基本信息
- 项目名称：
- 一种循环冷却水直流电解处理工艺及设备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 直流电解工艺是通过直流电解过程中阳极产生活性氧、活性氯、自由基等物质，达到杀菌灭藻的目的，同时阴极发生析氢反应生成氢氧根离子，使阴极区域产生强碱性环境，促使水中钙镁离子沉淀，从而达到阻垢的效果。
- 详细介绍：
- 为了节约水资源，冷却水通常要求循环使用，冷水在循环使用过程中产生结垢，电化学腐蚀. 系统粘泥滋生等问题。为了解决传统工艺的众多不足，同时借鉴国外发达国家的成功案例，我们研究并设计了直流电解设备。直流电解工艺是通过直流电解过程中阳极产生活性氧、活性氯、自由基等物质，达到杀菌灭藻的目的，同时阴极发生析氢反应生成氢氧根离子，使阴极区域产生强碱性环境，促使水中钙镁离子沉淀，从而达到阻垢的效果。它与传统的处理方法相比，具有环境兼容性好，没有化学药剂的环境污染问题、运行维护简单，我们采用全自动化处理方法，无需繁琐的运行过程、处理效果好，通过实验及案例显示可使浓缩倍数达到5以上，节约水资源30%以上、组装简单，运行成本低，由于简单的设备及稳定的电力驱动，可使组装及运行费用比传统工艺少30%以上。本工艺率先出现于以色列，至今仍只有以色列，日本等极少数国家掌握相关技术，所有导致进口费用高昂。而现今的循环冷却水却是一个巨大的市场，据统计，全国有上百万台大型中央空调用水及2/3的工业用水需要循环使用，由此可见直流电解工艺的有着巨大的市场价值和社会意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的 考察直流电解设备在处理循环冷却水在生产规模的技术经济参数和运行管理优势，最终实现循环冷却水直流电解处理设备的产品化。 基本思路 其具体实施技术路线： （1）设备设计与加工制作（2）生产性试验 （3）设计、加工制造和运行管理规范的编制 （4）样机制作及知识产权工作 （5）进行鉴定、结题。 创新点 （1）不需投加化学药剂，只通过直流电解过程即可实现杀菌灭藻、阻垢和防腐蚀功能，无化学污染问题，环境兼容性好（2）可有效提高循环冷却水系统的浓缩倍数至5以上，节约补给水60%以（3）与化学处理法相比，可降低运行成本30%以上（4）采用特殊的电解反应器设备形式和控制手段，无须机械运动部件即可清除极板结垢和水垢的排出，减少了机械维护难度，增加设备运行稳定性（5）采用集成式电源，体积小、重量轻、造价低，控制采用PLC电路，操作更简明（6）可实现无人值守，节省人员劳务费用和工资50%以上。 技术关键：通过设备设计、加工和生产性试验，形成一套完整的循环冷却水直流电解处理设备设计、加工制造和运行管理规范，实现这一设备的产品化主要技术指标 （1）细菌总数和藻类低于103CFU/mL； （2）结垢厚度小于1%，传热效率下降低于10%； （3）确保循环冷却水系统防腐蚀效果优于同类化学处理系统，年腐蚀率低于标准要求； （5）提高循环冷却水系统的浓缩倍数至5以上，年节约补给水60%以上；
科学性、先进性
- （1）直流电解工艺采用具有电催化性能的特殊阳极（形稳阳极）电解过程中阳极产生的活性氯、活性氧和自由基具有极强的氧化性，对水中的菌藻类微生物具有强烈的杀灭作用，从而防止菌藻滋生。 （2）直流电解过程中阴极会发生析氢反应生成氢氧根离子，使阴极区域产生强碱性环境，促使水中钙镁离子发生沉淀（3）防腐蚀 由于电解过程的阳极反应产生的强氧化剂能有效地控制循环冷却水系统中的微生物数量以及在系统表面的滋生，防止金属构件表面厌氧环境和硫化物的生成 ，由于电解过程中阴极发生析氢反应，使体系中pH值不断升高，这会导致系统氢离子浓度和氧化还原电位降低，从而防止电化学腐蚀。 目前这一技术主要掌握在日本和以色列等发达国家，设备售价极其高昂，无法适应我国国情。近两年，国内少数企业也在宣传这一处理技术和设备，但所有设备只是简单的电解反应器，而无法实现排垢，因此根本无法实现其所宣传的处理效果。综上所述，我国急需开发具有自主知识产权的循环冷却水直流电解处理技术及设备。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 生产性试验阶段
技术转让方式
- 形成专利技术，以专利权或技术入股方式转让
作品可展示的形式
- 直流电解工艺及设备说明书、ppt、成品展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 特点和优势（1）通过直流电解过程即可实现杀菌灭藻、阻垢和防腐蚀功能，无化学污染问题，环境兼容性好（2）可有效提高循环冷却水系统的浓缩倍数至5以上，节约补给水60%以上（3）与化学处理法相比，可降低运行成本30%以上（4）采用特殊的电解反应器设备形式和控制手段，无须机械运动部件即可清除极板结垢和水垢的排出（5）采用集成式电源（6）可实现无人值守，节省人员劳务费用和工资50%以上。 循环水电解处理设备可广泛应用于各类工业及中央空调等循环冷却水的处理中。据统计，工业冷却水占整个工业用水量的2/3以上，为了防止冷却水在循环使用中产生的结垢、微生物滋生，进而造成的传热效率下降和设备腐蚀问题，需要对工业循环冷却水进行处理，建筑空调系统数量庞大，据不完全估计，全国大约有上百万台中央空调机组。为了维护建筑中央空调系统的稳定、高效运行，每年需要支付大量的运行维护费用，如果采用电解处理设备，可节约大量运行维护费用，并且设备销售总额可达数十亿元。
同类课题研究水平概述
- 目前这一技术主要掌握在日本和以色列等发达国家受理，设备售价极其高昂，无法适应我国国情。近两年，国内少数企业也在宣传这一处理技术和设备，但所有设备只是简单的电解反应器，而无法实现排垢，因此根本无法实现其所宣传的处理效果。综上所述，我国急需开发具有自主知识产权的循环冷却水直流电解处理技术及设备。
