專利名稱：大管徑殼管式流化床污水換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種利用污水或地表水冷熱源的可自動除污、強(qiáng)化換熱與防抑垢的換熱裝置。
背景技術(shù)：
污水或地表水冷熱源的利用，可以緩解目前能源緊張的形勢，有著良好的節(jié)能效果、環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益，將節(jié)約日益緊缺的淡水資源，為能源利用開辟新的領(lǐng)域，為綜合全面利用水資源提供一條新的思路。而這些冷熱源之所以沒有大面積使用與推廣主要是因?yàn)槠渌|(zhì)不能滿足目前水循環(huán)系統(tǒng)中所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際運(yùn)行的工程當(dāng)中往往是這些污物堵塞水泵與換熱器，造成系統(tǒng)性能明顯下降，甚至不能運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行中往往是污物堵塞水泵與換熱器，為此筆者所獲得CN200410020630. I與CN200420031799. 2兩項(xiàng)專利，采用自動反洗裝置將大的污雜物去除，在很大程度上減輕了污物對水泵與換熱器的堵塞問 題，但上述兩項(xiàng)專利不足在于其處理后的水源中仍然含有小型顆粒與毛發(fā)類污物，進(jìn)入換熱器的水源仍然滿足不了國家標(biāo)準(zhǔn)，換熱性能仍然不高，在運(yùn)行較長時(shí)間后仍然出現(xiàn)污垢增長，尤其是毛發(fā)類污雜物堵塞換熱管問題。針對污雜物堵塞問題目前主要方法是采用2. 5-3m/s高流速、膠球清洗與自動清洗小刷等方法。增大流速方法雖然能夠抑制污垢的集聚，但由于流速的增大造成大量泵耗，其與節(jié)能的初衷相違背；膠球清洗與自動清洗小刷由于工藝等原因使用效果并不好，因而更多采用國外設(shè)備而造成較大投資。針對換熱性能不高的問題，目前主要是加大換熱器的面積來解決，但這樣將增加系統(tǒng)的投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，有效解決污物的堵塞和現(xiàn)有技術(shù)為實(shí)現(xiàn)防堵塞而導(dǎo)致的工藝流程復(fù)雜與占地龐大等問題，提出一種具有換熱效率高、抗堵塞、抗污垢、抗腐蝕與容易清洗等特點(diǎn)的換熱裝置。該發(fā)明裝置中污水或地表水在垂直的大管徑管內(nèi)流動，含毛發(fā)類的污雜物順暢通過，殼程的清水沿著大管徑管的外壁與管程的污水或地表水成逆向流動；污水或地表水進(jìn)入換熱設(shè)備之前加入固體顆粒，強(qiáng)化設(shè)備換熱能力、防止污物堵塞與污垢的生成，在換熱設(shè)備的污水或地表水出口連接固液分離器，將固體顆粒分離出來依下降管再進(jìn)入換熱設(shè)備循環(huán)使用；固液分離后的污水或地表排到污水或地表水的下游。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，包括污水流道和清水流道，所述污水流道與所述清水流道之間存在通過管壁進(jìn)行熱交換的區(qū)域。其中，所述熱交換區(qū)域的污水流道選用直徑為5(Tl20mm的大管徑；而且在所述污水大管徑流道的入水口處另設(shè)固體顆粒導(dǎo)入口，所述固體顆粒導(dǎo)入口后端連接固體顆粒存儲、輸送組件。此外，所述固體顆粒直徑為2 8mm ;固體顆粒體積分率為2°/Γ8% ;密度大于污水。優(yōu)選方式下，所述固體顆粒為沙粒、鋼球、銅球或有機(jī)塑料球的不溶顆粒。
本發(fā)明大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，改進(jìn)在于，所述污水大管徑流道的出水口處設(shè)置固液分離器；所述固液分離器的固體輸出口連通至所述固體顆粒存儲、輸送組件，向所述固體顆粒導(dǎo)入口輸送固體顆粒。其中，所述固液分離器為離心甩干式固液分離設(shè)備或沉淀濾除式分離設(shè)備。最優(yōu)方式下，所述固液分離器豎向設(shè)置；所述固體輸出口位于固液分離器的底部，并直接通過管道連至位于下方的所述固體顆粒導(dǎo)入口。為了增加污水帶動顆粒進(jìn)入導(dǎo)入口的沖擊力，優(yōu)選方式下，所述污水大管徑流道的入水口處位于所述固體顆粒導(dǎo)入口的之前設(shè)置一段管徑變窄的增壓管道。此外，為了增加熱交換的區(qū)域的熱交換率以及減少熱交換區(qū)域所占據(jù)的空間，優(yōu)選方式下，在所述熱交換的區(qū)域，所述污水流道呈S型通道設(shè)置，而所述清水流道圍于所述S型污水流道的外部，通過側(cè)壁板、隔板也隔置成S型通道，此外，所述污水流道與所述清水
流道的流向相反，增加換熱效率。為了進(jìn)一步增加熱交換的面積，提高熱交換率，上述結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述S型污水流道為由同一污水出口分出的多個(gè)并行S型污水流通支路；所述S型清水流道圍于全部所述S型污水流通支路的外部。 本發(fā)明主要用于污水或地表水的冷熱源利用，污水流道內(nèi)主要流通介質(zhì)為污水或地表水。此外，所述熱交換的區(qū)域的清水流道和污水流道為豎向設(shè)置，且污水入口位于下部，清水入口位于上部。本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)在于污水或地表水的能量提取過程，即換熱性能與污物堵塞問題。同以前已有的技術(shù)相比，本發(fā)明采用大管徑管來防止含毛發(fā)類的污物堵塞換熱管，加入固體顆粒來強(qiáng)化設(shè)備換熱能力，清水與污水或地表水成逆流換熱。該換熱裝置具有換熱效率高、抗堵塞、抗污垢、抗腐蝕與容易清洗等特點(diǎn)，是污水或地表水水源熱泵間接式系統(tǒng)最合理有效的換熱設(shè)備之一。本發(fā)明的益處與效果在于徹底解決了污水或地表水冷熱源利用中的污雜物堵塞換熱器與換熱性能不好的缺點(diǎn)，可為熱泵提供冷熱源，也可用于冷卻大型設(shè)備的循環(huán)用水。該系統(tǒng)可用于供暖、空調(diào)，還可供生活用水，適于在賓館、商場、辦公樓以及別墅住宅等場合使用，具有明顯的環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為本發(fā)明原理示意圖；圖2為圖I的A-A剖面圖；圖3為圖I的B-B剖面圖；圖4為圖I的C-C剖面圖；圖5為下降管底部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖中1污水或地表水進(jìn)水管路、2下降管底部構(gòu)件、31下端污水或地表水管箱，4大管徑管、32上端污水或地表水管箱、51下隔板、52上隔板、6污水或地表水出水管路、7固液分離器、8清水進(jìn)口管路、9清水出口管路、10下降管、11噴口。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖與技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
如圖1-5所示，本發(fā)明裝置是由污水或地表水進(jìn)水管路I、下降管底部構(gòu)件2、下端污水或地表水管箱31，大管徑管4、上端污水或地表水管箱32、下隔板51、上隔板52、污水或地表水出水管路6、固液分離器7、清水進(jìn)口管路8、清水出口管路9、下降管10等組成。其中，大管徑管4的管徑為50-120mm。污水或地表水依進(jìn)水管路I進(jìn)入換熱裝置之前加入固體顆粒，強(qiáng)化設(shè)備換熱能力、防止污物堵塞與污垢的生成；污水或地表水依次經(jīng)過進(jìn)水管路I、下降管底部構(gòu)件2、下端污水或地表水管箱31，大管徑管4、上端污水或地表水管箱32、污水或地表水出水管路6，出水管路6連接固液分離器7，將這些固體顆粒分離出來，固體顆粒沿著下降管10、下降管底部構(gòu)件2進(jìn)入換熱裝置循環(huán)使用，污水或地表水排放或吸收熱量后，從固液分離器7上的出口返回污水或地表水的下游；清水依次經(jīng)過清水進(jìn)口管路8、下隔板51、上隔板52、清水出口管路9，殼程大管徑管外壁的清水與污水或地表水流向始終相反，形成逆流換熱。固液分離后的污水或地表排到污水或地表水的下游。上述固體顆粒直徑為;固體顆粒體積分率為2°/Γ8% (粒子在污水中的體積百分?jǐn)?shù))；耐磨損，強(qiáng)度好，不易破碎，其密度大于污水或地表水的密度，可采用沙粒、鋼球、銅球、有機(jī)塑料等。根據(jù)以上論述，本發(fā)明大管徑殼管式流化床污水換熱裝置中，污水流道包括圖中的污水或地表水進(jìn)水管路I、下降管底部構(gòu)件2、下端污水或地表水管箱31，大管徑管4、上端污水或地表水管箱32、污水或地表水出水管路6。清水流道包括清水進(jìn)口管路8、下隔板51、上隔板52、清水出口管路9。圖I中右側(cè)區(qū)域即為污水流道與清水流道之間通過管壁進(jìn)行熱交換的區(qū)域。如圖5所示，污水大管徑流道的入水口處另設(shè)固體顆粒導(dǎo)入口，結(jié)合圖I所示，下降管10用作設(shè)置固體顆粒導(dǎo)入口的固體顆粒存儲、輸送組件。而固液分離器7不但用作固體顆粒存儲、輸送組件的一部分，還用作污水離開熱交換區(qū)域后分離固體顆粒的設(shè)備。其中，固液分離器可選用離心甩干式固液分離設(shè)備(原理如洗衣機(jī)的甩干桶)，或選用沉淀濾除式分離設(shè)備(依靠固體顆粒自動沉淀，濾網(wǎng)分離的方式實(shí)現(xiàn))。污水大管徑流道的入水口處位于所述固體顆粒導(dǎo)入口的之前設(shè)置一段管徑變窄的增壓管道。如圖5所示，下降管底部構(gòu)件2通過減小水平管路的管徑來增壓，增大流速，從而將下降管中的固體顆粒帶入到換熱裝置中。下降管與底部構(gòu)件2連接處采用一定的角度，以便固體粒子可以很好的進(jìn)入水平管路中。固體粒子要耐磨損，強(qiáng)度好，不易破碎，易采用密度大于污水或地表水的沙子、鋼球、銅球、聚四氟乙烯粒子、聚甲醛粒子等。此外，下端污水或地表水管箱31與上端污水或地表水管箱32將大管徑管4形成多管程，每管程可設(shè)置多根大管徑管；下隔板51與上隔板52將清水側(cè)分成多殼程；污水或地表水在垂直的大管徑管內(nèi)流動，含毛發(fā)類的污雜物順暢通過；殼程大管徑管外壁的清水沿著大管徑管的外壁與污水或地表水流向始終相反，形成逆流換熱。通過這一結(jié)構(gòu)，在熱交換的區(qū)域，污水流道呈S型通道設(shè)置；而所述清水流道圍于S型污水流道的外部，通過側(cè)壁板、隔板也隔置成S型通道。圖中，由同一污水出口分出的多個(gè)并行S型污水流通支路，從而增加換熱面積，提聞?chuàng)Q熱效率。、
本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種利用污水或地表水冷熱源的可自動除污、強(qiáng)化換熱與防抑垢的換熱裝置。其特征在于污水或地表水在垂直的大管徑管內(nèi)流動，含毛發(fā)類的污雜物順暢通過，殼程的清水沿著大管徑管的外壁與管程的污水或地表水成逆向流動；污水或地表水進(jìn)入換熱設(shè)備之前加入固體顆粒，強(qiáng)化設(shè)備換熱能力、防止污物堵塞與污垢的生成，在換熱設(shè)備的污水或地表水出口連接固液分離器，將固體顆粒分離出來依下降管再進(jìn)入換熱設(shè)備循環(huán)使用；固液分離后的污水或地表排到污水或地表水的下游。該換熱裝置具有高傳熱系數(shù)、抗堵塞、抗腐蝕與易清洗等特點(diǎn)，是污水或地表水水源熱泵間接式系統(tǒng)最合理有效的換熱設(shè)備之一。本發(fā)明的益處與效果是徹底解決了污雜物堵塞與防堵塞導(dǎo)致的工藝復(fù)雜和換熱設(shè)備龐大等問題，大幅提高系統(tǒng)的能源利用效率，可用于將污水或地表水作為低位冷熱源利用熱泵技術(shù)進(jìn)行供冷供熱，或冷卻工業(yè)設(shè)備，具有明顯的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，包括污水流道和清水流道，所述污水流道與所述清水流道之間存在通過管壁進(jìn)行熱交換的區(qū)域；其特征在于， 所述熱交換區(qū)域的污水流道選用直徑為5(Tl20mm的大管徑；而且在所述污水大管徑流道的入水口處另設(shè)固體顆粒導(dǎo)入口，所述固體顆粒導(dǎo)入口后端連接固體顆粒存儲、輸送組件； 其中，所述固體顆粒直徑為2 8mm ;固體顆粒體積分率為2% 8% ;密度大于污水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述固體顆粒為沙粒、鋼球、銅球或有機(jī)塑料球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述污水大管徑流道的出水口處設(shè)置固液分離器(7);所述固液分離器(7)的固體輸出口連通至所述 固體顆粒存儲、輸送組件，向所述固體顆粒導(dǎo)入口輸送固體顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述固液分離器(7)為離心甩干式固液分離設(shè)備或沉淀濾除式分離設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述固液分離器(7)豎向設(shè)置；所述固體輸出口位于所述固液分離器(7)的底部，并直接通過管道連至位于下方的所述固體顆粒導(dǎo)入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述污水大管徑流道的入水口處位于所述固體顆粒導(dǎo)入口的之前設(shè)置一段管徑變窄的增壓管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，在所述熱交換的區(qū)域，所述污水流道呈S型通道設(shè)置，而所述清水流道圍于所述S型污水流道的外部，通過側(cè)壁板、隔板也隔置成S型通道，且所述污水流道與所述清水流道的流向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述S型污水流道為由同一污水出口分出的多個(gè)并行S型污水流通支路；所述S型清水流道圍于全部所述S型污水流通支路的外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，其特征在于，所述污水流道內(nèi)流通的是污水或地表水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，所述熱交換的區(qū)域的清水流道和污水流道為豎向設(shè)置，且污水入口位于下部，清水入口位于上部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大管徑殼管式流化床污水換熱裝置，設(shè)置了污水流道與清水流道之間存在通過管壁進(jìn)行熱交換的區(qū)域。本發(fā)明改進(jìn)在于，污水流道位于熱交換區(qū)域，污水管道選用直徑為50~120mm的大管徑；而且在污水大管徑流道的入水口處另設(shè)固體顆粒導(dǎo)入口，固體顆粒導(dǎo)入口后端連接固體顆粒存儲、輸送組件；其中，固體顆粒直徑為2~8mm；固體顆粒體積分率為2%~8%；密度大于污水。本發(fā)明徹底解決了污水或地表水冷熱源利用中的污雜物堵塞換熱器與換熱性能不好的缺點(diǎn)，可為熱泵提供冷熱源，也可用于冷卻大型設(shè)備的循環(huán)用水，或用于供暖、空調(diào)、生活用水等場合，具有明顯的環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號F28F19/01GK102759289SQ201210269219
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者畢海洋 申請人:大連大學(xué)