электроактивации желательно подвергнуть отстаиванию и фильтрованию от образованных в процессе обработки механических примесей. Выполнение электродов в форме полых цилиндров, расположенных коаксиально, позволяет увеличить площадь и время контакта водной системы с электродами, что приводит к повышению качества процесса электроактивации при одновременном снижении материалоемкости и размеров устройства.

Выполнение анода сборным по высоте из одного и более элементов позволяет упростить и ускорить процесс монтажа-демонтажа электродов с возможностью замены (при необходимости) их отдельных элементов.

Для улучшения дегазации водной системы, что приводит к снижению коррозии внутренних поверхностей оборудования и трубопроводов, и повышения противонакипного эффекта устройство для электроактивации водных систем может быть снабжено узлом ультразвуковой обработки, содержащим, например, источник ультразвука 17 и волновод 18. Использование в одном устройстве сочетания электроактивации и ультразвуковой обработки позволяет повысить степень удаления углекислоты из подвергаемой обработке водной системы и увеличить количество центров кристаллизации, что приводит к повышению степени противокоррозионной и противонакипной обработки.

Выполнение анода из углеродсодержащего материала также способствует улучшению дегазации обрабатываемой водной системы, поскольку в прианодном пространстве протекает электрохимическая реакция взаимодействия свободного углерода, выделяющегося в результате растворения анода, и растворенного в водной системе кислорода. При этом, анод может быть выполнен и из других материалов, например, алюминия.

Выполнение корпуса 1 из полимерного материала позволяет исключить его коррозию и снизить стоимость конструкции устройства.

Таким образом, предложено недорогое устройство для электроактивации водных систем, использование которого позволяет повысить степень противонакипной и противокоррозионной обработки, при одновременном сокращении материалоемкости и размеров устройства, а также упрощении его монтажа и демонтажа.

1. Устройство для электроактивации водных систем, содержащее корпус с верхней и нижней крышками, узлами подвода обрабатываемой водной системы, отвода обработанной водной системы, шлама и газа и расположенные внутри корпуса электроды - по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один растворимый анод, отличающееся тем, что корпус снабжен платформами для установки электродов, по меньшей мере, один катод, и, по меньшей мере, один анод выполнены в форме полых цилиндров, расположенных коаксиально, при этом анод выполнен сборным по высоте из одного и более элементов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено узлом ультразвуковой обработки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что анод выполнен из углеродсодержащего материала, а катод - из железосодержащего материала.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что корпус выполнен из полимерного материала.