申请日2011.08.29
公开(公告)日2013.08.21
IPC分类号F24D11/00; E03F5/00; F24H4/00
摘要
本发明涉及用于从废水回收热的方法和回路布置，包括-废水回路，其具有通过原污水管线(2)连接到公用污水管(1)的污水入流井(4)、和连接到所述污水入流井(4)的至少一个热交换器(7)，-具有至少一个热泵(8)的主要回路，以及-次要回路，包括至少一个储罐(9)和至少一个热利用装置，其中废水回路、主要回路和次要回路被布置为呈传热连接，且-其中污水被馈送到废水回路热交换器(2)的一侧，且主要回路的热泵(9)的工作介质被馈送到同一热交换器(9)的另一侧，且热泵(8)的工作介质被馈送到储罐(9)中，且储罐(9)连接到热利用装置。本发明的基本特征在于，废水回路与主要回路和次要回路在空间上间隔开;以及且筛选箱(5)布置于废水回路的污水入流井(4)中，其中连接着公用污水管(1)与污水入流井(4)的原污水管线(2)终止于筛选箱(5)中，且其中粗料移除器(6)的一端延伸到筛选箱(5)内，且粗料移除器(6)的另一端连接到用过的污水返回管线(3)，用过的污水返回管线(3)连接污水入流井(4)与公用污水管(1);以及筛选过的污水从污水入流井(4)馈送到热交换器(7)的一侧，且离开热交换器(7)的用过的污水馈送到用过的污水返回管线(3)中从而使得其将由粗料移除器(6)移除的粗料冲回到用过的污水返回管线(3)。
摘权利要求书
1.一种用于在布置为呈传热连接的废水回路、主要回路和次要回路中从废水回收热的方法，包括以下步骤：
-在所述废水回路中，通过原污水管线将在公用污水管中所运输的原污水的至少一部分馈送到安置于污水入流井中的筛选箱，且在所述筛选箱中捕集并移除所述污水的固体含量的一部分，将所述筛选过的污水进给到热交换器的第一侧，且随后，在从所述筛选过的污水回收热之后，将用过的污水馈送到用过的污水返回管线从而使得其将先前移除的粗料冲回到所述公用污水管，
-在所述主要回路中，将在所述热交换器的另一侧中循环的工作介质馈送到热泵的蒸发器或压缩机，这取决于选择冷却操作模式还是加热操作模式，以及
-将在所述热泵中循环的所述载热工作介质馈送到所述次要回路的储罐，且随后从所述储罐馈送到至少一个热利用装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用过的污水在原污水进水口下游以一定距离而再引入到所述公用污水管，从而使得所述用过的污水并不显著地改变所述原污水的温度。
3.一种用于从废水回收热的回路布置，包括：
-废水回路，其具有通过原污水管线(2)连接到公用污水管(1)的污水入流井(4)，和连接到所述污水入流井(4)的至少一个热交换器(7)，
-具有至少一个热泵(8)的主要回路，以及
-次要回路，包括至少一个储罐(9)和至少一个热利用装置，其中所述废水回路、所述主要回路和所述次要回路布置为呈传热连接;以及
-其中所述污水馈送到所述废水回路热交换器(7)的一侧，且所述主要回路的所述热泵(8)的所述工作介质馈送到同一热交换器(7)的另一侧;以及
-所述热泵(8)的所述载热工作介质馈送到所述次要回路的所述储罐(9)，且所述储罐(9)连接到至少一个热利用装置，
其特征在于
-所述废水回路与所述主要回路和所述次要回路在空间上间隔开;以及
-筛选箱(5)布置于所述废水回路的所述污水入流井(4)中，其中连接着所述公用污水管(1)与所述污水入流井(4)的原污水管线(2)终止于所述筛选箱(5)中，且其中粗料移除器(6)的一端延伸到所述筛选箱(5)内，且所述粗料移除器(6)的另一端连接到用过的污水返回管线(3)，所述用过的污水返回管线(3)连接所述污水入流井(4)与所述公用污水管(1);以及
-筛选过的污水从所述污水入流井(4)馈送到所述热交换器(7)的一侧，且离开所述热交换器(7)的用过的污水馈送到所述用过的污水返回管线(3)中从而使得，其将由所述粗料移除器(6)所移除的粗料冲回到所述用过的污水返回管线(3)。
4.根据权利要求3所述的回路布置，其特征在于，所述筛选箱(5)实施为一种具有穿孔壁和底部的篮子，且所述粗料移除器(6)的一端实施为一种在所述篮子中延伸的竖直轴线螺杆。
5.根据权利要求3所述的回路布置，其特征在于，三个热交换器(7)在所述废水回路中布置为呈并联连接。
6.根据权利要求5所述的回路布置，其特征在于，所述热交换器(7)为壳管式热交换器。
7.根据权利要求3所述的回路布置，其特征在于，两个热泵(8)布置为呈串联连接于所述主要回路中。
8.根据权利要求3所述的回路布置，其特征在于，两个储罐(9)布置于所述次要回路中，从而使得它们通过分流器-汇集器方式连接到充当热利用装置的加热和冷却回路。
说明书
用于从废水回收热的方法和回路布置
技术领域
本发明涉及用于从废水回收热的方法和回路布置，包括一种布置成呈传热连接的废水回路、主要回路和次要回路。
背景技术
由于天然气和石油储量在每一年被越来越集中地开采，和燃烧化石燃料对于长期气候变化的不利影响已经变得明显，则能量效率和可再生能量的增加的使用成为重要问题。可再生能源是那些可易于获得且自然地补充的能源，可长期从这样的能源提取能量。使用可再生能源符合可持续发展的观念且对环境无害。从废水回收热是用于开发利用可再生能量的经济可行的选择，这种做法不会降低生活的品质。在地下排污系统中流动的公共和家庭废水的温度为10-20℃，而工业废水的温度可甚至高于这个温度。在公用污水管(或汇集污水管)中废水(污水)的温度即使是在冬天也不低于10℃。因此，废水可方便地被应用于向建筑物递送热能，特别是运用热泵。
已公开了用于从废水回收热的多种方案。可从在污水处理厂中处理过的、流出的清洁废水提取热。但是，在处理期间原污水的很多热含量丢失，且因此在这种方法中，可实现的热回收效率很低。
根据不同的方案，可从在公用污水管中朝向处理厂运输的污水提取热。根据已知的方案，污水在热交换器中被馈送，热交换器通过热泵而连接到热利用装置。这种方法的缺点在于原污水通过具有窄管状通路的热交换器而被传递，由于原污水的粗料含量，窄管状通路容易变得堵塞。通过采用切碎机泵，这个问题仅部分地得到解决，且具有显著地增加的成本。这个方案的另一缺点在于热交换器和热泵(且在具体情况下以及热利用装置)被安装于相同的空间中，因此，在不当密封或故障的情况下，恶臭气味污染是不可避免的。
匈牙利专利HU 205 988涉及一种用于从原污水回收热的回路布置。该回路布置包括一种热交换器和一种热利用装置，热交换器被布置成与污水成传热连接，且热利用装置通过热泵连接到热交换器。热交换器由波线形管制成，波线形管在与流动方向平行的平面中布置于共同污水管中。这个发明的缺点之一在于，热交换器浸没于原污水中、且因而在管道之间的较小空间可变得阻塞，使传热降级/恶化。由废水所携载的粗料可变得卡在热交换器中，这导致污水管堵塞。同样，对于在污水中延伸的热交换器管进行清洁是一项麻烦的工作/任务。在文献HU 205 988中所描述的发明的另一缺陷在于类似于上文所提到的方案，热交换器和公用污水管处于相同空间中。
发明内容
本发明的目的在于以简单且具有成本效益的方式从排污系统持续中可不断地获得的废水(污水)回收热，而同时保护环境避免恶臭气味和污染。
本发明的目的通过在权利要求1、3中所描述的特征来实现。在从属权利要求中描述了本发明的改进和有利的实施例。
在根据本发明的该方法中，在被布置成呈传热连接的废水回路、主要回路和次要回路中从废水回收热，而热交换器或任何其它热利用装置部件并不安置于公用污水管中。在废水回路中，在公用污水管中所运输的原污水的至少一部分通过原污水管线而馈送到置于污水进入轴或入流井(intake shaft)中的筛选箱。从筛选箱流到污水入流井的经筛选过的污水被馈送到热交换器的第一侧且随后，在从污水回收热之后，用过的污水通过用过的污水返回管线而被再引入到公用污水管。
在筛选箱中俘获/捕集了污水的大部分固体含量。筛选使得仅大致不含粗料的被筛选过的废水馈送到污水入流井、且然后到热交换器。由此，防止热交换器被阻塞，允许应用较简单的热交换器，例如壳管式热交换器。热交换器可为其它类型，例如在本发明的优选实施例中，可应用一种板式热交换器。
安置于污水入流井中的粗料移除器被应用于移除在筛选箱中所俘获/捕集的粗料。从环保的方面，本发明的重要特征在于，不需要从该系统移除所俘获/捕集的粗料(将要作为有害废物处理)以及单独地储存和运输它们。因为从污水所移除的粗料被往回馈送到通往公用污水管的用过的污水返回管线，实现了这点。本发明的另一重要特征在于，在从用过的污水移除热之后，用过的污水通过一种用过的污水返回线路而被往回馈送，从而使得其将先前移除的粗料冲回到公用污水管。
在与运行该排污系统的公司约定的温度将用过的污水再引入到公用污水管。可通过设置所述热泵的操作模式来调整再引入的污水的温度。在执行根据本发明的方法的优选方式，筛选过的污水在冬天操作模式中以至少10℃的温度被再引入到排污系统。术语“冬天操作模式”在此处被采用以表示该方法被应用于加热时候的连接状态。在夏天操作模式，即，当该方法被应用于冷却时，筛选过的污水的温度不能降低到低于0℃。
在主要回路中，在废水回路的热交换器的另一侧中循环的工作介质被馈送到热泵。热泵为现有技术中本身已知的。从现有技术还已知了，工作介质可被馈送到热泵的蒸发器或压缩机，取决于选择冷却操作模式还是加热操作模式。因此在本说明书中将不详细描述这个步骤。
在该方法的另一步骤中，在热泵中循环的载热工作介质被馈送到安置于次要回路中的至少一个储罐，且随后载热介质从储罐被馈送到至少一个热利用装置。热利用装置可例如为本身已知的中央加热系统，其中，围绕着建筑物而安置的散热器/辐射器(radiator)用于加热或冷却房间。
本发明还涉及一种用于从废水回收热的回路布置，包括：
-废水回路，具有通过一种原污水管线而连接到公用污水管的污水入流井、和连接到污水入流井的至少一个热交换器，
-具有至少一个热泵的主要回路，以及
-次要回路，包括至少一个储罐和至少一个热利用装置，其中废水回路、主要回路和次要回路被布置为呈传热连接;以及
-其中污水被馈送到废水回路热交换器的一侧，且主要回路的热泵的工作介质被馈送到同一热交换器的另一侧;以及
-热泵的载热工作介质被馈送到次要回路的储罐，且储罐连接到热利用装置。
回路布置构建起其新颖性的本质特征在于
-废水回路与主要回路和次要回路在空间上间隔开;以及
-筛选箱布置于废水回路的污水入流井中，其中将公用污水管与污水入流井相连接的原污水管线被终止于筛选箱中，且其中粗料移除器的一端延伸到筛选箱内，且粗料移除器的另一端连接到终止于公用污水管中的用过的污水返回管线;以及
-筛选过的污水从污水入流井馈送到热交换器的一侧，且离开热交换器的用过的污水被馈送到用过的污水返回管线中从而使得，其使得由粗料移除器所移除的粗料冲回到用过的污水返回管线。
根据本发明的优选实施例，筛选箱被实施为一种具有穿孔壁和底部的篮子，且粗料移除器的一端被实施为在篮子中延伸的竖直轴线螺杆。在本发明的不同的实施例中，热交换器的数量和类型可不同。在回路布置的优选实施例中，包括三个壳管式热交换器。
根据另一优选实施例，两个串联的热泵被布置于主要回路中。
在再一优选实施例中，两个储罐布置于次要回路中，从而使得它们通过分流器-汇集器器件而连接到加热和冷却回路。储罐被布置呈并联连接。
在回路布置中所采用的辅助部件，诸如泵、阀、分流器和汇集器为本身已知的，且因此不详细描述。重要的是，强调该系统的相同部件可通过方向切换在冬天用于加热而在夏天用于冷却。