申请日2013.01.03
公开(公告)日2013.03.27
IPC分类号F28D7/16; F28F9/00; F28F9/26
摘要
一种污水或地表水用疏导型管式换热装置。本发明属于能源技术领域。为解决现有污水换热装置的板式结构承压能力不够、漏水事故严重，而套管结构耗钢量大等，以及管口悬浮物的达连堵塞问题。多层换热管设置在壳体内，且两端与左右管板固连，左右管板与污水或地表水左右封头围成污水或地表水左右过渡腔，壳体内有左右清水通道，污水或地表水左过渡腔室与所对应层换热管的管口相通;污水或地表水左过渡腔室通过第二立隔板分隔成两个污水或地表水左过渡腔室单元，污水或地表水右过渡腔室的顶端设有污水或地表水出口或进口，底端设有污水或地表水进口或出口。本发明用于提取污水或地表水中的冷热量时，污水或地表水与清水的无堵塞、高效换热。
权利要求书
1.一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，所述的换热装置包括壳体(1)、多层换热 管(10)、两个管板、两个筒体及多个清水隔板，两个管板分别是左管板(2)和右管板(3)， 两个筒体分别是左筒体(4)和右筒体(5)，多个清水隔板包括多个左清水隔板(6)和多个 右清水隔板(7)，两个污水或地表水封头分别是污水或地表水左封头(8)和污水或地表水右 封头(9)，其特征是：多层换热管(10)设置在壳体(1)内，多层换热管(10)的左端固连 有左管板(2)，多层换热管(10)的右端固连有右管板(3)，左管板(2)通过左筒体(4) 与污水或地表水左封头(8)可拆卸密封连接，右管板(3)通过右筒体(5)与污水或地表水 右封头(9)可拆卸密封连接，由左管板(2)、左筒体(4)及污水或地表水左封头(8)围成 污水或地表水左过渡腔，由右管板(3)、右筒体(5)及污水或地表水右封头(9)围成污水 或地表水右过渡腔;壳体(1)顶部或左管板(2)的上端设有与壳体(1)内腔相通的清水出 口(11)，壳体(1)底部或左管板(2)的下端设有与壳体(2)内腔相通的清水进口(12)， 多个左清水隔板(6)和多个右清水隔板(7)交替设置在壳体(1)内的多层换热管(10)的 层间空隙中，左清水隔板(6)与左管板(2)固连，左清水隔板(6)与右管板(3)之间设 有右清水通道(13)，右清水隔板(7)与右管板(3)固连，右清水隔板(7)与左管板(2) 之间设有左清水通道(14)，污水或地表水右过渡腔由上腔(15)、中间过渡腔及两个侧过渡 腔构成，上腔(15)与中间过渡腔及两个侧过渡腔相邻设置，中间过渡腔的中部通过第一立 隔板(16)分隔成两个中间过渡腔室，每个中间过渡腔室由上至下分隔成多个中间过渡腔室 单元(17)，多个中间过渡腔室单元(17)由上至下定义为第一中间过渡腔室单元至第N中 间过渡腔室单元，多层换热管(10)由上至下定义为第一层换热管至第M层换热管，M=2N， M=10~40，第一中间过渡腔室单元与第一层换热管及第二层换热管相对应的管口相通，第二 中间过渡腔室单元与第三层换热管及第四层换热管相对应的管口相通，以此类推，第N中间 过渡腔室单元与第M-1层换热管及第M层换热管相对应的管口相通;上腔(15)与第一层换 热管中除与第一中间过渡腔室单元相通的换热管外的其余换热管相通;每个侧过渡腔由上至 下分隔成多个侧过渡腔室(18)，多个侧过渡腔室(18)由上至下定义为第一侧过渡腔室至第 W侧过渡腔室，第一侧过渡腔室与第二层换热管及第三层换热管相对应的管口相通，第二侧 过渡腔室与第四层换热管及第五层换热管相对应的管口相通，以此类推，第W-1侧过渡腔室 与第M-1层换热管及第M-2层换热管相对应的管口相通，第W侧过渡腔室与第M层换热管 相对应的管口相通;污水或地表水左过渡腔由上至下分隔成M个污水或地表水左过渡腔室 (19)，M个污水或地表水左过渡腔室(19)与M层换热管一一对应，每个污水或地表水左 过渡腔室(19)与所对应层换热管的管口相通;每个污水或地表水左过渡腔室(19)内的中 部通过第二立隔板(20)分隔成两个污水或地表水左过渡腔室单元，污水或地表水右过渡腔 室的顶端设有污水或地表水进口(21)，污水或地表水右过渡腔室的底端设有污水或地表水出 口(22)。
2.如权利要求1所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述的换 热管(2)为圆管，圆管管径为70~150mm。
3.如权利要求1所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述的换 热管(2)为圆管，圆管管径为80mm。
4.如权利要求1所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述的换 热管(2)为圆管，圆管管径为100mm。
5.如权利要求1所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述的换 热管(2)为圆管，圆管管径为125mm。
6.如权利要求1或2所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述 的污水或地表水左封头(8)端面上及污水或地表水右封头(9)端面上分别设有一个连接法 兰一(23)，左筒体(4)与污水或地表水左封头(8)相邻端面上及右筒体(5)与污水或地 表水右封头(9)相邻端面上分别设有一个连接法兰二(24)，左筒体(4)与污水或地表水左 封头(8)之间以及右筒体(5)与污水或地表水右封头(9)之间分别通过连接法兰一(23)、 连接法兰二(24)以及设置在二者之间的密封圈(25)可拆卸密封连接。
7.如权利要求1或2所述的一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，其特征是：所述 的左清水通道(14)上及右清水通道(13)上沿壳体(1)的宽度方向分别排布有多个板条(27)， 相邻两个板条(27)之间具有间距，板条(27)的两端与壳体(1)固连。
说明书
一种污水或地表水用疏导型管式换热装置
技术领域
本发明涉及一种利用污水或地表水中的冷热量时污水或地表水与清水的换热装置，属于 能源技术领域。
背景技术
利用污水或地表水等低品位可再生清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，一般采用 热泵技术，是建筑节能减排的有效途径之一，其节能幅度可达45%以上。这些低位可再生清 洁冷热源包括：大气、土壤、地下水、地表水、城市污水等等，利用这些冷热能源时，一方 面需要因地制宜地加以利用，另一方面需要有效解决一些共性与关键技术问题。关于污水和 地表水冷热源，需要解决的关键问题是杂质堵塞和提高换热效率问题，如不妥善处理，则运 行时换热设备的流量急剧下降，换热效率大幅度降低，造成换热设备严重达不到使用要求。
为解决堵塞问题，有两种技术方案可以实现：第一种技术方案是在换热设备前加设防堵 装置，先过滤再换热，例如：发明专利公开号为CN1474125A、公开日为2004年2月11日、 名称为“城市污水冷热源的应用方法和装置”以及发明专利公开号为CN1920447A、公开日 为2007年2月28日、名称为“污水及地表水源热泵无阻塞压力平衡防阻装置及其系统”等 等;第二种技术方案是加大换热设备的过流断面，使含杂质的污水或地表水直接进入换热设 备，杂质顺利地通过，称之为“疏导型换热”。
关于第二种“疏导型换热”涉及到的相关专利及其主要缺陷如下：
1、申请人前期开发的两个专利分别为：发明专利公开号为CN101915511A、公开日为2010 年12月15日、名称为“污水或地表水源热泵大管径换热装置及其系统”，发明专利申请公开 号为CN101943528A、公开日为2011年1月12日、名称为“污水或地表水源热泵畅通型换 热装置及其系统”，本专利申请是对上述专利的改进。
2、发明专利公开号为CN101149233A、公开日为2008年3月26日、名称为“污水或地 表水源热泵流道式换热系统”，实用新型专利授权公告号为CN201096463Y、授权公告日为 2008年8月6日、名称为“污水及地表水冷热源单流道壳板式换热装置”，发明专利公开号 为CN101893395A、公开日为2010年11月24日以及名称为“城市污水源热泵系统过流式换 热装置”，发明专利公开号为CN101598507A、公开日为2009年12月9日、名称为“单层扁 管全隔离污水管壳换热装置”，发明专利公开号为CN102226656A、公开日为2011年10月 26日、名称为“一种污水箱式换热器”，上述专利的换热面采用了平板结构(内设拉筋)，其 主要缺陷为承压能力低、受压变形，焊接点漏水、难修复等。
3、实用新型专利公开号为CN201417100、公开日为2010年3月3日、名称为“一种污 水换热装置”，该专利采用套管式结构形式，能够很好的解决堵塞问题，但壳体分散、连接管 件多，耗钢量极大，在污水或地表水换热温差较小的情况下，耗钢量更大，不实用。
本发明专利申请将采用50~150mm管径的管式结构，解决现有技术板式结构承压能力不 够、漏水事故严重，以及套管结构耗钢量大等，是在申请人前有技术基础上进行的技术改进， 主要采取流道分离的结构形式，重点解决管口悬浮物的达连堵塞问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，为解决现有污水换热装 置的板式结构承压能力不够、漏水事故严重，而套管结构耗钢量大等，以及管口悬浮物的达 连堵塞问题。实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种污水或地表水用疏导型管式换热装置，所述的换热装置包括壳体、多层换热管、两 个管板、两个筒体及多个清水隔板，两个管板分别是左管板和右管板，两个筒体分别是左筒 体和右筒体，多个清水隔板包括多个左清水隔板和多个右清水隔板，两个污水或地表水封头 分别是污水或地表水左封头和污水或地表水右封头，多层换热管设置在壳体内，多层换热管 的左端固连有左管板，多层换热管的右端固连有右管板，左管板通过左筒体与污水或地表水 左封头可拆卸密封连接，右管板通过右筒体与污水或地表水右封头可拆卸密封连接，由左管 板、左筒体及污水或地表水左封头围成污水或地表水左过渡腔，由右管板、右筒体及污水或 地表水右封头围成污水或地表水右过渡腔;壳体顶部或左管板的上端设有与壳体内腔相通的 清水出口，壳体底部或左管板的下端设有与壳体内腔相通的清水进口，多个左清水隔板和多 个右清水隔板交替设置在壳体内的多层换热管的层间空隙中，左清水隔板与左管板固连，左 清水隔板与右管板之间设有右清水通道，右清水隔板与右管板固连，右清水隔板与左管板之 间设有左清水通道，污水或地表水右过渡腔由上腔、中间过渡腔及两个侧过渡腔构成，上腔 与中间过渡腔及两个侧过渡腔相邻设置，中间过渡腔的中部通过第一立隔板分隔成两个中间 过渡腔室，每个中间过渡腔室由上至下分隔成多个中间过渡腔室单元，多个中间过渡腔室单 元由上至下定义为第一中间过渡腔室单元至第N中间过渡腔室单元，多层换热管由上至下定 义为第一层换热管至第M层换热管，M=2N，M=10~40，第一中间过渡腔室单元与第一层换 热管及第二层换热管相对应的管口相通，第二中间过渡腔室单元与第三层换热管及第四层换 热管相对应的管口相通，以此类推，第N中间过渡腔室单元与第M-1层换热管及第M层换 热管相对应的管口相通;上腔与第一层换热管中除与第一中间过渡腔室单元相通的换热管外 的其余换热管相通;每个侧过渡腔由上至下分隔成多个侧过渡腔室，多个侧过渡腔室由上至 下定义为第一侧过渡腔室至第W侧过渡腔室，第一侧过渡腔室与第二层换热管及第三层换热 管相对应的管口相通，第二侧过渡腔室与第四层换热管及第五层换热管相对应的管口相通， 以此类推，第W-1侧过渡腔室与第M-1层换热管及第M-2层换热管相对应的管口相通，第W 侧过渡腔室与第M层换热管相对应的管口相通;污水或地表水左过渡腔由上至下分隔成M个 污水或地表水左过渡腔室，M个污水或地表水左过渡腔室与M层换热管一一对应，每个污水 或地表水左过渡腔室与所对应层换热管的管口相通;每个污水或地表水左过渡腔室内的中部 通过第二立隔板分隔成两个污水或地表水左过渡腔室单元，污水或地表水右过渡腔室的顶端 设有污水或地表水进口，污水或地表水右过渡腔室的底端设有污水或地表水出口。
所述的换热管为圆管，圆管的内径为70~150mm。
所述的污水或地表水左封头端面上及污水或地表水右封头端面上分别设有一个连接法兰 一，左筒体与污水或地表水左封头相邻端面上及右筒体与污水或地表水右封头相邻端面上分 别设有一个连接法兰二，左筒体与污水或地表水左封头之间以及右筒体与污水或地表水右封 头之间分别通过连接法兰一、连接法兰二以及设置在二者之间的密封圈可拆卸密封连接。
所述的左清水通道上及右清水通道上沿壳体的宽度方向分别排布有多个板条，相邻两个 板条之间具有间距，板条的两端与壳体固连。
本发明相对于现有技术的区别及有益效果是：
(1)采取了流道分离结构形式，即腔与腔之间、腔室与腔室之间以及腔室单元与腔室单 元之间均通过隔腔板隔开，形成了管路从进口到出口都是单根管一一对应;
(2)实现了流道分离作用，即每根管与下一根管的联通一一对应，解决了一根管出水多 根管进水或多根管出水对应多管根进水时悬浮物在进水管口的达连堵塞问题;
(3)当悬浮物在某一管内滞留造成堵塞时，由于管路从进口到出口都是单根管一一对应， 堵塞部位前后的压差即为进口与出口压差，如完全堵塞，堵塞部位前后的压力可达15~55公 斤重，彻底解决了堵塞和悬浮物的滞留问题;
(4)与套管式换热器相比，换热管为集中设置，壳体耗钢量可减少50%以上，且无大量 的管路连接件，占地小，清洗拆卸工作量显著减小;
(5)与现有的板式污水换热装置相比，承压能力高，换热管主材内部无拉筋，焊接量小， 漏水事故量小，可修复，装置的整体性能显著可靠。