申请日2013.03.27
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号F25B39/00; F25B13/00
摘要
一种矿用污水源满液式冷热水机组，包括依次相接的压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置和第二换热器，还包括矿用污水源，第一换热器为污水侧满液式换热器，第二换热器为用水侧满液式换热器，一级污水泵的进口与矿用污水源连通，一级污水泵的出口经过排水清洁旋转过滤器后与污水集水器连通，二级污水泵的进口与污水集水器连通，二级污水泵的出口与污水侧满液式换热器的污水进口相通，污水侧满液式换热器的污水出口经过排放管与矿用污水源连通。排水清洁旋转过滤器的底部通过排污泵连通到矿用污水源。本实用新型具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低的特点。
权利要求书
1.一种矿用污水源满液式冷热水机组，包括依次相接的压缩机(12)、 四通换向阀(11)、第一换热器(8)、节流装置(9)和第二换热器(10)，其 特征是还包括矿用污水源(1)，
第一换热器(8)为污水侧满液式换热器，第二换热器(10)为用水侧满 液式换热器，
一级污水泵(2)的进口与矿用污水源(1)连通，一级污水泵(2)的出 口经过排水清洁旋转过滤器(3)后与污水集水器(5)连通，
二级污水泵(6)的进口与污水集水器(5)连通，二级污水泵(6)的出 口与污水侧满液式换热器的污水进口相通，
污水侧满液式换热器的污水出口经过排放管(20)与矿用污水源(1)连 通。
2.根据权利要求1所述的矿用污水源满液式冷热水机组，其特征是所述 排水清洁旋转过滤器(3)的底部通过排污泵(4)连通到矿用污水源(1)。
3.根据权利要求1或2所述的矿用污水源满液式冷热水机组，其特征是 所述污水集水器(5)的底部通过污水集水器泄水排污阀(7)连通到排放管 (20)。
说明书
矿用污水源满液式冷热水机组
技术领域
本实用新型涉及一种冷热水机组，特别是一种矿用污水源满液式冷热水 机组。
背景技术
矿山企业对冷热水的需求量很大，主要包括：工艺用冷热水(矿山企业 生产所需)、大型设备冷却用水(设备、电机、轴承及装备的冷却)、设备间 和矿井局部空间的空调需要(该部分需求量比较大，冬季以供热为主，夏季 以供冷为主)、矿业办公和生活的空调系统、生活热水需求(生活所需洗澡、 日常用水等)。
目前，大多数矿山企业所需的冷热水是依靠冷水机组制冷和锅炉供热相 配合的方式提供。夏季启用冷水机组制冷，将排热通过冷却塔散到大气中， 部分工艺用冷却水也是由制冷机组或冷却塔提供;冬季所需的工艺、洗澡和 日常生活用热水则采用锅炉来完成。整个系统的运行效率低、能耗大，且冷 水机组冷却塔会产生噪音和霉菌污染，锅炉燃烧供热会造成排烟污染，不满 足目前国家倡导的“节能减排”政策及建设能源节约型、环境友好型社会的 要求。
由于矿山企业的水消耗非常大，在矿井开采过程中会产生大量的废水和 污水，主要包括矿井排水和选矿废水等，进而形成水量大且稳定的污水源。 矿井排水主要是针对多雨和地下水位较高地区的矿山，井壁会渗出较多的 水，与井下的矿物和设备接触后形成矿井排水;选矿废水主要来源于破碎作 业中的洗矿、磨矿作业中的分级、选别、各泡沫精矿产品的浓缩脱水、尾矿 溢流、湿式除尘、事故排放等作业，其中以尾矿溢流水和产品浓缩水为主。 由于矿山企业生产所产生的污水来自于深层矿井地下，水温基本跟井下温度 相当;部分选矿用水与地下开采的矿石接触，温度也接近井下温度的。可见， 矿用污水源的温度特性与深层地下水类似，冬季比环境空气温度高，夏季比 环境空气温度低，水体温度一年四季相对稳定，波动范围远小于环境空气温 度的变动，如果可将矿用污水源作为提取和储存能量的基本源体，通过空调 机组来实现对矿山建筑物的冬季供热和夏季制冷，那么就可以实现矿山企业 节能减排、环保目的，符合国家在十二五规划中努力倡导的节能减排政策。
当前，采用地表水(江、河、湖、海)、地下水、自来水、热电厂冷却 水等水源作机组冷热源的水源热泵机组已有应用，机组供热、制冷功能转换 时，需要对换进入冷凝器和蒸发器的冷热源和冷热媒水的管路。
但是，矿用污水源与以上冷热源的主要区别是：矿用污水源含有大量的 矿物颗粒、有机污染物、一定量的油类污染物，部分污水源含有微量有毒的 金属离子和氧化物等。以上特性决定了常规地下水式冷热水机组无法采用矿 用污水源作机组制冷、供热的冷热源;同样，矿用污水源的有毒性也决定了 常规水源热泵不能采用矿山企业产生的污水源作机组制冷、供热的冷热源， 因为常规水源热泵机组制冷、供热功能转换时需要切换冷热源水侧和冷热媒 水侧的水系统管路，若采用矿用污水源作机组冷热源，必然会造成冷热媒水 体和冷热源水体发生掺混，造成机组提供的冷热媒水体含有毒性，这是绝对 不允许的。除非，在使用矿用污水源作水源热泵冷热源前，对污水源进行精 细过滤、消毒等复杂的工艺处理或采用中间二次间接换热器，必然会导致污 水源使用成本大幅增加，这是不合理的。从以上分析可知，矿用污水源是矿 山企业不可多得的冷热源，但目前并没有得到良好的使用。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低 的矿用污水源满液式冷热水机组，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种矿用污水源满液式冷热水机组，包括依次相接的压 缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置和第二换热器，其结构特征是还 包括矿用污水源，
第一换热器为污水侧满液式换热器，第二换热器为用水侧满液式换热 器，
一级污水泵的进口与矿用污水源连通，一级污水泵的出口经过排水清洁 旋转过滤器后与污水集水器连通，
二级污水泵的进口与污水集水器连通，二级污水泵的出口与污水侧满液 式换热器的污水进口相通，
污水侧满液式换热器的污水出口经过排放管与矿用污水源连通。
所述排水清洁旋转过滤器的底部通过排污泵连通到矿用污水源。
所述污水集水器的底部通过污水集水器泄水排污阀连通到排放管。
本实用新型通过低成本污水源处理，应用矿用污水源作为机组制冷、供 热所需的冷热源的矿用污水源满液式冷热水机组，替代目前矿山企业普遍使 用的不节能、不环保的冷水机组制冷配套锅炉供热模式，解决矿山企业一台 机组采用污水源即可供热也可供冷的问题，且保证提供的冷热媒水体具备使 用安全性，使得矿山企业空调系统产品运行过程更加节能环保、可靠稳定性 更佳，符合国家在十二五规划中努力倡导的节能减排政策。
因矿山企业产生的污水源的水体温度一年四季相对稳定，冬季比环境空 气温度高，夏季比环境空气温度低，保证了矿用污水源满液式冷热水机组的 高效稳定运行。与矿山企业常规使用的冷水机组制冷配套锅炉供热相比，省 去了冷却塔的噪音、霉菌污染及锅炉燃烧的排烟污染，更具备节能、环保等 效益。
本实用新型针对矿用污水源的大密度矿物颗粒含量大、腐蚀性较大、含 有金属离子和特殊物质对换热器有着很强的腐蚀性、矿业污水毒性较大、不 可以与冷热媒水相互掺混使用管路、固体颗粒对换热器的磨损会比较严重等 区别常规冷热源水的特点，设计开发出专门针对矿用污水源应用的、具备防 堵、抗腐蚀和污垢能力强的矿用污水源满液式冷热水机组，不需要切换的污 水源满液式冷热水机组冷热源和冷热媒水侧的管路，同样可以实现制取具备 使用安全性的冷媒水、热媒水功能。
本实用新型可将矿山企业产生的大量污水源经排水清洁旋转过滤器处 理后，充当机组制冷、供热所需的低位冷热源，通过机组的逆卡诺循环为矿 山企业提供生产、生活、空调等所需的冷热媒水。鉴于矿用污水源的特性， 矿用污水源满液式冷热水机组设计采用制冷剂流向切换方式，保证提供冷热 媒水的使用安全性;机组蒸发、冷凝换热器均采用一程式过流设计的满液式 结构，满足机组防堵塞、防污染、防腐蚀要求。
由于直接采用矿用污水源会导致机组管路阻塞和设备损坏，同时会在换 热设备换热面形成污物热阻，导致设备换热性能大幅下降。本设计采用低成 本的排水清洁旋转过滤管路对矿用污水源进行适当处理，具备运行稳定、构 造简单、性能适中的特点，在降低污水源处理难度的同时，为矿用污水源满 液式冷热水机组主机提供制冷、供热所需的满足水质要求的低位冷热源，省 去了常规使用污水源需使用中间二次间接换热器设备，大幅降低采用常规水 源热泵冷热源需对污水源进行精细过滤、消毒等复杂工艺造成的成本大幅增 加问题。
由于矿山企业生产所产生的污水来自于深层地下，其水温基本跟井下温 度相当;部分选矿用水与地下开采的矿石接触，温度也接近井下温度的。矿 用污水源的温度特性与深层地下水类似，冬季比环境空气温度高，夏季比环 境空气温度低，水体温度一年四季相对稳定，波动范围远小于环境空气温度 的变动，非常适宜充当矿山企业矿用污水源满液式冷热水机组冬季采暖的低 位低温热源和夏季制冷的低位冷源。
本实用新型中的矿用污水源含有大量的开矿污物和悬浮颗粒，直接采用 会导致机组管路阻塞和设备损坏，同时会在换热设备的换热面形成污物热 阻，导致设备换热性能大幅下降。本实用新型中的排水清洁旋转过滤管路是 由一级污水泵、排水清洁旋转过滤器、排污泵、污水集水器、二级污水泵、 污水集水器泄水排污阀、污水侧满液壳管式换热器的换热管管路及各部件之 间的连接管组成，其构造简单、运行稳定、性能适中，大幅降低了污水源的 处理难度，为矿用污水源满液式冷热水机组主机提供制冷、供热所需低位冷 热源。
机组的污水侧换热器、用水侧换热器均采用一程式过流设计、固定管板 壳管满液式结构，提高换热效率。换热器采用与矿业污水相容的材料制作， 避免换热器的过快腐蚀，满足防矿用污水的腐蚀要求;换热管采用大管径、 厚壁管材料制作，保证污水源中较大的悬浮物可顺畅通过，不会发生堵塞现 象。满液式结构设计使得污水源始终走换热器内的管程，高流速避免流动死 区、避免积垢，且方便清洗，提高了污水换热器防污染、堵塞能力。
本实用新型解决了常规水源热泵机组制冷、制热功能转换时，需要更改 污水侧满液壳管式换热器与冷热媒水侧的管路造成冷热媒水受到污染无法 使用的问题;同时，常规水源热泵机组由制冷转制热而转换水路后，干式蒸 发器的壳管内若通过污水，因流速低且存在流动死区，易发生容积积垢;同 时，常规水源热泵机组的蒸发器多采用U形管式的，会造成清洗困难，而 满液壳管式换热器的大管径的一程式设计很好的解决了该问题。
本实用新型很好的解决了常规机组无法使用矿用污水源的问题，在保证 安全性的前提下，采用矿用污水源作矿用污水源满液式冷热水机组的冷热 源，为矿山企业生产、生活、办公等提供所需的冷热媒水，达到了节能降耗、 环保低碳的目的。
因使用矿用污水源作机组冷热源时，用水侧和污水侧的管路不可以对换 使用，为避免用水侧与污水侧的掺混，通过手动或电动类四通换向阀来改变 制冷剂的流向，改变污水源侧满液式壳管换热器和用水侧满液式壳管换热器 的功用，从而确保污水始终在污水侧满液壳管式换热器中换热，而用水始终 在用水侧满液壳管式换热器中换热，即污水侧满液壳管式换热器和用水侧满 液壳管式换热器既可以做冷凝器又可以做蒸发器，矿物污水源在一个换热器 内便可充当低温热源或低位冷源，而冷热媒水在一个换热器内可放热成为冷 冻水或吸热成为热媒水，保证在机组制冷、制热功能转换后，使用有一定毒 性的矿用污水源作机组冷热源，机组提供的冷热媒水具备使用安全性。
从矿用污水源提取的污水，经一级污水泵、排水清洁旋转过滤器后进入 污水集水器中，再由二级污水泵将处理的污水泵送进入污水侧满液壳管式换 热器的换热管内，充当矿用污水源满液式冷热水机组制热所需的低温热源放 热或充当矿用污水源满液式冷热水机组制冷所需的低位冷源吸热，完成换热 后经换热器端部的水管路返回矿用污水源中，完成充当矿用污水源满液式冷 热水机组制冷、供热所需低位冷热源的工作。
本实用新型设计的矿用污水源满液式冷热水机组很好的解决了常规机 组无法使用矿用污水源或使用成本高昂导致使用不现实的问题。在保证冷热 媒水安全性的前提下，采用矿用污水源作机组冷热源，制热时把存于污水源 中的低位热能“提取”出来，制冷时把室内的热量“提取”出来，释放到污水源 中，从而为矿山企业生产、生活、办公等提供所需的冷热媒水，一套系统代 替原先的锅炉和制冷机两套系统，节省空间的同时达到了节能降耗、环保低 碳的目的，具有较高的经济和社会效益。
本实用新型利用矿用污水源作冷源或热源，改善了目前大多数矿山企业 依靠冷却塔式冷水机组制冷和锅炉燃烧供热方式造成能源利用效率低、能耗 高、不环保的现状，具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低的特点。