CN108773913A - 一种水暖管道用环保阻垢剂及水暖管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水暖管道用环保阻垢剂及水暖管道系统，包括以下组分：电气石粉、沸石粉、火山石粉。水暖管道系统包括锅炉、水暖管道、输送管道、地暖盘管或暖气片和三通阀，输送管道的一端与锅炉的出水口连接，另一端与三通阀的进口连接，三通阀的出口通过投药管道与水暖管道连接，三通阀的另一出口通过过滤管道与水暖管道连接，投药管道上设有投药装置，过滤管道上设有过滤装置，投药装置内的药物为所述环保阻垢剂，水暖管道与锅炉的进水口连接。本发明可对水中的金属阳离子反复进行吸附、解吸附，从而干扰晶核的形成，阻垢效果优异，且不含磷基，生态环保，应用于水暖管道系统中时，添加一次该环保阻垢剂可在长时间内保持阻垢效果，且用量少。

Description

一种水暖管道用环保阻垢剂及水暖管道系统

技术领域

本发明属于水暖管道阻垢技术领域，具体涉及一种水暖管道用环保阻垢剂及水暖管道系统。

背景技术

水暖是地板辐射采暖中的一种，也是目前最流行的一种采暖方式，水暖是通过地面盘管，暖气片管道里有循环流动的热水，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。由于在室内形成脚底至头部逐渐递减的温度梯度，从而给人以脚暖头凉的舒适感，地面辐射供暖符合中医“温足而顶凉”的健身理论。在水暖行业中，而水垢的形成不可避免，在热水条件下，水垢更易形成，这就导致管道中形成大量水垢，水垢会降低传热效率，阻塞水流，产生垢下腐蚀，因此，有效抑制结垢是保持体系热交换效率的关键。

水垢是金属离子，如Ca²⁺、Mg²⁺，和阴离子如CO₃ ^2-、SiO₃ ^2-通过随机结合形成较小的晶核，晶核吸附于管道内壁，晶核在液相中不断生长、增殖，最终演变成水垢。目前国内外热交换水系统普遍采用阻垢措施，以延缓无机垢的生成。阻垢方式主要有三种：(1)用阴离子型或非离子型的聚合物把胶体颗粒包围起来，使其稳定在分散状态，这类药剂称为分散剂。例如磷酸盐、聚丙烯酸钠等阻垢剂，经过其吸附，离解的羧基提高了结垢物质微粒表面的电荷密度，使这些微粒的排斥力增大，降低微粒的结晶速度，使晶体结构畸变而失去形成桥建的作用，如果循环水中这些聚合物的浓度足够的话，则会使结垢物质保持分散状态；(2)利用高分子混凝剂的凝聚架桥作用，把胶体颗粒结成矾花，悬浮在水中。例如聚丙烯酰胺，通过桥架作用把水中的悬浮物凝聚成较大的颗粒，中和了悬浮物的表面电荷，减少了颗粒总表面积，比重也相应降低了，于是絮凝物仍悬浮在水中，这些分散的或悬浮在水中的颗粒采用过滤方式被除去；(3)把金属离子变成一种螯合离子或络合离子，这就抑制了其和阴离子结合产生沉淀物，这类药剂称为螯合剂和络合剂。最典型的螯合剂为EDTA(乙二胺四乙酸)。EDTA几乎可以同任何一种金属离子形成螯合物，金属离子和EDTA分子的物质的量比为1：1。由于循环水中产生结垢的金属离子浓度都很高，采用螯合剂来防止结垢的办法，需要很高的剂量，因而是不现实的。

上述前两种方式都是在晶核形成后通过分散或悬浮的方式降低晶核长大的可能，也就是说，不能从源头上降低晶核形成的可能，第三种方式虽能够通过螯合剂螯合金属离子，避免晶核形成，但螯合剂对不同金属离子的螯合能力不同，且螯合值受pH值影响较大，未被螯合剂螯合的金属离子仍能顺利形成晶核。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水暖管道用环保阻垢剂及水暖管道系统，该环保阻垢剂通过粒子间的静电吸引和排斥对水中的金属阳离子反复进行吸附、解吸附，从而干扰晶核的形成，显著降低晶核形成的可能，阻垢效果优异。

本发明采用的技术方案如下：

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下组分：电气石粉、沸石粉、火山石粉。

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下重量份数的组分：电气石粉4-10份、沸石粉0.5-2份、火山石粉0.5-2份。

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下重量份数的组分：电气石粉6份、沸石粉1份、火山石粉1份。

本发明环保阻垢剂包括电气石粉、沸石粉和火山石粉，其中，电气石粉是把电气石原矿经过去除杂质、机械粉碎得到的粉体，主要成分有镁、铝、铁、硼等10多种对人体有利的微量元素，并且是一种结构特殊的极性结晶体，具有热电性，电气石被证明在没有温度和压力变化的情况下存在表面静电场，电气石的热电性表现为温度的变化可以加强电气石晶体的极化，而加大表面静电场强度。火山石粉是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材，火山石中含有钠、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，具有多孔，表面积大的特点，可以吸附水中的有害细菌和对生物体产生影响的重金属离子如铬、砷等，甚至包括一些水中残留的氯，最重要的是，火山石粉表面带有正电荷。沸石粉的晶体构造包括铝硅酸盐骨架，骨架内含可交换阳离子的孔道和空洞，以及潜在相的水分子，即沸石水，沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同，在长石构造中，金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间，除非晶体被破坏，这些金属阳离子是很难自由活动的，Na⁺或K⁺被Ca²⁺交换，必须与Si、Al的置换同时进行，即成对置换，必然引起Si/AI比的改变，而在沸石构造中，金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间，阳离子可自由地通过孔道发生交换作用，而不能影响其晶体骨架，像Na⁺或K⁺与Ca²⁺这样的交换，在沸石中是容易发生的，而在长石中是不能的。

本发明环保阻垢剂加入至热水中时，电气石粉表面两端分别带上等量异号电荷，形成静电场，负电荷将吸引水中的金属阳离子，火山石粉由于带有正电荷同样易被电气石粉吸引，这样，被吸附至电气石粉表面的金属阳离子和火山石粉由于带有同种电荷而相互排斥，使得金属阳离子被电气石粉吸附后，可通过火山石粉解吸附，同样地，火山石粉也可电气石粉吸附，并通过金属阳离子解吸附，而水中的阴离子则被电气石粉带的正电荷吸引，虽然火山石粉也可吸引阴离子，但火山石粉在被电气石粉吸引时，电气石粉带的负电荷与阴离子相互排斥，从而使阴离子脱离火山石粉。此外，金属阳离子在水中不断运动的过程中，可进入沸石粉中的孔道和空洞中，与沸石粉中含有的钠离子和钾离子进行交换，进一步降低与阴离子结合的可能性。因此，本发明环保阻垢剂利用电气石粉具有的热电性在热水中产生静电场吸附金属阳离子，并通过带正电荷的火山石粉解吸附，从而降低金属阳离子与阴离子结合的可能，可从源头上阻断水垢的形成。

值得一提的是，金属阳离子在运动过程中不可避免地会碰撞阴离子，因此，仍会形成及少量的晶核，这部分晶核仍会受到电场的吸引，晶核在靠近电气石粉的一端出现异种电荷，远离电气石粉的一端出现等量的同种电荷，当晶核与电气石粉接触后，电荷重新分布，使相互接触的晶核与电气石粉带同种电荷而自动脱离电气石粉的吸附，因此，管道中即便形成了晶核，这些晶核也像金属阳离子一样不断重复吸附、解吸附的过程，而不会在管道内壁聚集长大，即不会形成水垢。此外，沸石粉和火山石粉均具有良好的吸附性能，可吸附晶核，同样可避免晶核在管道内壁聚集长大，达到阻垢的目的。

另外，水暖除垢目前主要是利用化学药剂浸泡、机器冲洗等手段，费时费力，清洗费用高，清洗后的废水排放污染环境。本发明电气石粉产生的静电场还会与水分子作用，减小水分子的团簇结构，使水分子形成较小的水分子团或单个水分子，可以渗透、包围、溶解并去除在管道内壁形成的水垢。同时，水分子进入水垢内部后，可以为环保阻垢剂提供通道，加速水垢从管道内壁剥离。

一种水暖管道系统，包括锅炉、水暖管道、输送管道和三通阀，输送管道的一端与锅炉的出水口连接，另一端与三通阀的进口连接，三通阀的出口通过投药管道与水暖管道连接，三通阀的另一出口通过过滤管道与水暖管道连接，所述投药管道上设有投药装置，过滤管道上设有过滤装置，所述投药装置内的药物为权利要求1-3中任意一项所述环保阻垢剂，水暖管道与锅炉的进水口连接。

进一步地，水暖管道上设有暖气片。

进一步地，水暖管道上设有用于监测金属离子浓度的传感器。

本发明锅炉中的冷水首先经三通阀进入过滤管道，经过滤装置除去水中的杂质，然后经水暖管道流回锅炉，启动锅炉加热冷水，形成的热水经三通阀进入投药管道，投药装置释放所述环保阻垢剂，该环保阻垢剂与热水一起进入水暖管道，在热水循环流动过程中，由于持续辐射热量，因此，水暖管道中的水温是持续变化的，这就使得电气石粉将持续发挥其热电性能，因此，添加一次该环保阻垢剂可在较长时间内保持阻垢效果，并且由于跟随热水流动而分散均匀，且在整个循环过程中是物理作用，相对于传统阻垢剂，本发明环保阻垢剂的用量显著减少。

本发明还通过在水暖管道上设置传感器，当检测到管道中的金属离子浓度在一定范围内减少时，说明金属离子与阴离子形成了晶核，或检测到金属离子浓度增加时，说明进行了补水等操作，这时，可启动投药装置释放该环保阻垢剂，实现药物投放自动监测，避免药物失效后由于来不及补充而导致水垢形成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明环保阻垢剂利用电气石粉具有的热电性在热水中产生静电场吸附金属阳离子，并通过带正电荷的火山石粉解吸附，从而降低金属阳离子与阴离子结合的可能，可从源头上阻断水垢的形成，阻垢效果优异；

2.本发明在晶核形成后仍会受到静电场的吸引而吸附在电气石粉表面，并可自动脱离电气石粉的吸附，因此，管道中即便形成了晶核，这些晶核也像金属阳离子一样不断重复吸附、解吸附的过程，而不会在管道内壁聚集长大，即不会形成水垢；

3.将本发明环保阻垢剂应用于水暖管道系统中，电气石粉将持续发挥其热电性能，添加一次该环保阻垢剂可在长时间内保持阻垢效果，并且由于跟随热水流动而分散均匀，且在整个循环过程中是物理作用，相对于传统阻垢剂，本发明环保阻垢剂的用量显著减少；

4.本发明电气石粉产生的静电场还会与水分子作用，减小水分子的团簇结构，使水分子形成较小的水分子团或单个水分子，可以渗透、包围、溶解并去除在管道内壁形成的水垢，因而在阻垢的同时还具备除垢的功能。

5.本发明环保阻垢剂不含磷基，在应用过程中是物理作用，不会对生态环境产生负面影响，因此该发明具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图中标记：1-锅炉，2-输送管道，3-投药装置，4-投药管道，5-三通阀，6-过滤装置，7-过滤管道，8-传感器，9-水暖管道，10-暖气片。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下重量份数的组分：电气石粉4份、沸石粉0.55份、火山石粉0.6份，将上述电气石粉、沸石粉和火山石粉置于高混机中混匀即得。

实施例2

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下重量份数的组分：电气石粉6份、沸石粉1份、火山石粉1份，将上述电气石粉、沸石粉和火山石粉置于高混机中混匀即得。

实施例3

一种水暖管道用环保阻垢剂，包括以下重量份数的组分：电气石粉9.8份、沸石粉2份、火山石粉1.5份，将上述电气石粉、沸石粉和火山石粉置于高混机中混匀即得。

实施例4

基于上述实施例，一种水暖管道系统，包括锅炉1、水暖管道9、输送管道2和三通阀5，输送管道2的一端与锅炉1的出水口连接，另一端与三通阀5的进口连接，三通阀5的出口通过投药管道4与水暖管道9连接，三通阀5的另一出口通过过滤管道7与水暖管道9连接，所述投药管道4上设有投药装置3，过滤管道7上设有过滤装置6，投药装置3内的药物为实施例1制备的环保阻垢剂，水暖管道9与地暖盘管或散热片10锅炉1的进水口连接。

实施例5

基于实施例4，水暖管道9上设有暖气片10。

实施例6

基于实施例4，水暖管道9上设有用于监测金属离子浓度的传感器8。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水暖管道用环保阻垢剂，其特征在于，包括以下组分：电气石粉、沸石粉、火山石粉。

2.根据权利要求1所述的一种水暖管道用环保阻垢剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：电气石粉4-10份、沸石粉0.5-2份、火山石粉0.5-2份。

3.根据权利要求1或2所述的一种水暖管道用环保阻垢剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：电气石粉6份、沸石粉1份、火山石粉1份。

4.一种水暖管道系统，其特征在于，包括锅炉(1)、水暖管道(9)、输送管道(2)和三通阀(5)，输送管道(2)的一端与锅炉(1)的出水口连接，另一端与三通阀(5)的进口连接，三通阀(5)的出口通过投药管道(4)与水暖管道(9)连接，三通阀(5)的另一出口通过过滤管道(7)与水暖管道(9)连接，所述投药管道(4)上设有投药装置(3)，过滤管道(7)上设有过滤装置(6)，所述投药装置(3)内的药物为权利要求1-3中任意一项所述环保阻垢剂，水暖管道(9)与锅炉(1)的进水口连接。

5.根据权利要求4所述的一种水暖管道系统，其特征在于，所述水暖管道(9)上设有暖气片(10)。

6.根据权利要求4所述的一种水暖管道系统，其特征在于，所述水暖管道(9)上还设有用于监测金属离子浓度的传感器(8)。