申请日2018.07.11
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号C02F3/02; F22B1/22; F22B31/08
摘要
本发明公开了一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，包括蒸汽发生炉体，所述蒸汽发生炉体为竖向姿态的柱形壳体结构，所述蒸汽发生炉体的内腔为圆柱形的蒸汽发生炉腔;所述蒸汽发生炉腔内的下侧同轴心设置有柱筒状加热炉芯;所述炉芯的内部设置有竖向火焰通道;本发明的结构简单，换热烟管、集热壳体以及集热壳体都浸没于蒸汽发生炉腔的液面以下，因而换热烟管、集热壳体以及集热壳体在上述整个过程都在为蒸汽发生炉腔中的液体水进行加热，进而使蒸汽配气环腔中形成稳定的高压蒸汽。
权利要求书
1.一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，其特征在于，包括蒸汽发生炉体(84)，所述蒸汽发生炉体(84)为竖向姿态的柱形壳体结构，所述蒸汽发生炉体(84)的内腔为圆柱形的蒸汽发生炉腔(83);所述蒸汽发生炉腔(83)内的下侧同轴心设置有柱筒状加热炉芯(90);所述炉芯(90)的内部设置有竖向火焰通道(81);
所述蒸汽发生炉体(84)的下方安装有火焰喷射燃烧器(77)，所述火焰喷射燃烧器(77)的火焰喷射口(79)伸入所述火焰通道(81)内的下端，且所述火焰喷射口(79)的火焰喷射方向垂直朝上;
所述加热炉芯(90)的上端同轴心一体化设置有外径大于加热炉芯(90)的集热壳体(82)，所述集热壳体(82)为圆盘形金属壳体结构，所述集热壳体(82)内腔为圆盘状集热腔(73)，所述圆盘状集热腔(73)的下端连通所述火焰通道(81)的上端;集热壳体(82)的顶部与所述蒸汽发生炉腔(83)的顶部间距设置;所述蒸汽发生炉腔(83)中的水液面完全淹没所述集热壳体(82);
所述集热壳体(82)的下方还同轴心设置有集烟环箱(80)，所述集烟环箱(80)为环体箱形结构，所述集烟环箱(80)的内腔为集烟环腔(76)，所述集烟环箱(80)同轴心于所述蒸汽发生炉腔(83)内壁所述加热炉芯(90)的外壁之间;
所述加热炉芯(90)的外侧竖向设置有若干根换热烟管(74)，各所述换热烟管(74)沿所述加热炉芯(90)轴线呈圆周阵列分布，各所述换热烟管(74)的上端共同连通所述集热腔(73)，各所述换热烟管(74)的下端共同连通所述集烟环腔(76);
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发生炉腔(83)内的上端，还包括补水管(85)，所述补水管(85)的出口连通所述蒸汽发生炉腔(83)，还包括排烟管(75)，所述排烟管(75)的进烟端连通所述集烟环腔(76);
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所述的一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，其特征在于：所述蒸汽发生炉体(84)的圆柱壁体内设置有一层隔热空腔层(71);所述集热壳体(82)的顶部外部阵列设置有若干加热翅片(72)。
3.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，其特征在于：所述柱筒状加热炉芯(90)的壁体上一体化同轴心设置有若干换热环片(86)，所述换热环片(86)的内圈位于所述火焰通道(81)中，所述换热环片(86)的外圈位于所述蒸汽发生炉腔(83)中。
4.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，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。
5.一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备的蒸汽发生方法，其特征在于：
蒸汽发生炉体(84)的蒸汽发生方法：先通过补水管(85)向蒸汽发生炉腔(83)内注水，直至蒸汽发生炉腔(83)中的液面刚好淹没集热壳体(82)，由于蒸汽发生炉腔(83)中的水分为持续消耗的状态，因而补水管(85)在整个蒸汽发生炉体(84)运行过程中通过补水的形式来维持蒸汽发生炉腔(83)中的液面高度;驱动火焰喷射燃烧器(77)，进而火焰喷射口(79)向火焰通道(81)内向上喷射火焰，进而火焰通道(81)中的火焰对各个换热环片(86)的内圈加热，进而热量通过换热环片(86)的外圈传递给加热炉芯(90)外侧的水进行加热，而火焰通道(81)中喷射火焰的火焰末端垂直喷向集热壳体(82)的壳顶，进而集热壳体(82)的壳顶的温度快速升高，并通过若干加热翅片(72)迅速加热蒸汽发生炉腔(83)的液面，随着圆盘状集热腔(73)中的燃烧产生的烟气的累积，进而圆盘状集热腔(73)中的高温烟气通过若干根换热烟管(74)导入到集热腔(73)中，并最终通过排烟管(75)排出外界，由于换热烟管(74)、集热壳体(82)以及集热壳体(82)都浸没于蒸汽发生炉腔(83)的液面以下，因而换热烟管(74)、集热壳体(82)以及集热壳体(82)在上述整个过程都在为蒸汽发生炉腔(83)中的液体水进行加热，因而蒸汽发生炉腔(83)中会迅速开始沸腾起来，因而产生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
一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备及其方法
技术领域
本发明属于污水净化领域，尤其涉及一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备及其方法。
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，本发明提供一种具有加热功能的一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备，包括蒸汽发生炉体，所述蒸汽发生炉体为竖向姿态的柱形壳体结构，所述蒸汽发生炉体的内腔为圆柱形的蒸汽发生炉腔;所述蒸汽发生炉腔内的下侧同轴心设置有柱筒状加热炉芯;所述炉芯的内部设置有竖向火焰通道;
所述蒸汽发生炉体的下方安装有火焰喷射燃烧器，所述火焰喷射燃烧器的火焰喷射口伸入所述火焰通道内的下端，且所述火焰喷射口的火焰喷射方向垂直朝上;
所述加热炉芯的上端同轴心一体化设置有外径大于加热炉芯的集热壳体，所述集热壳体为圆盘形金属壳体结构，所述集热壳体内腔为圆盘状集热腔，所述圆盘状集热腔的下端连通所述火焰通道的上端;集热壳体的顶部与所述蒸汽发生炉腔的顶部间距设置;所述蒸汽发生炉腔中的水液面完全淹没所述集热壳体;
所述集热壳体的下方还同轴心设置有集烟环箱，所述集烟环箱为环体箱形结构，所述集烟环箱的内腔为集烟环腔，所述集烟环箱同轴心于所述蒸汽发生炉腔内壁所述加热炉芯的外壁之间;
所述加热炉芯的外侧竖向设置有若干根换热烟管，各所述换热烟管沿所述加热炉芯轴线呈圆周阵列分布，各所述换热烟管的上端共同连通所述集热腔，各所述换热烟管的下端共同连通所述集烟环腔;
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发生炉腔内的上端，还包括补水管，所述补水管的出口连通所述蒸汽发生炉腔，还包括排烟管，所述排烟管的进烟端连通所述集烟环腔;
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，所述蒸汽发生炉体的圆柱壁体内设置有一层隔热空腔层;所述集热壳体的顶部外部阵列设置有若干加热翅片。
进一步的，所述柱筒状加热炉芯的壁体上一体化同轴心设置有若干换热环片，所述换热环片的内圈位于所述火焰通道中，所述换热环片的外圈位于所述蒸汽发生炉腔中。
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，一种基于蒸汽冷凝加热的污水曝气池设备的蒸汽发生方法：
蒸汽发生炉体的蒸汽发生方法：先通过补水管向蒸汽发生炉腔内注水，直至蒸汽发生炉腔中的液面刚好淹没集热壳体，由于蒸汽发生炉腔中的水分为持续消耗的状态，因而补水管在整个蒸汽发生炉体运行过程中通过补水的形式来维持蒸汽发生炉腔中的液面高度;驱动火焰喷射燃烧器，进而火焰喷射口向火焰通道内向上喷射火焰，进而火焰通道中的火焰对各个换热环片的内圈加热，进而热量通过换热环片的外圈传递给加热炉芯外侧的水进行加热，而火焰通道中喷射火焰的火焰末端垂直喷向集热壳体的壳顶，进而集热壳体的壳顶的温度快速升高，并通过若干加热翅片迅速加热蒸汽发生炉腔的液面，随着圆盘状集热腔中的燃烧产生的烟气的累积，进而圆盘状集热腔中的高温烟气通过若干根换热烟管导入到集热腔中，并最终通过排烟管排出外界，由于换热烟管、集热壳体以及集热壳体都浸没于蒸汽发生炉腔的液面以下，因而换热烟管、集热壳体以及集热壳体在上述整个过程都在为蒸汽发生炉腔中的液体水进行加热，因而蒸汽发生炉腔中会迅速开始沸腾起来，因而产生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;
有益效果：本发明的结构简单，换热烟管、集热壳体以及集热壳体都浸没于蒸汽发生炉腔的液面以下，因而换热烟管、集热壳体以及集热壳体在上述整个过程都在为蒸汽发生炉腔中的液体水进行加热，因而蒸汽发生炉腔中会迅速开始沸腾起来，因而产生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。