申请日2013.01.03
公开(公告)日2014.06.18
IPC分类号F28D7/16; F28F9/00; F28F9/22
摘要
一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置。本发明属于能源技术领域。为解决现有宽流道板式结构承压能力不够、漏水事故严重、悬浮物与杂质滞留，以及管式结构管口达连堵塞等问题。本发明装置包括流道分离装置、集箱疏导装置、换热管、壳体、两个管板、两个集箱、两个封头、折流板、横隔板、横隔板孔、集箱疏导装置、污水或地表水进出口、换热介质进出口等，污水或地表水从进口进入，经流道分离装置进行流道分离后，在集箱疏导装置的阻隔下，依次往后流动，流动过程中与管外换热介质换热，换热介质从进口进入后，在横隔板和折流板的阻隔下在壳体内折流流动，流动过程中与管内污水或地表水换热。本发明装置用于污水或地表水与换热介质的换热。
权利要求书
1.一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，它包括流道分离装置(1)、多根换热 管(2)、壳体(3)、左管板(4)、右管板(5)、左集箱(6)、右集箱(7)、左封头(8)、右 封头(9)、多个壳内折流板(10)、多个壳内横隔板(11)、多个横隔板孔(12)、多个集箱折 流板(13)、多个集箱疏导装置(14)、多个封头折流板(15)、集箱法兰(16)、封头法兰(17)、 污水或地表水出口(19)、换热介质进口(20)、换热介质出口(21)、壳程区域(35)、左管 程区域(36)、右管程区域(37)、疏导区域(38);所述流道分离装置(1)包括流道分离壳 体(23)、多个流道分离板(24)、多个分离流道(25)、多个流道分离内口(26)、流道分离 进口(27)、多个流道封闭板(28)、多个流道分离短管(29)、流道分离装置壳体法兰(30)、 流道分离装置封闭法兰板(31)、污水或地表水进口(32);所述集箱疏导装置(14)包括疏 导弧板(33)和多个疏导隔板(34)，其特征在于：所述流道分离装置(1)的多个流道分离 短管(29)与左管板(4)的右侧固接;换热管(2)固定在左管板(4)与右管板(5)之间; 壳体(3)分别与左管板(4)和右管板(5)固接;左集箱(6)与左管板(4)的左侧固接、 右集箱(7)与右管板(5)的右侧固接;多个壳内横隔板(11)的两侧与壳体(3)固接，左 右两端分别与左管板(4)和右管板(5)固接，多个壳内横隔板(11)将壳体(3)内分成多 个壳程区域(35);壳内横隔板(11)的左边部分或右边部分上设有横隔板孔(12)，相邻两 个横隔板(11)上的横隔板孔(12)错位设置，即一个在左边时另一个在右边;每个壳程区 域(35)内设有壳内折流板(10)，壳内折流板(10)的两侧与壳体(3)的两侧固接，壳内 折流板(10)的上端或下端留有过水间隙，水平相邻的两个壳内折流板(10)所留过水间隙 错位设置，即一个在上端时另一个在下端;换热管(2)穿过壳内折流板(10);左集箱(6) 内设置有多个集箱折流板(13)，多个集箱折流板(13)将左集箱(6)分成多个左管程区域 (36)，集箱折流板(13)的一端与左管板(4)固接，集箱折流板(13)的两侧与左集箱(6) 固接;最上面的左管程区域(36)内有两排管口，所述两排管口中上面的一排管口是流道分 离装置(1)的分离流道短管(29)的管口;最下面的左管程区域(36)内有一排管口;除最 下面的左管程区域(36)以外，其它各左管程区域(36)内均有两排管口;污水或地表水出 口(19)与最下面的左管程区域(36)固接;右集箱(7)内设有多个集箱折流板(13)，多 个集箱折流板(13)将右集箱(7)分成多个右管程区域(37)，集箱折流板(13)的一端与 右管板(5)固接，集箱折流板(13)的两侧与右集箱(7)固接，各右管程区域(37)内有 两排管口;所述集箱疏导装置(14)的疏导弧板(33)和多个疏导隔板(34)固接，疏导隔 板(34)为圆缺板，疏导隔板(34)的弧边的弧度与弧板(33)的弧度一致，疏导隔板(34) 的弧边与弧板(33)固接;多个疏导隔板(34)将疏导弧板(33)内分成多个疏导区域(38)， 所分成的疏导区域(38)的数目与每排管的管数目相等，每个疏导区域(38)套住上下两排 管口;各个集箱疏导装置(14)分别固定套在左管程区域(36)和右管程区域(37)内，不 包含最下面的左管程区域(36);左封头(8)内固定连接有封头折流板(15)，封头折流板(15) 的位置与左集箱(6)内的集箱折流板(13)的位置成镜像设置;右封头(9)内固定连接有 封头折流板(15)，封头折流板(15)的位置与右集箱(7)内的集箱折流板(13)的位置成 镜像设置;封头法兰(17)与集箱法兰(16)通过螺栓与胶垫密封连接，集箱折流板(13) 和封头折流板(15)之间设有胶垫密封;换热介质进口(20)设在壳体(3)的底部，并与壳 体(3)相通;换热介质出口(21)设在壳体(3)的顶部，并与壳体(3)相通;所述流道分 离装置(1)的流道分离壳体(23)内设有多个流道分离板(24)，多个流道分离板(24)分 别与流道分离壳体(23)的底面固接，将流道分离壳体(23)的内部分成多个并行的分离流 道(25);流道分离短管(29)与流道分离壳体(23)的一侧固接，并与分离流道(25)一一 对应相通，流道分离短管(29)的数目与分离流道(25)的数目相等;流道分离进口(27) 设在最外边的分离流道(25)上，并与污水或地表水进口(32)相通;各流道分离板(24) 上设有流道分离内口(26)，各分离流道(25)通过流道分离内口(26)相通;从流道分离进 口(27)开始往后的第一个流道分离内口(26)到最后一个流道分离内口(26)，按顺序离流 道分离短管(29)的距离逐渐增加;多个流道封闭板(28)分别将各分离流道(25)的右侧 封闭;流道分离装置壳体法兰(30)设置在流道分离壳体(23)的上部，与流道分离装置封 闭法兰板(31)通过螺栓与胶垫密封连接。
2.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：从流 道分离进口(27)开始往后的第一个流道分离内口(26)到最后一个流道分离内口(26)，按 顺序离流道分离短管(29)的距离逐渐增加，每次增加的距离为5mm-500mm。
3.如权利要求2所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：从流 道分离进口(27)开始往后的第一个流道分离内口(26)到最后一个流道分离内口(26)，按 顺序离流道分离短管(29)的距离逐渐增加，每次增加的距离为50mm-200mm。
4.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：所述 流道分离短管(29)为圆管或方管。
5.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：所述 流道分离短管(29)的长度为5mm-500mm。
6.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：所述 换热管(2)为三角形排列或者正方形排列，对应的集箱折流板(13)和集箱疏导装置(14) 呈对应形状设置。
7.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：左集 箱(6)内和右集箱(7)内的集箱折流板(13)上设加强板条(18)并固接，左封头(8)内 和右封头(9)内的封头折流板(13)上设加强板条(18)并固接;封头法兰(17)与各加强 板条(18)形成一个平面，集箱法兰(16)与各加强板条(18)形成一个平面，封头法兰(17) 与集箱法兰(16)通过螺栓与胶垫密封连接。
8.如权利要求1所述的一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，其特征是：壳体 (3)的形状为弧形结构或者方形结构或者圆柱结构，对应的左管板(4)、右管板(5)、左集 箱(6)、右集箱(7)、左封头(8)、右封头(9)、集箱折流板(13)和集箱疏导装置(14) 呈相应形状。
说明书
一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置
技术领域
本发明涉及一种含杂质和悬浮物的污水或地表水与换热介质换热的换热装置，属于能源 技术领域。
背景技术
采用热泵技术提取低品位可再生清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，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，以及换热设备的效率大幅度降低，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，例如本发明人开发的专利ZL03132553.X、ZL200610010437.9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、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”，该专利的污水过流断面为大管径截面，其主要缺陷 是悬浮物有可能在两个管的入口达连，影响污水流量。实用新型专利授权公告号为 CN201909569U、公告日为2011年7月27日、名称为“污水或地表水源热泵畅通型换热装置 及其系统”，该专利的污水过流断面同样为大管径截面，其主要缺陷同样是悬浮物有可能在两 个管的入口达连，影响污水流量。
2、发明专利公开号为CN101149233、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”，发明专利公开号为CN101893395A、公开日为2010年11月24、 名称为“城市污水源热泵系统过流式换热装置”，该两专利的换热面采用了平板结构(内设拉 筋)，其主要缺陷包括承压能力低、受压变形，焊接点漏水后很难修复。
3、发明专利公开号为CN101598507、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”，采用了扁管结构，其主要缺陷同样是承压能力低、受压变形。
4、实用新型专利公告号为CN201417100、公告日为2010年3月3日、名称为“一种污 水换热装置”，该专利采用了套管式换热器原理，其主要缺陷是壳体耗钢量大、体积大、占 地大、清洗维护量大。
上述专利均存在三个方面的问题：一是采用管式结构时，污水走管内，悬浮物易在两管 入口形成达连;二是采用平板结构时，承压能力不够，运行时换热面变形造成疲劳损伤，导 致漏水;三是采用套管式结构时，耗钢量大、占地大。本发明针对现有技术存在的问题，将 创造性地解决污水换热装置采用管式结构时换热管入口达连堵塞，以及采用板式宽流道结构 时流道内杂质与悬浮物滞留，解决板式结构的承压、漏水和修复问题，以及套管结构耗钢量 大、占地大等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水或地表水用强制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，以及管式结构管 口悬浮物的达连堵塞，板式宽流道结构的流道内悬浮物与杂质滞留等问题。实现上述目的， 本发明的技术方案是：
一种污水或地表水用强制疏导型管式换热装置，所述换热装置包括流道分离装置、多根 换热管、壳体、左管板、右管板、左集箱、右集箱、左封头、右封头、多个壳内折流板、多 个壳内横隔板、多个横隔板孔、多个集箱折流板、多个集箱疏导装置、多个封头折流板、集 箱法兰、封头法兰、污水或地表水出口、换热介质进口、换热介质出口、壳程区域、左管程 区域、右管程区域、疏导区域;所述流道分离装置包括流道分离壳体、多个流道分离板、多 个分离流道、多个流道分离内口、流道分离进口、多个流道封闭板、多个流道分离短管、流 道分离装置壳体法兰、流道分离装置封闭法兰板、污水或地表水进口;所述集箱疏导装置包 括疏导弧板和多个疏导隔板;所述流道分离装置的多个流道分离短管与左管板的右侧固接; 换热管固定在左管板与右管板之间;壳体分别与左管板和右管板固接;左集箱与左管板的左 侧固接、右集箱与右管板的右侧固接;多个壳内横隔板的两侧与壳体固接，左右两端分别与 左管板和右管板固接，多个壳内横隔板将壳体内分成多个壳程区域;壳内横隔板的左边部分 或右边部分上设有横隔板孔，相邻两个横隔板上的横隔板孔错位设置，即一个在左边时另一 个在右边;每个壳程区域内设有壳内折流板，壳内折流板的两侧与壳体的两侧固接，壳内折 流板的上端或下端留有过水间隙，水平相邻的两个壳内折流板所留过水间隙错位设置，即一 个在上端时另一个在下端;换热管穿过壳内折流板;左集箱内设置有多个集箱折流板，多个 集箱折流板将左集箱分成多个左管程区域，集箱折流板的一端与左管板固接，集箱折流板的 两侧与左集箱固接;最上面的左管程区域内有两排管口，所述两排管口中上面的一排管口是 流道分离装置的分离流道短管的管口;最下面的左管程区域内有一排管口;除最下面的左管 程区域以外，其它各左管程区域内均有两排管口;污水或地表水出口与最下面的左管程区域 固接;右集箱内设有多个集箱折流板，多个集箱折流板将右集箱分成多个右管程区域，集箱 折流板的一端与右管板固接，集箱折流板的两侧与右集箱固接，各右管程区域内有两排管口; 所述集箱疏导装置的疏导弧板和多个疏导隔板固接，疏导隔板为圆缺板，疏导隔板的弧边的 弧度与弧板的弧度一致，疏导隔板的弧边与弧板固接;多个疏导隔板将疏导弧板内分成多个 疏导区域，所分成的疏导区域的数目与每排管的管数目相等，每个疏导区域套住上下两排管 口;各个集箱疏导装置分别固定套在左管程区域和右管程区域内，不包含最下面的左管程区 域;左封头内固定连接有封头折流板，封头折流板的位置与左集箱内的集箱折流板的位置成 镜像设置;右封头内固定连接有封头折流板，封头折流板的位置与右集箱内的集箱折流板的 位置成镜像设置;封头法兰与集箱法兰通过螺栓与胶垫密封连接，集箱折流板和封头折流板 之间设有胶垫密封;换热介质进口设在壳体的底部，并与壳体相通;换热介质出口设在壳体 的顶部，并与壳体相通;所述流道分离装置的流道分离壳体内设有多个流道分离板，多个流 道分离板分别与流道分离壳体的底面固接，将流道分离壳体的内部分成多个并行的分离流道; 流道分离短管与流道分离壳体的一侧固接，并与分离流道一一对应相通，流道分离短管的数 目与分离流道的数目相等;流道分离进口设在最外边的分离流道上，并与污水或地表水进口 相通;各流道分离板上设有流道分离内口，各分离流道通过流道分离内口相通;从流道分离 进口开始往后的第一个流道分离内口到最后一个流道分离内口，按顺序离流道分离短管的距 离逐渐增加;多个流道封闭板分别将各分离流道的右侧封闭;流道分离装置壳体法兰设置在 流道分离壳体的上部，与流道分离装置封闭法兰板通过螺栓与胶垫密封连接。
本发明装置与现有技术的区别及有益效果为：
(1)创新性地在换热装置内设置了流道分离装置和集箱疏导装置两个构件，实现了污水 或地表水与换热介质的无堵塞高效换热;
(2)在流道分离装置内，污水或地表水的每次分流都是反向流动，避免了悬浮物在两个 或多个管口同时进水时的达连堵塞问题;
(3)集箱疏导装置将换热管进行分组，按流动方向，一根管的出口对应下一根管的进口， 一一对应，保证了悬浮物不会在管口达连;
(4)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，如完全堵塞，则堵塞部位前后的压差即为进口与出口压差，堵塞部位前后的压力可达 15~55公斤重，可有力地将杂质和悬浮物推出，解决了堵塞和悬浮物的滞留问题;
(5)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;
(6)与现有的宽流道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，且可修复，装置的整体性能显著可靠。