申请日2018.07.11
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F3/02; F22B33/18
摘要
本发明公开了一种加热型污水曝气净化设备，包括卧式蒸汽发生炉，所述卧式蒸汽发生炉的炉腔内为卧式蒸汽发生腔，所述卧式蒸汽发生腔内设置有加热炉芯，所述加热炉芯为沿所述卧式蒸汽发生腔长度方向延伸的长矩形壳体结构，所述加热炉芯的内部沿长度方向设置有长矩形火焰通道;采用本方案的卧式蒸汽发生炉使蒸汽配气环腔中形成稳定的高压蒸汽。
权利要求书
1.一种加热型污水曝气净化设备，其特征在：包括卧式蒸汽发生炉(80)，所述卧式蒸汽发生炉(80)的炉腔内为卧式蒸汽发生腔(75)，所述卧式蒸汽发生腔(75)内设置有加热炉芯(74)，所述加热炉芯(74)为沿所述卧式蒸汽发生腔(75)长度方向延伸的长矩形壳体结构，所述加热炉芯(74)的内部沿长度方向设置有长矩形火焰通道(84)，所述加热炉芯(74)的一端安装有火焰喷射燃烧器(81)，所述火焰喷射燃烧器(81)的喷火口(88)伸入所述火焰通道(84)的一端，且喷火口(88)的火焰喷射方向沿所述火焰通道(84)平行;所述火焰通道(84)内设置有两列换热竖管(79)，每一列所述换热竖管(79)上的各换热竖管(79)沿所述火焰通道(84)的长度方向等距阵列，两列所述换热竖管(79)分别分布于所述火焰通道(84)内的两侧内壁处，且各所述换热竖管(79)的上下两端分别从所述加热炉芯(74)的上下外壁穿出，并连通所述卧式蒸汽发生腔(75);
所述火焰通道(84)内还横向设置有若干呈矩形阵列分布的换热横管(76)群，两列所述换热竖管(79)分布于所述换热横管(76)群和所述喷火口(88)之间;各所述换热横管(76)的轴线方向与所述火焰通道(84)的长度延伸方向垂直，且相邻换热横管(76)之间间距设置;各所述换热横管(76)的两端分别从所述加热炉芯(74)的两侧外壁穿出，并连通所述卧式蒸汽发生腔(75);
所述换热横管(76)群远离所述喷火口(88)一侧的空腔为烟气腔(85);所述卧式蒸汽发生炉(80)远离所述喷火口(88)一端的上侧还一体化设置有烟气换热井(73)，所述烟气换热井(73)为上下贯通的矩形状筒体结构，所述烟气换热井(73)的筒内为导烟管换热通道(87)，所述烟气换热井(73)的上端一体化设置有蒸汽蓄压箱(78)，所述蒸汽蓄压箱(78)的内腔为蒸汽蓄压腔(71);所述卧式蒸汽发生腔(75)通过导烟管换热通道(87)与所述蒸汽蓄压腔(71)连通;
所述蒸汽蓄压箱(78)的上方还设置有集烟箱(70);所述导烟管换热通道(87)内竖向穿设有若干根换热烟管(72)，若干所述换热烟管(72)呈束状分布，相邻两所述换热烟管(72)之间保持间距设置，且各所述换热烟管(72)的下端均导通连接所述烟气腔(85)，各所述换热烟管(72)的上端均导通所述集烟箱(70);所述集烟箱(70)上连接有总排烟管(77);
还包括蒸汽供给管(20)，所述蒸汽供给管(20)的进气端连通所述蒸汽蓄压腔(71)，还包括补水管(86)，所述补水管(86)的出口连通所述蒸汽蓄压腔(71)，还包括蒸汽分流壳体(19)和蒸汽分流管(13);所述蒸汽供给管(20)的出气端连通蒸汽分流壳体(19);三根所述蒸汽分流管(13)的一端共同连通所述蒸汽分流壳体(19)。
2.根据权利要求1所述的一种加热型污水曝气净化设备，其特征在于：所述卧式蒸汽发生腔(75)的内腔上壁(83)为斜面结构，所述内腔上壁(83)的斜面高侧端靠近所述烟气换热井(73)，所述内腔上壁(83)的斜面矮侧端靠近所述火焰喷射燃烧器(81)。
3.根据权利要求1所述的一种加热型污水曝气净化设备，其特征在于：还包括曝气池(15)，所述曝气池(15)的池腔(17)内设置有旋转曝气叶轮(16)，所述旋转曝气叶轮(16)浸没于所述池腔(17)内的污水液面以下;
所述曝气叶轮(16)包括圆柱状蓄气壳体(30)，所述蓄气壳体(30)内腔中一体化设置有水平隔盘(29)，所述水平隔盘(29)的上侧为圆柱形的蓄气腔(27)，所述水平隔盘(29)的下侧为密闭的浮腔(28);
所述蓄气壳体(30)的圆柱外壁还一体化连接有若干导热金属材质的搅动散热叶片(35)，各所述搅动散热叶片(35)为竖向矩形叶片结构，若干所述搅动散热叶片(35)沿所述蓄气壳体(30)轴线呈圆周阵列分布;所述搅动散热叶片(35)的叶片所在面上还一体化垂直设置有若干换热翅片(32)，若干换热翅片(32)在所述搅动散热叶片(35)上呈等距阵列分布;所述搅动散热叶片(35)上还一体化设置有若干导气冷凝管(34)，所述导气冷凝管(34)的长度方向沿所述蓄气壳体(30)的径向方向延伸，单个搅动散热叶片(35)上的若干导气冷凝管(34)呈纵向等距阵列分布，且各所述导气冷凝管(34)的根部连通所述蓄气腔(27)，各所述导气冷凝管(34)的末端均连通连接有喷气弯管(33)，且各所述喷气弯管(33)的喷气口(31)的喷射方向一致且均与所对应的搅动散热叶片(35)垂直;各个喷气口(31)喷射气体的反冲力可驱动所述曝气叶轮(16)连续旋转;各所述导气冷凝管(34)中均设置有防止水回流至蓄气腔(27)中的单向阀。所述蓄气壳体(30)的上端同轴心一体化竖向设置有立管(39)，所述立管(39)下端导通连接所述蓄气腔(27);
还包括离心式增压风机(18)和竖向风管(23)，所述竖向风管(23)的上端连接所述离心式增压风机(18)的出风口，所述竖向风管(23)的下端出风口的内壁一体化设置有环状凸起(26)，所述环状凸起(26)的内壁可转动套接所述立管(39)的上端;所述竖向风管(23)的内壁同轴心一体化设置有配气圆盘(3)，所述配气圆盘(3)的盘面轮廓边缘呈圆周阵列镂空设置有六个静态空气通过孔(1)，所述配气圆盘(3)将所述竖向风管(23)的管内分隔成上通道(2)和下通道(21);所述下通道(21)的内壁镂空设置有六纵列蒸汽孔(7)，六纵列所述蒸汽孔(7)沿所述下通道(21)轴线呈圆周阵列分布;有所述蒸汽孔(7)的局部壁体(6)外侧包裹有柱形状的蒸汽配气壳体(10)，所述蒸汽配气壳体(10)内壁与所述局部壁体(6)之间形成蒸汽配气环腔(5);三根所述蒸汽分流管(13)的另一端共同连通所述蒸汽配气环腔(5)，且三根所述蒸汽分流管(13)与蒸汽配气环腔(5)的三个连通处呈圆周阵列均布;
所述下通道(21)中还同轴心包括配气旋转阀芯(25)，所述旋转阀芯(25)为柱筒结构，所述旋转阀芯(25)顶部一体化设置顶盘(4)，所述旋转阀芯(25)的底部设置开口(12);所述旋转阀芯(25)的圆柱外壁(22)与所述局部壁体(6)的内壁可转动间隙配合，所述顶盘(4)的上表面接触所述配气圆盘(3)下表面;
还包括传动杆(11)，所述传动杆(11)同轴心穿设入立管(39)中，且所述传动杆(11)下端固定连接所述水平隔盘(29)，所述传动杆(11)上端同轴心固定连接所述顶盘(4);所述顶盘(4)的盘面呈圆周阵列镂空分布有六个活动空气通过孔(1.1)，六所述活动空气通过孔(1.1)分别与六所述静态空气通过孔(1)相对应，顶盘(4)可转动至六所述活动空气通过孔(1.1)分别与六所述静态空气通过孔(1)相互重合或相互错开;
所述旋转阀芯(25)的圆柱外壁(22)上镂空设置有六条活动蒸汽通过孔(8)，所述活动蒸汽通过孔(8)为长度方向与所述旋转阀芯(25)轴线平行的条形孔结构;六条所述活动蒸汽通过孔(8)沿所述旋转阀芯(25)呈圆周阵列分布;六条所述活动蒸汽通过孔(8)分别与六纵列所述蒸汽孔(7)相对应，旋转阀芯(25)可旋转至六条所述活动蒸汽通过孔(8)分别与六纵列所述蒸汽孔(7)相重合或相互错开;
六所述活动空气通过孔(1.1)分别与六所述静态空气通过孔(1)相互重合状态下，六条所述活动蒸汽通过孔(8)分别与六纵列所述蒸汽孔(7)相互错开。
4.一种加热型污水曝气净化设备的方法，其特征在于：
蒸汽发生方法：先通过补水管(86)向蒸汽蓄压腔(71)内注水，进而使卧式蒸汽发生腔(75)和导烟管换热通道(87)中都填充满水，且维持导烟管换热通道(87)中的液面始终处于导烟管换热通道(87)的顶端，进而使蒸汽蓄压腔(71)为空腔状态;
启动火焰喷射燃烧器(81)，进而喷火口(88)向火焰通道(84)内喷射火焰，进而火焰通道(84)两侧的两列换热竖管(79)受到喷射火焰的外焰直接加热，进而火焰外焰的大量热量通过各个换热竖管(79)传递给卧式蒸汽发生腔(75)中的水;与此同时火焰通道(84)内的喷射火焰的火焰末端直接喷向换热横管(76)群，进而使各个换热横管(76)受到快速加热，进而各个换热横管(76)将热量传递给卧式蒸汽发生腔(75)中的水中，进而燃烧火焰产生的烟气聚集在烟气腔(85)中，随着烟气腔(85)中烟气的累积，烟气腔(85)通过各个换热烟管(72)导入到集烟箱(70)并最终通过总排烟管(77)排出外界，在烟气通过换热烟管(72)过程中向换热烟管(72)放出大量热量，进而烟气通过换热烟管(72)将热量传递给导烟管换热通道(87)中的水;由于各个下段换热烟管(72)、加热炉芯(74)以及加热炉芯(74)上的换热横管(76)群和两列换热竖管(79)都浸没于水液面以下，因而换热烟管(72)、加热炉芯(74)以及加热炉芯(74)上的换热横管(76)群和两列换热竖管(79)在上述整个过程都在为液体水进行加热，因而卧式蒸汽发生腔(75)中的水中会迅速开始沸腾起来，并且使蒸汽蓄压腔(71)中充满高压蒸汽，蒸汽蓄压腔(71)中的高温蒸汽通过蒸汽供给管(20)导入到蒸汽分流壳体(19)中，进而蒸汽分流壳体(19)中的高温烟气分流至三根所述蒸汽分流管(13)中，然后蒸汽分流管(13)中的高温蒸汽汇流至蒸汽配气环腔(5)中，进而使蒸汽配气环腔(5)中形成稳定的高压蒸汽。
说明书
一种加热型污水曝气净化设备及其方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种加热型污水曝气净化设备及其方法。
背景技术
污水曝气是向污水中强制通入空气，使池内污水与空气接触充氧，加速空气中的氧气向污水中的转移，进而加强池内有机物与微生物及溶解氧的接触，对污水中有机物进行氧化分解;在冬季或者北方气温绞冷的情况下，污水中的好养微生物的活性往往会降低，同时现有的曝气设备还存在曝气不均匀的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用蒸汽冷凝加热的一种加热型污水曝气净化设备及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种加热型污水曝气净化设备，包括卧式蒸汽发生炉，所述卧式蒸汽发生炉的炉腔内为卧式蒸汽发生腔，所述卧式蒸汽发生腔内设置有加热炉芯，所述加热炉芯为沿所述卧式蒸汽发生腔长度方向延伸的长矩形壳体结构，所述加热炉芯的内部沿长度方向设置有长矩形火焰通道，所述加热炉芯的一端安装有火焰喷射燃烧器，所述火焰喷射燃烧器的喷火口伸入所述火焰通道的一端，且喷火口的火焰喷射方向沿所述火焰通道平行;所述火焰通道内设置有两列换热竖管，每一列所述换热竖管上的各换热竖管沿所述火焰通道的长度方向等距阵列，两列所述换热竖管分别分布于所述火焰通道内的两侧内壁处，且各所述换热竖管的上下两端分别从所述加热炉芯的上下外壁穿出，并连通所述卧式蒸汽发生腔;
所述火焰通道内还横向设置有若干呈矩形阵列分布的换热横管群，两列所述换热竖管分布于所述换热横管群和所述喷火口之间;各所述换热横管的轴线方向与所述火焰通道的长度延伸方向垂直，且相邻换热横管之间间距设置;各所述换热横管的两端分别从所述加热炉芯的两侧外壁穿出，并连通所述卧式蒸汽发生腔;
所述换热横管群远离所述喷火口一侧的空腔为烟气腔;所述卧式蒸汽发生炉远离所述喷火口一端的上侧还一体化设置有烟气换热井，所述烟气换热井为上下贯通的矩形状筒体结构，所述烟气换热井的筒内为导烟管换热通道，所述烟气换热井的上端一体化设置有蒸汽蓄压箱，所述蒸汽蓄压箱的内腔为蒸汽蓄压腔;所述卧式蒸汽发生腔通过导烟管换热通道与所述蒸汽蓄压腔连通;
所述蒸汽蓄压箱的上方还设置有集烟箱;所述导烟管换热通道内竖向穿设有若干根换热烟管，若干所述换热烟管呈束状分布，相邻两所述换热烟管之间保持间距设置，且各所述换热烟管的下端均导通连接所述烟气腔，各所述换热烟管的上端均导通所述集烟箱;所述集烟箱上连接有总排烟管;
还包括蒸汽供给管，所述蒸汽供给管的进气端连通所述蒸汽蓄压腔，还包括补水管，所述补水管的出口连通所述蒸汽蓄压腔，还包括蒸汽分流壳体和蒸汽分流管;所述蒸汽供给管的出气端连通蒸汽分流壳体;三根所述蒸汽分流管的一端共同连通所述蒸汽分流壳体。
进一步的，所述卧式蒸汽发生腔的内腔上壁为斜面结构，所述内腔上壁的斜面高侧端靠近所述烟气换热井，所述内腔上壁的斜面矮侧端靠近所述火焰喷射燃烧器。
进一步的，还包括曝气池，所述曝气池的池腔内设置有旋转曝气叶轮，所述旋转曝气叶轮浸没于所述池腔内的污水液面以下;
所述曝气叶轮包括圆柱状蓄气壳体，所述蓄气壳体内腔中一体化设置有水平隔盘，所述水平隔盘的上侧为圆柱形的蓄气腔，所述水平隔盘的下侧为密闭的浮腔;
所述蓄气壳体的圆柱外壁还一体化连接有若干导热金属材质的搅动散热叶片，各所述搅动散热叶片为竖向矩形叶片结构，若干所述搅动散热叶片沿所述蓄气壳体轴线呈圆周阵列分布;所述搅动散热叶片的叶片所在面上还一体化垂直设置有若干换热翅片，若干换热翅片在所述搅动散热叶片上呈等距阵列分布;所述搅动散热叶片上还一体化设置有若干导气冷凝管，所述导气冷凝管的长度方向沿所述蓄气壳体的径向方向延伸，单个搅动散热叶片上的若干导气冷凝管呈纵向等距阵列分布，且各所述导气冷凝管的根部连通所述蓄气腔，各所述导气冷凝管的末端均连通连接有喷气弯管，且各所述喷气弯管的喷气口的喷射方向一致且均与所对应的搅动散热叶片垂直;各个喷气口喷射气体的反冲力可驱动所述曝气叶轮连续旋转;各所述导气冷凝管中均设置有防止水回流至蓄气腔中的单向阀。
所述蓄气壳体的上端同轴心一体化竖向设置有立管，所述立管下端导通连接所述蓄气腔;
还包括离心式增压风机和竖向风管，所述竖向风管的上端连接所述离心式增压风机的出风口，所述竖向风管的下端出风口的内壁一体化设置有环状凸起，所述环状凸起的内壁可转动套接所述立管的上端;
所述竖向风管的内壁同轴心一体化设置有配气圆盘，所述配气圆盘的盘面轮廓边缘呈圆周阵列镂空设置有六个静态空气通过孔，所述配气圆盘将所述竖向风管的管内分隔成上通道和下通道;所述下通道的内壁镂空设置有六纵列蒸汽孔，六纵列所述蒸汽孔沿所述下通道轴线呈圆周阵列分布;有所述蒸汽孔的局部壁体外侧包裹有柱形状的蒸汽配气壳体，所述蒸汽配气壳体内壁与所述局部壁体之间形成蒸汽配气环腔;
三根所述蒸汽分流管的另一端共同连通所述蒸汽配气环腔，且三根所述蒸汽分流管与蒸汽配气环腔的三个连通处呈圆周阵列均布;
所述下通道中还同轴心包括配气旋转阀芯，所述旋转阀芯为柱筒结构，所述旋转阀芯顶部一体化设置顶盘，所述旋转阀芯的底部设置开口;所述旋转阀芯的圆柱外壁与所述局部壁体的内壁可转动间隙配合，所述顶盘的上表面接触所述配气圆盘下表面;
还包括传动杆，所述传动杆同轴心穿设入立管中，且所述传动杆下端固定连接所述水平隔盘，所述传动杆上端同轴心固定连接所述顶盘;
所述顶盘的盘面呈圆周阵列镂空分布有六个活动空气通过孔，六所述活动空气通过孔分别与六所述静态空气通过孔相对应，顶盘可转动至六所述活动空气通过孔分别与六所述静态空气通过孔相互重合或相互错开;
所述旋转阀芯的圆柱外壁上镂空设置有六条活动蒸汽通过孔，所述活动蒸汽通过孔为长度方向与所述旋转阀芯轴线平行的条形孔结构;六条所述活动蒸汽通过孔沿所述旋转阀芯呈圆周阵列分布;六条所述活动蒸汽通过孔分别与六纵列所述蒸汽孔相对应，旋转阀芯可旋转至六条所述活动蒸汽通过孔分别与六纵列所述蒸汽孔相重合或相互错开;
六所述活动空气通过孔分别与六所述静态空气通过孔相互重合状态下，六条所述活动蒸汽通过孔分别与六纵列所述蒸汽孔相互错开。
进一步的，一种加热型污水曝气净化设备的方法：
蒸汽发生方法：先通过补水管向蒸汽蓄压腔内注水，进而使卧式蒸汽发生腔和导烟管换热通道中都填充满水，且维持导烟管换热通道中的液面始终处于导烟管换热通道的顶端，进而使蒸汽蓄压腔为空腔状态;
启动火焰喷射燃烧器，进而喷火口向火焰通道内喷射火焰，进而火焰通道两侧的两列换热竖管受到喷射火焰的外焰直接加热，进而火焰外焰的大量热量通过各个换热竖管传递给卧式蒸汽发生腔中的水;与此同时火焰通道内的喷射火焰的火焰末端直接喷向换热横管群，进而使各个换热横管受到快速加热，进而各个换热横管将热量传递给卧式蒸汽发生腔中的水中，进而燃烧火焰产生的烟气聚集在烟气腔中，随着烟气腔中烟气的累积，烟气腔通过各个换热烟管导入到集烟箱并最终通过总排烟管排出外界，在烟气通过换热烟管过程中向换热烟管放出大量热量，进而烟气通过换热烟管将热量传递给导烟管换热通道中的水;由于各个下段换热烟管、加热炉芯以及加热炉芯上的换热横管群和两列换热竖管都浸没于水液面以下，因而换热烟管、加热炉芯以及加热炉芯上的换热横管群和两列换热竖管在上述整个过程都在为液体水进行加热，因而卧式蒸汽发生腔中的水中会迅速开始沸腾起来，并且使蒸汽蓄压腔中充满高压蒸汽，蒸汽蓄压腔中的高温蒸汽通过蒸汽供给管导入到蒸汽分流壳体中，进而蒸汽分流壳体中的高温烟气分流至三根所述蒸汽分流管中，然后蒸汽分流管中的高温蒸汽汇流至蒸汽配气环腔中，进而使蒸汽配气环腔中形成稳定的高压蒸汽。