申请日2012.07.31
公开(公告)日2012.10.31
IPC分类号F28F19/01; F28D13/00
摘要
本发明公开了一种大管径壳管式流化床污水换热装置，设置了污水流道与清水流道之间存在通过管壁进行热交换的区域。本发明改进在于，污水流道位于热交换区域，污水管道选用直径为50~120mm的大管径;而且在污水大管径流道的入水口处另设固体颗粒导入口，固体颗粒导入口后端连接固体颗粒存储、输送组件;其中，固体颗粒直径为2~8mm;固体颗粒体积分率为2%~8%;密度大于污水。本发明彻底解决了污水或地表水冷热源利用中的污杂物堵塞换热器与换热性能不好的缺点，可为热泵提供冷热源，也可用于冷却大型设备的循环用水，或用于供暖、空调、生活用水等场合，具有明显的环保经济效益。
权利要求书
1.一种大管径壳管式流化床污水换热装置，包括污水流道和清水流道，所 述污水流道与所述清水流道之间存在通过管壁进行热交换的区域;其特征在于，
所述热交换区域的污水流道选用直径为50~120mm的大管径;而且在所述 污水大管径流道的入水口处另设固体颗粒导入口，所述固体颗粒导入口后端连 接固体颗粒存储、输送组件;
其中，所述固体颗粒直径为2~8mm;固体颗粒体积分率为2%~8%;密度大 于污水。
2.根据权利要求1所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述固体颗粒为沙粒、钢球、铜球或有机塑料球。
3.根据权利要求2所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述污水大管径流道的出水口处设置固液分离器(7);所述固液分离器(7)的固体 输出口连通至所述固体颗粒存储、输送组件，向所述固体颗粒导入口输送固体 颗粒。
4.根据权利要求3所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述固液分离器(7)为离心甩干式固液分离设备或沉淀滤除式分离设备。
5.根据权利要求4所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述固液分离器(7)竖向设置;所述固体输出口位于所述固液分离器(7)的底部， 并直接通过管道连至位于下方的所述固体颗粒导入口。
6.根据权利要求5所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述污水大管径流道的入水口处位于所述固体颗粒导入口的之前设置一段管径 变窄的增压管道。
7.根据权利要求1-6任一所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征 在于，在所述热交换的区域，所述污水流道呈S型通道设置，而所述清水流道 围于所述S型污水流道的外部，通过侧壁板、隔板也隔置成S型通道，且所述 污水流道与所述清水流道的流向相反。
8.根据权利要求7所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述S型污水流道为由同一污水出口分出的多个并行S型污水流通支路;所述S 型清水流道围于全部所述S型污水流通支路的外部。
9.根据权利要求7所述大管径壳管式流化床污水换热装置，其特征在于， 所述污水流道内流通的是污水或地表水。
10.根据权利要求7所述大管径壳管式流化床污水换热装置，所述热交换 的区域的清水流道和污水流道为竖向设置，且污水入口位于下部，清水入口位 于上部。
说明书
大管径壳管式流化床污水换热装置
技术领域
本发明属于能源利用技术领域，涉及到一种利用污水或地表水冷热源的可 自动除污、强化换热与防抑垢的换热装置。
背景技术
污水或地表水冷热源的利用，可以缓解目前能源紧张的形势，有着良好的 节能效果、环保效益与经济效益，将节约日益紧缺的淡水资源，为能源利用开 辟新的领域，为综合全面利用水资源提供一条新的思路。而这些冷热源之所以 没有大面积使用与推广主要是因为其水质不能满足目前水循环系统中所要求的 水质标准，在实际运行的工程当中往往是这些污物堵塞水泵与换热器，造成系 统性能明显下降，甚至不能运行。在实际运行中往往是污物堵塞水泵与换热器， 为此笔者所获得CN200410020630.1与CN200420031799.2两项专利，采用自动 反洗装置将大的污杂物去除，在很大程度上减轻了污物对水泵与换热器的堵塞 问题，但上述两项专利不足在于其处理后的水源中仍然含有小型颗粒与毛发类 污物，进入换热器的水源仍然满足不了国家标准，换热性能仍然不高，在运行 较长时间后仍然出现污垢增长，尤其是毛发类污杂物堵塞换热管问题。
针对污杂物堵塞问题目前主要方法是采用2.5-3m/s高流速、胶球清洗与自 动清洗小刷等方法。增大流速方法虽然能够抑制污垢的集聚，但由于流速的增 大造成大量泵耗，其与节能的初衷相违背;胶球清洗与自动清洗小刷由于工艺 等原因使用效果并不好，因而更多采用国外设备而造成较大投资。针对换热性 能不高的问题，目前主要是加大换热器的面积来解决，但这样将增加系统的投 资。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术存在的不足，有效解决污物的堵塞和现有技 术为实现防堵塞而导致的工艺流程复杂与占地庞大等问题，提出一种具有换热 效率高、抗堵塞、抗污垢、抗腐蚀与容易清洗等特点的换热装置。该发明装置 中污水或地表水在垂直的大管径管内流动，含毛发类的污杂物顺畅通过，壳程 的清水沿着大管径管的外壁与管程的污水或地表水成逆向流动;污水或地表水 进入换热设备之前加入固体颗粒，强化设备换热能力、防止污物堵塞与污垢的 生成，在换热设备的污水或地表水出口连接固液分离器，将固体颗粒分离出来 依下降管再进入换热设备循环使用;固液分离后的污水或地表排到污水或地表 水的下游。
为了达到上述目的，本发明提供一种大管径壳管式流化床污水换热装置， 包括污水流道和清水流道，所述污水流道与所述清水流道之间存在通过管壁进 行热交换的区域。其中，所述热交换区域的污水流道选用直径为50~120mm的 大管径;而且在所述污水大管径流道的入水口处另设固体颗粒导入口，所述固 体颗粒导入口后端连接固体颗粒存储、输送组件。此外，所述固体颗粒直径为 2~8mm;固体颗粒体积分率为2%~8%;密度大于污水。
优选方式下，所述固体颗粒为沙粒、钢球、铜球或有机塑料球的不溶颗粒。
本发明大管径壳管式流化床污水换热装置，改进在于，所述污水大管径流 道的出水口处设置固液分离器;所述固液分离器的固体输出口连通至所述固体 颗粒存储、输送组件，向所述固体颗粒导入口输送固体颗粒。其中，所述固液 分离器为离心甩干式固液分离设备或沉淀滤除式分离设备。
最优方式下，所述固液分离器竖向设置;所述固体输出口位于固液分离器 的底部，并直接通过管道连至位于下方的所述固体颗粒导入口。
为了增加污水带动颗粒进入导入口的冲击力，优选方式下，所述污水大管 径流道的入水口处位于所述固体颗粒导入口的之前设置一段管径变窄的增压管 道。
此外，为了增加热交换的区域的热交换率以及减少热交换区域所占据的空 间，优选方式下，在所述热交换的区域，所述污水流道呈S型通道设置，而所 述清水流道围于所述S型污水流道的外部，通过侧壁板、隔板也隔置成S型通 道，此外，所述污水流道与所述清水流道的流向相反，增加换热效率。为了进 一步增加热交换的面积，提高热交换率，上述结构的进一步改进在于，所述S 型污水流道为由同一污水出口分出的多个并行S型污水流通支路;所述S型清 水流道围于全部所述S型污水流通支路的外部。
本发明主要用于污水或地表水的冷热源利用，污水流道内主要流通介质为 污水或地表水。
此外，所述热交换的区域的清水流道和污水流道为竖向设置，且污水入口 位于下部，清水入口位于上部。
本发明关键技术在于污水或地表水的能量提取过程，即换热性能与污物堵 塞问题。同以前已有的技术相比，本发明采用大管径管来防止含毛发类的污物 堵塞换热管，加入固体颗粒来强化设备换热能力，清水与污水或地表水成逆流 换热。该换热装置具有换热效率高、抗堵塞、抗污垢、抗腐蚀与容易清洗等特 点，是污水或地表水水源热泵间接式系统最合理有效的换热设备之一。本发明 的益处与效果在于：彻底解决了污水或地表水冷热源利用中的污杂物堵塞换热 器与换热性能不好的缺点，可为热泵提供冷热源，也可用于冷却大型设备的循 环用水。该系统可用于供暖、空调，还可供生活用水，适于在宾馆、商场、办 公楼以及别墅住宅等场合使用，具有明显的环保经济效益。