專利名稱：新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，具體涉及一種由變聲速自增壓換熱器和水處理系統(tǒng)組成的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)。
背景技術：
目前，全國集中供熱總面積超過30萬億平米，供暖設備陳舊，跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象十分嚴重，初步估算，城市熱力網(wǎng)30%的熱量損失，約占供熱成本的18%，大量的熱損耗致使供熱企業(yè)運行費用高，供熱成本不斷增加。不僅如此，供暖系統(tǒng)經(jīng)過供暖后在各個環(huán)節(jié)會出現(xiàn)冷凝水，造成了水的浪費。如何高效利用資源能量，杜絕能量浪費行為，是構建節(jié)約型社會首要難題之一。因為傳統(tǒng)陳舊的采暖設備及落后供暖方式的制約，以及大量能源的非合理運用，直接導致了 “熱損耗”愈演愈烈，水的浪費也沒能杜絕。行之有效的采暖節(jié)能設備及節(jié)能措施已經(jīng)成為當下建設節(jié)能社會的迫切需求。

發(fā)明內容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不僅節(jié)能而且節(jié)水的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由變聲速自增壓換熱器和水處理系統(tǒng)組成，由變聲速自增壓換熱器進行熱交換后的熱水經(jīng)過采暖系統(tǒng)后變成冷卻的循環(huán)水，該循環(huán)水經(jīng)過水處理系統(tǒng)進行凈化而變成凈化水再重新進入變聲速自增壓換熱器再生使用，所述變聲速自增壓換熱器包括第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼、第一內膽噴嘴部件、第二內膽噴嘴部件以及第三內膽噴嘴部件，第一外殼與第二外殼之間、第二外殼與第三外殼之間、第三外殼與第四外殼之間均由法蘭通過螺栓進行連接，第一內膽噴嘴部件的一側外緣夾在第一外殼與第二外殼之間而被固定，第二內膽噴嘴部件的外緣夾在第二外殼與第三外殼之間而被固定， 第三內膽噴嘴部件的一側外緣夾在第三外殼與第四外殼之間而被固定，第一外殼、第二外殼、第三外殼以及第四外殼的內徑相同，并且第二外殼以及第三外殼具有三通的外形，第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼以及第一內膽噴嘴部件、第二內膽噴嘴部件、第三內膽噴嘴部件的內部空間共同形成一個流體的主流路，第二外殼的位于主流路之外的另一個開口用于將由上述水處理系統(tǒng)處理后的凈化水重新引入變聲速自增壓換熱器中，第三外殼的位于主流路之外的另一個開口為副進水口，一般處于關閉狀態(tài)，當出水口溫度有特殊要求時(如高于100°c )，可將其打開，增加總進水量，協(xié)調蒸汽和水的比例以滿足整個系統(tǒng)的要求。在上述新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)中，優(yōu)選第一內膽噴嘴部件具有內徑收縮段，用于將來自蒸汽入口的蒸汽在該內徑收縮段擠壓而增壓，第二內膽噴嘴部件在前部也具有內徑收縮段，用于來自第一內膽噴嘴部件的蒸汽和來自回水口的水進行充分的兩相混合，為使來自回水口的水能順利進入第二內膽噴嘴部件的內徑收縮段，第一內膽噴嘴部件與第二內膽噴嘴部件之間留出一個環(huán)隙，第三內膽噴嘴部件具有內徑擴大段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度降低并降低壓力，第三內膽噴嘴部件與第二內膽噴嘴部件之間未接觸，而具有一定的間隙。在上述新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)中，優(yōu)選所述水處理系統(tǒng)從原水來水即經(jīng)過采暖系統(tǒng)后的水側依次經(jīng)過PH調節(jié)部、加藥混凝部、初級過濾部、超微過濾部以及纖維吸附部， 一部分成為達標回用水流出，一部分不合格水重新與原水來水混合進入本水處理系統(tǒng)，超微過濾部和纖維吸附部利用蒸汽進行再生，該蒸汽是從向變聲速自增壓換熱器供給的蒸汽分流出來的蒸汽。在上述新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)中，優(yōu)選在所述主流路的蒸汽入口處的壓力浮動范圍是 0. 02Mpa 1. 6Mpa。通過使用上述本發(fā)明的技術方案，能夠得到以下的技術效果。由于本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)具備變聲速自增壓換熱器。而變聲速增壓節(jié)能裝置有別于傳統(tǒng)換熱器，最大區(qū)別在于具備了增壓功能，它不但利用了全部蒸汽熱能， 且成功利用了蒸汽內能，即它利用很低的蒸汽壓力，經(jīng)該裝置快速加壓加熱后，不但可以輸出高于蒸汽壓力幾倍的出水壓力，而設備本身也具備了一定的流量，在起到換熱作用的同時也起到循環(huán)泵的作用，從而滿足系統(tǒng)需求的壓力和流量，因而可減小使用或不使用循環(huán)泵，起到節(jié)電的功能。另外，不僅凈化水通過管線回到采暖供水系統(tǒng)而被循環(huán)使用，而且對超微過濾部和纖維吸附部進行蒸汽再生時形成的冷凝水直接回流到系統(tǒng)中，進一步減少了水的浪費。 同時，該再生蒸汽直接使用從向變聲速自增壓換熱器供給的蒸汽分流出來的蒸汽，因此沒有必要另外設置蒸汽產(chǎn)生裝置，簡化了設備結構，并能進一步節(jié)能和減少了成本。另外，根據(jù)上述發(fā)明，前端蒸汽入口處的壓力浮動范圍擴展至0.02Mpa 1.6Mpa， 且不再受入口水壓和出口水壓力變化的影響。這樣改進后非常適合中國供暖條件和狀況要求，使運行非常穩(wěn)定，克服了水錘、頻繁停機、蒸汽和前后端水壓變化引起裝置工作不正常、 和噪音大等現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)的整體示意圖。圖2是本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)中的用于循環(huán)水凈化的水處理系統(tǒng)的示意圖。(附圖標記說明)100-變聲速自增壓換熱器I-第一外殼；2-第二外殼；3-第三外殼；4-第四外殼；5-第一內膽噴嘴部件；6-第二內膽噴嘴部件；7-第三內膽噴嘴部件；8A 8F-螺栓；
9-蒸汽入口 ；10-出水口；11-水處理系統(tǒng)；12-蒸汽反沖洗入口 ；13-回水口；14-副進水口；21-原水來水；22-在線控制部；23-自動控制部；24-PH 調節(jié)部；25-加藥混凝部；26-自動加藥部；27-初級過濾部；28-超微過濾部；29-紫外消毒部；30-纖維吸附部；31A、31B_ 蒸汽再生；32、33-排放廢水；34-不合格水；35-達標回用水。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖1是本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)的整體示意圖。如圖1所示，本系統(tǒng)由變聲速自增壓換熱器100和水處理系統(tǒng)11組成。由本系統(tǒng)的變聲速自增壓換熱器100進行熱交換后的熱水經(jīng)過采暖系統(tǒng)后變成冷卻的循環(huán)水，該循環(huán)水經(jīng)過水處理系統(tǒng)進行凈化而變成凈化水再重新進入變聲速自增壓換熱器100再生使用。變聲速自增壓換熱器100是圖1中由符號1到10表示的部分，該換熱器主要由七個部分組成，包括第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3、第四外殼4、第一內膽噴嘴部件5、第二內膽噴嘴部件6以及第三內膽噴嘴部件7。第一外殼1與第二外殼2之間由法蘭通過螺栓8A、8D進行連接。第二外殼2與第三外殼3之間由法蘭通過螺栓8B、8E進行連接。第三外殼3與第四外殼4之間由法蘭通過螺栓8C、8F進行連接。第一內膽噴嘴部件5的一側外緣夾在第一外殼1與第二外殼2之間而被固定，第二內膽噴嘴部件6的外緣夾在第二外殼2與第三外殼3之間而被固定，第三內膽噴嘴部件 7的一側外緣夾在第三外殼3與第四外殼4之間而被固定。第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3以及第四外殼4的內徑相同，并且第二外殼2 和第三外殼3具有三通的外形。第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3、第四外殼4以及第一內膽噴嘴部件5、第二內膽噴嘴部件6、第三內膽噴嘴部件7的內部空間共同形成一個流體的主流路。第二外殼2的另一個開口即回水口 13用于將由水處理系統(tǒng)11處理后的凈化水重新引入變聲速自增壓換熱器100中。第三外殼3的位于主流路之外的另一個開口為副進水口 14，該副進水口 14 一般處于關閉狀態(tài)。如圖1所示，第一內膽噴嘴部件5具有內徑收縮段，用于將來自蒸汽入口 9的蒸汽在該內徑收縮段擠壓而增壓。第二內膽噴嘴部件6在前部也具有內徑收縮段，用于來自第一內膽噴嘴部件5的蒸汽和來自回水口 13的水進行充分的兩相混合。為使來自回水口 13 的水能順利進入第二內膽噴嘴部件6的內徑收縮段，第一內膽噴嘴部件5與第二內膽噴嘴部件6之間留出一個環(huán)隙。第三內膽噴嘴部件7具有內徑擴大段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度降低并降低壓力。第三內膽噴嘴部件7與第二內膽噴嘴部件6之間未接觸，而具有一定的間隙。下面，對兩相流體混合的原理進行進一步說明。進入變聲速自增壓換熱器100的蒸汽通過噴嘴在混合室(第二內膽噴嘴部件6的內徑收縮段)與來水相混合，于是產(chǎn)生了具有一定容積比的汽水混合物，在這種混合物中聲速低于該混合物的流速，所以能在收縮段窄的截面內克服音障(音障是指速度接近音速時，會追上自己發(fā)出的聲波造成震波，進而對加速產(chǎn)生障礙的現(xiàn)象)，從而在不變截面的管道中流動速度完成了向亞聲速的轉變。由于壓縮系數(shù)與液態(tài)介質的干擾速度(聲速)有直接關系，而單質物質壓縮系數(shù)要小于同質的兩相混合物的壓縮系數(shù)，在蒸汽-水直接混合中，汽水混合物的可壓縮系數(shù) (也就是可壓縮性)可以大大超過構成汽水混合物的單質蒸汽或水各自分別具有的壓縮系數(shù)。在通過該裝置兩相流室(混合室)在流體動力作用過程中，混合物的聲速可以達到異乎尋常的低值，即每秒十幾米，只要流體速度大于此值，馬赫數(shù)M即大于1，也就是說產(chǎn)生了超聲速，這樣用較小的能量損失即可使馬赫數(shù)達到10 12，產(chǎn)生高速噴射，從而完成了從低聲速一亞聲速一超聲速的轉變，此時在出口可得到每秒100 120米高速噴射。下面，參照圖2，對圖1中的水處理系統(tǒng)11進行說明。圖2是本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)中的用于循環(huán)水凈化的水處理系統(tǒng)。如圖2所示，水處理系統(tǒng)11從原水來水(經(jīng)圖1中采暖系統(tǒng)后的水)側依次經(jīng)過 PH調節(jié)部M、加藥混凝部25、初級過濾部27、超微過濾部28以及纖維吸附部30，一部分成為達標回用水35流出，一部分不合格水34重新與原水來水31混合進入本水處理系統(tǒng)11。在加藥混凝部25連接有自動加藥部沈，并且在超微過濾部28連接有紫外消毒部 29。在超微過濾部觀和纖維吸附部30處理后排放廢水32、33。超微過濾部觀和纖維吸附部30可利用蒸汽再生31A、31B，此時利用的蒸汽可直接從向變聲速自增壓換熱器100供給的蒸汽分流一部分。這樣不僅不用另外制造蒸汽，而且能避免在超微過濾部觀和纖維吸附部30中形成冷凝水而排放到系統(tǒng)外，從而進一步節(jié)能和降低成本，并且減少了水的浪費。在線控制部22對上述各部分進行整體的在線控制，自動控制部23與在線控制部 22連接，用于實現(xiàn)控制自動化。這樣，采暖系統(tǒng)的循環(huán)水排水，經(jīng)除二氧化碳和調節(jié)PH值后，加藥混凝沉淀。后續(xù)的過濾過程為三階段。依次為初級過濾，納米超微過濾和纖維過濾。在納米超微過濾器和纖維過濾罐使用蒸汽再生，納米超微過濾中使用紫外光源可起消毒作用。經(jīng)三級過濾，凈化水通過管線回采暖供水系統(tǒng)，蒸汽再生的極少冷凝液外排。對水處理系統(tǒng)11的各部分進行更詳細地說明如下。1.在線控制系統(tǒng)(在線控制部22)在線控制系統(tǒng)由探頭、電纜、信號線和PLC組成。PLC時序控制，各探頭在程序控制下工作。運行中各單元均根據(jù)自身狀況自動調控，靈敏可靠。如關注點及監(jiān)測指標異常波動，控制系統(tǒng)將會在數(shù)秒鐘內測出并迅速轉換成電信號，命令控制系統(tǒng)將嚴重污染原水排出系統(tǒng)，以保證裝置的安全和出水質水質達標，提高了裝置的抗沖擊性。2.自動控制系統(tǒng)(自動控制部23)本系統(tǒng)采用可靠的PLC控制系統(tǒng)。采用邏輯時序及程序控制，各單元既可以根據(jù)各自的運行情況來進行自動控制，又可以在運行時相互配合形成完整體系，保證了裝置的安全，減少人工操作。3.納米超微過濾器(超微過濾部觀)(1)主要作用· 一次性截留Φ彡0. 1 μ m的全部微粒；·截留95%的膠體微粒(0. 001彡Φ彡0. 1 μ m)；·截留部分高價金屬離子，鐵含量可降至150ppb ；·去除水中含油；·保障復合纖維的工作條件，延長纖維官能團的壽命。(2)原理超微過濾器選用耐高溫納米陶瓷，是一種集吸附、表面過濾、深層過濾為一體的過濾方法。其機理是化合、慣性沖撞、擴散和截留。不僅僅起到物理過濾作用，還有范德華力及化學鍵的吸附作用，因此可去除乳化態(tài)、溶解態(tài)的油及高價金屬離子。(3)再生超微過濾器根據(jù)污染物程度自動再生。使用160°C ^KTC的蒸汽，對超微過濾器進行反清洗，使得分子膜和官能團得以再生。系統(tǒng)中，當某個超微過濾器進行反沖時，其余設備正常工作。反沖洗使用蒸汽的極少量冷凝液外排。4.纖維吸附罐(纖維吸附部30)纖維吸附罐屬精密過濾裝置，主要過濾元件為帶有大量官能團的纖維吸附氈。(1)主要作用是去除剩余的油和無機離子，使水中含油量< lppm，總鐵含量降至 50μ g/1。(2)吸附劑是由復合吸附纖維氈制成。具有細孔結構密集、比表面積大、吸附能力強的特點，比表面積1600m2/g。纖維氈經(jīng)活化加入各種官能團，可根據(jù)用戶要求使用不同的活化工藝。(3)纖維吸附罐使用160°C 260°C蒸汽再生，使其中的復合纖維進行脫附，使官能團得以再生。當某個纖維吸附罐進行反沖時，其他設備正常運行。反沖洗使用蒸汽，水量極少，外排。下面，對本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)的整體運轉進行詳細說明。蒸汽和水在變聲速自增壓換熱器100的內部完成混合，此物理過程實現(xiàn)了能量的轉換及自增壓，為裝置帶來動力。混合水流在圖1的采暖系統(tǒng)中經(jīng)換熱管路完成換熱過程后供熱。供熱循環(huán)水進入水處理系統(tǒng)11，經(jīng)過凈化的凈化水可作為再生水源進入供熱給水系統(tǒng)。本新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)過濾系統(tǒng)采用蒸汽反沖洗再生，其冷凝液水量極少外排。通過蒸汽和水的熱交換，蒸汽從圖1中的蒸汽入口 9進入后與來自回水口 13的水進行混合后由出水口 10進入采暖系統(tǒng)，這樣從出水口 10出回水口 13入形成往復循環(huán)，達到循環(huán)加熱的目的。另外，根據(jù)上述本發(fā)明，前端蒸汽入口處的壓力浮動范圍擴展至0. 02Mpa 1.6Mpa，且不再受入口水壓和出口水壓力變化的影響，非常適合中國供暖條件和狀況要求， 使運行非常穩(wěn)定，克服了水錘、頻繁停機、蒸汽和前后端水壓變化引起裝置工作不正常、和噪音大等現(xiàn)象。利用本發(fā)明的由變聲速自增壓換熱器和水處理系統(tǒng)組成的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，不僅能減小使用或不使用循環(huán)泵而起到節(jié)電的功能，還能夠簡化設備結構，并能進一步節(jié)能和減少了成本。以上，對本發(fā)明的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)進行了詳細說明，但本發(fā)明并不被這些實施方式的所限定，而本領域技術人員能夠在不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動就能變更或者替換的所有范圍都應包含在本發(fā)明的范圍之內。
權利要求
1.一種新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由變聲速自增壓換熱器和水處理系統(tǒng)組成，由變聲速自增壓換熱器進行熱交換后的熱水經(jīng)過采暖系統(tǒng)后變成冷卻的循環(huán)水，該循環(huán)水經(jīng)過水處理系統(tǒng)進行凈化而變成凈化水再重新進入變聲速自增壓換熱器再生使用，所述變聲速自增壓換熱器包括第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼、第一內膽噴嘴部件、第二內膽噴嘴部件以及第三內膽噴嘴部件，第一外殼與第二外殼之間、第二外殼與第三外殼之間、第三外殼與第四外殼之間均由法蘭通過螺栓進行連接，第一內膽噴嘴部件的一側外緣夾在第一外殼與第二外殼之間而被固定，第二內膽噴嘴部件的外緣夾在第二外殼與第三外殼之間而被固定，第三內膽噴嘴部件的一側外緣夾在第三外殼與第四外殼之間而被固定，第一外殼、第二外殼、第三外殼以及第四外殼的內徑相同，并且第二外殼以及第三外殼具有三通的外形，第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼以及第一內膽噴嘴部件、第二內膽噴嘴部件、第三內膽噴嘴部件的內部空間共同形成一個流體的主流路，第二外殼的位于主流路之外的另一個開口用于將由上述水處理系統(tǒng)處理后的凈化水重新引入變聲速自增壓換熱器中，第三外殼的位于主流路之外的另一個開口為副進水口，一般處于關閉狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于，第一內膽噴嘴部件具有內徑收縮段，用于將來自蒸汽入口的蒸汽在該內徑收縮段擠壓而增壓，第二內膽噴嘴部件在前部具有內徑收縮段，用于來自第一內膽噴嘴部件的蒸汽和來自回水口的水進行充分的兩相混合，為使來自回水口的水能順利進入第二內膽噴嘴部件的內徑收縮段，第一內膽噴嘴部件與第二內膽噴嘴部件之間留出一個環(huán)隙，第三內膽噴嘴部件具有內徑擴大段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度降低并降低壓力，第三內膽噴嘴部件與第二內膽噴嘴部件之間未接觸，而具有一定的間隙。
3.如權利要求1或2所述的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于，所述水處理系統(tǒng)從原水來水即經(jīng)過采暖系統(tǒng)后的水側依次經(jīng)過PH調節(jié)部、加藥混凝部、初級過濾部、超微過濾部以及纖維吸附部，一部分成為達標回用水流出，一部分不合格水重新與原水來水混合進入本水處理系統(tǒng)，超微過濾部和纖維吸附部利用蒸汽進行再生，該蒸汽是從向變聲速自增壓換熱器供給的蒸汽分流出來的蒸汽。
4.如權利要求1或2所述的新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于， 在所述主流路的蒸汽入口處的壓力浮動范圍是0. 02Mpa 1. 6Mpa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型節(jié)能換熱器節(jié)水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由變聲速自增壓換熱器和水處理系統(tǒng)組成，由變聲速自增壓換熱器進行熱交換后的熱水經(jīng)過采暖系統(tǒng)后變成冷卻的循環(huán)水，該循環(huán)水經(jīng)過水處理系統(tǒng)進行凈化而變成凈化水再重新進入變聲速自增壓換熱器再生使用。使用該裝置，不僅能起到節(jié)能的作用，而且還能節(jié)水。
文檔編號C02F9/04GK102466272SQ20101054328
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者張群 申請人:北京上元恒通環(huán)保科技有限公司