一种防垢质及其防垢除垢方法 【技术领域】
本发明涉及一种物理防垢的防垢质及其防垢除垢方法技术领域，用于防止或清除与水接触的加热器和防垢质表面的水垢。
一种使用防垢质或者以防垢质为主要组成形成的装置，利用它能低成本、方便、自动的防止或清除与水接触的加热器和防垢质表面的水垢。
背景技术
加热器对水加热的过程中，在加热面形成的水垢对加热器的传热效率、使用寿命和安全性能具有不利影响，用一种卫生安全的方法防止水垢生成和清除已生成的水垢，是节能环保关键技术课题之一。
一些机械和化学除垢方法存在不能随时防止水垢形成或除垢工艺复杂，操作不便等问题。近几年出现了一些物理除垢方法，中国专利200420047737.0公开了一种蒸汽热水设备用除垢球，放置在蒸汽热水设备的加热室内部水中，球体的比重等于1或略大或略小于1，由热水带动除垢球四处流动碰触，防止水垢牢固附着于加热室内壁；中国专利200420029644.5、200720042066.6、200720169800.1公开了几种利用不锈钢金属丝网、铁屑或不锈钢薄带表面的异相成核作用，诱发成垢，减少在容器或管路表面结垢的概率。这些专利实用性强，但有其自身不足，中国专利200420047737.0除垢机理是球体随热水流动的碰触作用，因此强调最利于随热水运动的比重接近1(略大或略小)的球体，而忽略了更重要的球体表面异相成核的除垢作用，因此没有设法充分利用球体的表面，限制了除垢效率；中国专利200420029644.5、200720042066.6、200720169800.1没有解决用于除垢的金属表面的自动清理水垢问题，长期使用很不方便。
【发明内容】
本发明提供一种防垢质，可以低成本、方便、自动的防止或清除与水接触的加热水容器上的水垢和防垢质表面的水垢，本发明还提供利用这种防垢质进行防垢除垢的方法。
一种防垢质，其成分为：天然沸石20％～50％、氧化钛TiO25％～20％、氧化钒V2O510％～40％、氧化硅SiO220％～40％、NdFeB钕铁硼5％～20％；所述防垢质是规则的或不规则的固体细小颗粒的集合或固体多孔颗粒的集合；防垢质细小颗粒的平均直径为0.5mm～15mm；当防垢质颗粒平均直径大于15mm时采用多孔颗粒，该颗粒孔径大于20μm并穿透颗粒；所述防垢质密度为1.2g/cm3～5g/cm3。
本发明将防垢质自由放置于水系统的加热水套的水中，以此防止和清除水系统结垢；在水套排水口设有滤网，防止排水时防垢质颗粒流失。
本发明将防垢质放置在具有空间的带网孔状的容积体内，制作成水处理器；防垢质在容积体内所占空间的比例为10％～50％；该容积体为带网孔状的金属或非金属材料制成；将该处理器置于加热器附近并安装在水系统的补水口对补水进行处理；同时，通过循环水泵和管道与锅炉相连，该水处理器还对锅炉内的热水进行循环处理；补水和循环水从水处理器下端进入，在水流的作用下促使防垢质运动，利用水处理器中的防垢质颗粒的异相成核和悬浮在水中垢粒子的均相成核作用使水垢析出，减少水中成垢离子浓度，降低了锅炉结垢的概率，使锅炉结垢的速度小于垢的耗损速度。
本发明在热水容器内，将防垢质和加热器放置在具有空间的容积体内，防垢质在容积体内所占空间的比例为10％～50％；所述的容积体为带网孔状的金属或非金属材料制成，腔体内外的水可以自由交换。
本发明对于需要直接使用的热水并对热水中的悬浮物有要求时，在出水口设有过滤器过滤热水中的悬浮物，保证水体清洁以利于直接使用。
公知的，水垢晶体形成的最初是成核，晶核可以由均相成核或异相成核两种过程形成。均相成核指核是沉淀分子或离子的对簇。异相成核是指晶核优先形成在外来粒子或器壁上。一般来讲，成垢离子接触的固体表面积越大、成垢离子实际浓度越高时，晶体长大的速度越快；与溶液接触的固体表面积越大时晶体形成的数目越多。
根据这个机理，本发明采用这种防垢质，以及用这种防垢质为主要组成制成的装置，对容器内部地水或者进入容器的水实时在线循环处理，利用防垢质表面的异相成核作用诱发成垢，脱落的垢粒子悬浮在水中促使均相成核，异相成核和均相成核的共同作用使水垢大量析出，极大降低了水中垢离子浓度，同时由于组成防垢质的颗粒在与水的相对运动中其过水表面积远远大于容器内壁表面积，因此降低了容器内壁表面成垢的概率，当水系统表面成垢速度小于垢的耗损时，就能防止甚至清除水垢。
综合起来，本发明提出的防垢质是一种固形颗粒的集合，在其可能的情况下以相同的排水体积占有最大的表面积，比如细小颗粒或多孔颗粒；防垢质颗粒的表面具有相对高的表面自由能，利于异相成核；同时，其表面在与水的相对运动和相互碰撞中，由异相成核的结晶体能轻易脱落作为晶种悬于水中，促使均相成核，提高防垢和除垢效率；另外，防垢质颗粒具有一定的强度和硬度，保证使用期内发生的耗损不影响使用要求。
本发明的有益效果是，采用这种防垢质有以下优点：
序号 项目 效果 备注 1 水垢处理 长期高效 使用期内确保热传导性能不发生改变 2 二次污染 无 可直接排放 3 处理水质 安全 有悬浮物，其他指标符合要求 4 使用寿命 永久 超过加热器和水系统寿命 5 除垢周期 实时在线 自动实时防垢除垢，确保系统热效率
序号 项目 效果 备注 6 安装使用 方便、快捷 装置简单，使用中无需更换和处理，成本低廉
【附图说明】
图1是本发明的原理示意图。
图2表示本发明的一种具体实施方式。
图3表示本发明的第二种具体实施方式。
图4表示本发明的第三种具体实施方式。
附图中：
1-容器；2-补水口；3-垢粒子；4-垢结晶体；5-防垢质；6-滤网；7-排水口；8-蒸汽管；8-加热水套；9-滤网；10-排水口；11-热源9；12-出水或出气口；13-锅炉；14-水处理器；15-循环水泵；16-补水口；17-连接线路；18-加热器14；19-容积体15；20-热水器；21-过滤器。
【具体实施方式】
本发明利用一种防垢质防止容器内壁或水系统内壁水垢生成，防垢质由其成分为：天然沸石20％～50％、氧化钛TiO25％～20％、氧化钒V2O510％～40％、氧化硅SiO220％～40％、NdFeB钕铁硼5％～20％；所述防垢质是规则的或不规则的固体细小颗粒的集合或固体多孔颗粒的集合；防垢质细小颗粒的平均直径为0.5mm～15mm；当防垢质颗粒平均直径大于15mm时采用多孔颗粒，该颗粒孔径大于20μm并穿透颗粒；所述防垢质密度为1.2g/cm3～5g/cm3。
本发明将防垢质自由放置于水系统的加热水套的水中，以此防止和清除水系统结垢；在水套排水口设有滤网，防止排水时防垢质颗粒流失。
本发明将防垢质放置在具有一定空间的带网孔状的容积体内，制作成水处理器；防垢质在容积体内所占空间的比例为10％～50％；该容积体为带网孔状的金属或非金属材料制成；将该处理器置于加热器附近并安装在水系统的补水口对补水进行处理；同时，通过循环水泵和管道与锅炉相连，该水处理器还对锅炉内的热水进行循环处理；补水和循环水从水处理器下端进入，在水流的作用下促使防垢质运动，利用水处理器中的防垢质颗粒的异相成核和悬浮在水中垢粒子的均相成核作用使水垢析出，减少水中成垢离子浓度，降低了锅炉结垢的概率，使锅炉结垢的速度小于垢的耗损速度。
本发明在热水容器内，将防垢质和加热器放置在具有一定空间的容积体内，防垢质在容积体内所占空间的比例为10％～50％；所述的容积体为带网孔状的金属或非金属材料制成，腔体内外的水可以自由交换。
本发明对于需要直接使用的热水并对热水中的悬浮物有要求时，在出水口设有过滤器过滤热水中的悬浮物，保证水体清洁以利于直接使用。
图1中的防垢质5由天然沸石35％、TiO15％、V2O220％、SiO225％、NdFeB5％组成；防垢质5是规则的固形细小颗粒的集合；细小颗粒的平均直径为8mmmm；当防垢质颗粒平均防垢质5密度要大于水，为2g/cm3；在容器1的水中，防垢质5既可以在一定程度随热水流运动又与水有较大的相对运动速度，以此增大其过水面积；而且能在与水的相对运动和相互碰撞中，使由异相成核形成的垢粒子3轻易脱落悬浮在水中，垢粒子3在均相成核作用下长大成为垢结晶体4，结晶体4为疏散颗粒，不能在容器1加热表面沉淀为坚固的垢层，而可以随排水一起流走。补水口2对容器1补水，蒸汽管8溢流蒸汽，排水口7排水，6为循环水泵，9为加热面。
图2是本发明的一种具体实施例。防垢质5由天然沸石20％、TiO10％、V2O240％、SiO220％、NdFeB10％组成；将该防垢质5置于水系统的加热水套8的水中，以此防止水系统结垢；水套排水口10设有滤网9，防止排水时防垢质5颗粒流失。
图3是本发明的另一种具体实施例。水系统由水处理器14、锅炉13、补水口16、出水或出气口12、循环水泵15和热源11等组成；防垢质5由天然沸石30％、TiO15％、V2O215％、SiO225％、NdFeB15％组成；将该防垢质5放置在具有一定空间的容积体内，制作成水处理器14，安装在水系统的补水口16对补水进行处理，同时，通过循环水泵15与锅炉13相连，还对锅炉13内的热水进行循环处理。补水和循环水从水处理器14下端进入，在水流的作用下促使防垢质5运动，利用水处理器14中的防垢质颗粒的异相成核和结晶体的均相成核作用使大量水垢析出，减少了水中成垢离子浓度，降低了锅炉13结垢的概率，当锅炉13结垢的速度小于垢的耗损时，就能有效防止或清除锅炉13内壁的水垢。
图4是本发明的另一种具体实施例。在热水器20中，采用具有一定空间的网孔状容积体19将防垢质5、加热器18置于其中，将防垢质5在容积体19内有一定运动空间，防垢质5在容积体19内所占空间的比例根据具体情况为10％～50％，容积体内外的水可以自由交换；通过连接线路1为加热器18提供能源；过滤器21的作用是过滤热水中的悬浮物，保证水体清洁。
以上是对本发明的描述，而非限制，基于本发明内容的其它实施方案，亦在本发明的保护范围之内。