СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к области магнитной обработки питательной воды и водной среды теплообменных и смесительных аппаратов энергоустановок, в частности теплоносителя котельных установок.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ обработки жидкости, который включает магнитную обработку жидкости с целью снижения накипеобразования и коррозии в тепловых системах с водогрейными и паровыми котлами.

Целью изобретения является повышение эффективности магнитной обработки водного потока для уменьшения отложений на регистрах труб котельной установки.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что по способу обработки воды, подаваемой в регистры труб тепломассообменного аппарата, преимущественно котельной установки, путем омагничивания потока теплоносителя перед подачей его в водогрейный котел, теплоноситель подвергают турбулизации на конусном турбулизаторе с углом атаки потока от 15 до 45^o, последовательно заполняют им магнитные карманы с дискретно изменяющейся напряженностью магнитного поля по направлению движения водного потока и осуществляют непрерывный направленный сброс пристеночного потока теплоносителя до 1% от общего расхода воды, а основной поток направляют в трубы котловых регистров.

Повышение эффективности магнитной обработки водного потока достигают за счет комбинированного воздействия на поток теплоносителя.

Поток воды на конусном магнитном турбулизаторе с углом атаки потока от 15 до 45^o предварительно омагничивают, при этом происходит торможение тяжеловодной составляющей водного потока D₂O магнитным полем и свободное перемещение легководной составляющей H₂O под действием силового напора воды по направляющим конуса, т.е. разделение потока.

Турбулизированный водный поток, последовательно заполняя магнитные карманы с дискретно изменяющейся напряженностью магнитного поля в направлении движения теплоносителя, относительно продолжительное время вращается в карманах при их заполнении водой, в результате чего эффективность магнитной обработки возрастает.

Увеличение градиента напряженности магнитного поля на дискретных участках траектории движения теплоносителя достигается за счет объединения однотипных магнитов в блоки, включенные навстречу друг другу, величина результирующего магнитного поля которых может регулироваться путем разделения блоков магнитов дистанционирующими прокладками различной толщины, приводя тем самым к повышению эффективности магнитной обработки.

Предложенное техническое решение обладает изобретательским уровнем, так как явным образом не следует из уровня техники.

На чертеже показано включение котлового регистра в блок-схему, которая реализует предложенный способ обработки воды, где 1 - водозаборный коллектор, 2 - вентиль водозабора котельной, 3 - вентиль водозабора магнитного сепаратора, 4 - магнитный сепаратор (МС), 5 - вентиль основного потока, 6 - вентиль сбросной воды, 7 - котловой регистр, 8 - вентиль отработанной воды, 9 - буферная емкость.

Из водозаборного коллектора 1 вода через вентиль водозабора котельной 2 поступает в трассу питательной среды котельной. Параллельно через вентиль водозабора магнитного сепаратора 3 питательная среда поступает в магнитный сепаратор (МС) 4, в котором разделяется на два потока: легководную составляющую H₂O и тяжеловодную составляющую D₂O + HDO, из которых первый через вентиль 5 основного потока поступает в котловой регистр 7, а второй через вентиль сбросной воды 6 уходит в канализацию.

После котлового регистра 7 отработанная вода через вентиль 8 при прямоточном режиме сбрасывается в канализацию, а при циклическом - в буферную емкость 9 для повторного использования.

Водный поток, представляющий собой смесь легководной составляющей H₂O и тяжеловодной составляющей [D₂O + HDO], по схеме H₂O+D₂O ⇄ 2HDO подвергается воздействию поперечного магнитного поля. В поперечном магнитном поле эффективность магнитного воздействия на водный поток проявляется резонансно в соответствии с соотношением

где
- градиент магнитной индукции, Гс/см;
m - масса молекулы воды (18•1•66•10^-24), г;
v² - квадрат скорости водного потока в сепараторе (см/с)²;
r² - квадрат внутреннего радиуса рабочего канала сепаратора (см)²;
μ_б - магнетон бора (0,927•10^-20), эрг/Гс;
g - 9-фактор спектроскопического расщепления для молекулы воды (g=5/2);
m_у - квантовое число основного терма молекулы воды, m_у = ±1 для D₂O и HDO, m_у = 0 для H₂O;
l² - квадрат длины рабочего канала сепаратора (см)²,
▿ - оператор Гамильтона: B = H при μ = 1.
Когда m_у = 0 (для H₂O), требуется бесконечно большое значение градиента B → ∞, т.е. H₂O в магнитном поле не отклоняется.

Когда m_у = ± 1 (для D₂O и HDO), существует равновероятная возможность тяжеловодной составляющей в направлении ориентации магнитного поля, т.е. к периферии. Так как чисто тяжеловодная составляющая имеет относительно большой электрический диполь 6,28•10^-28 (Кл•м) по сравнению с электрическим диполем H₂O + (D₂O + HDO), равным 6,2•10^-30 (Кл•м), то существует вероятность направленного отвода солей жесткости на тяжелой воде при сбросе.

Легководная составляющая водного потока, поступая в котловой регистр, взаимодействует с тяжеловодной составляющей, находящейся в составе отложений в количестве, равновесном ее содержанию в исходной структуре воды, в результате чего отложения разрушаются и срабатываются в канализацию или буферную емкость для повторного использования.

Экспериментальная апробация способа обработки воды в поперечном магнитном поле осуществлялась на котельной КС-14. АООТ "Черногорнефть".

Кроме того, отдельно проводилась отмывка котлового регистра, в котором одна из труб была выбрана в качестве реперной с солеотложениями, а другая отмывалась омагниченным водным потоком. Когда результаты химического и физического контроля на входе и выходе отмываемой трубы не отличались между собой, регистр был вскрыт. Отложения солей на стенках трубы отсутствовали, отмыв проводился непрерывно в течение 15 сут.

Способ может быть использован для магнитной обработки питательной воды и водной среды теплообменных и смесительных аппаратов энергоустановок, в частности теплоносителя котельных установок, с целью снижения отложений накипи в трубах. Теплоноситель подвергают турболизации на конусном магнитном турбулизаторе с углом атаки от 15 до 45^o, последовательно заполняют им магнитные карманы с дискретно изменяющейся напряженностью магнитного поля по направлению движения водного потока и осуществляют непрерывный направленный сброс пристеночного потока теплоносителя до 1% от общего расхода воды, а основной поток направляют в трубы котловых регистров. Способ позволяет повысить эффективность магнитной обработки водяного потока. 1 ил.

Способ обработки воды, подаваемой в регистры труб тепломассобменного аппарата, преимущественно котельной установки, путем омагничивания потока теплоносителя перед его подачей в водогрейный котел, отличающийся тем, что теплоноситель подвергают турбулизации на конусном магнитном турбулизаторе с углом атаки потока 15 - 45^o и последовательно заполняют им магнитные карманы с дискретно изменяющейся напряженностью магнитного поля по направлению движения водного потока и осуществляют непрерывный направленный сброс пристеночного потока теплоносителя до 1% от общего расхода воды, а основной поток направляют в трубы котловых регистров.