CN100494826C - 城市污水集中供热、供冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的城市污水集中供热、供冷装置属于供热工程领域中的一种新式节能环保型供热空调装置。其结构由旋转式连续过滤除污器、污水提升泵、污水源热泵专用蒸发器、冷凝器、半封闭螺杆压缩机、制冷元件所组成。所解决的技术问题是背景技术存在浪费地下水资源、受地域限制、土壤换热效率低，难以大面积推广，而污水又易淤塞换热器，且具有腐蚀性。所采取的技术方案是，设置施转式连续过滤除污器，蒸发器、冷凝器设计为可自动连续清淤，无堵塞，保证系统正常运转。具有初投资省，运行费用低，不受地域限制，可实现资源循环利用，变废为宝，环境效益显著等特点。可广泛应用于有污水处理厂的城市集中供热、供冷工程。

Description

城市污水集中供热、供冷装置

技术领域

本发明属于供热工程领域中的一种新式节能环保型供热、空调装置。

背景技术

在我国，建筑物冬季供热和夏季供冷的燃料消耗量占总燃料消耗量的35％以上，这些燃料燃烧所产生的烟尘严重污染着空气，使人类生存的环境不断地恶化。近年来，随着人们环境意识的逐步增强，自然界燃料总量的日益减少以及燃料价格的不断上涨，促使业内人士不断地探索新的清洁能源和节能环保型供热、供冷新技术，并且取得了一定的成效。如九十年代末我国成功地引进并应用的“水源热泵”、“地源热泵”技术，对减少污染、缓解能源危机起到了积极的作用。但经过几年的应用实践发现，该项技术至少存在如下三方面的问题，而无法大面积的推广应用。

1、受地域限制而无法在全国范围内推广。

因水源热泵供热、供冷系统是以地下水为低温热源，所以必须是在地下水资源丰富的地区应用，而我国又是水资源相对贫乏的国家，因此只能在少数地区应用，无法大面积推广。

2、受水资源保护的限制而难以实施。

由于水资源的贫乏，各个城市对地下水的开采均有严格的限制，而水源热泵供热、供冷系统由于水循环回灌技术的不完善以及地质构造的原因，地下水难以全部回灌，跑、冒现象严重。据了解，目前正在运行的水源热泵系统有90％以上回灌率不足70％。另外，有的系统由于设计不合理，造成地下水污染，因此该项技术在许多地区难以实施。

3、受国情现状限制而无法大面积推广应用

地源热泵技术是通过在土壤里埋设水循环管取得土壤中的低品位热能，虽然不用地下水，但由于土壤埋管传热效率极低(每平方米采暖面积需3~4平方米的土壤埋管面积来提供热量)，需有大量的土地面积用以埋管。而我国的建筑密度大，单体建筑物面积大，建筑物周边空地较小，无法满足埋管要求。同时，地源热泵系统造价是传统采暖方式的2~3倍，因此，无法大面积推广，只能在单体别墅等较小面积的高档建筑上应用。

对于综上所述各种问题，故而研制一种新型的城市污水集中供热、供冷装置已克服现存问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有新技术中存在的问题，本发明的目的在于研制一种能够利用城市污水替代地下水和土壤取热的，满足集中供热、供冷需要的，高效节能、无污染的新型装置。利用城市污水处理厂排放的废水和少量的用于驱动压缩机用的电能作热源，不仅可取代燃煤、燃油和燃气锅炉，达到节能、无污染，不受地域和国情现状限制、可大范围推广应用的目的，而且还可充分体现“发展循环经济”的理念，实现资源循环利用，变废为宝，减少初投资，保护地下水资源。

一种城市污水集中供热、供冷装置；其结构由旋转式连续过滤除污器、污水提升泵、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用蒸发器、半封闭螺杆压缩机、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用冷凝器及制冷元件组成；经废水调节池、污水管、吸气管、排气管、供热、供冷水管相连构成装置；本发明所述的旋转式连续过滤除污器由过滤箱体、滚桶筛、除污板所组成；滚桶筛的两端同安装在过滤箱体上的空心轴相固连；除污板活动悬挂在吊杆上，在过滤箱体底端开有定时排污口，在空心轴的外伸出端装有主动轴皮带轮，出水口分别设于空心轴内；本发明所述的污水源热泵专用蒸发器由供液分配器、污水过流管束、防腐处理封头所组成；供液分配器和污水过流管束通过联结体相固定形成中间体，在联结体的左、右两端装有同污水过流管束相连通的防腐处理封头；本发明所述的污水源热泵专用冷凝器由两级液、油分离装置、污水过流管束和防腐处理封头所组成；两级液、油分离装置和污水过流管束通过联接体相固定形成中间体；在联接体的左、右两端装有同污水过流管束相连通的防腐处理封头。

本发明除具备一般水源热泵的高效节能、无污染、一机多用的优点外，还具有如下特点.

1、初投资省。因污水源供热系统可直接利用污水处理厂排放水，无需钻井取地下水，可节省钻井费用，比一般地下水源热泵机组节省10％的初投资。

2、运行费用低。因污水源水泵提升高度远低于井水动水位(一般为地下10~50米)提升高度，消耗功率大大降低，所以运行费用比地下水源热泵供热系统低7％左右。

3、不受地域限制，可大范围地推广应用。凡是有污水处理厂的地方均可采用。

4、可实现资源循环利用，变废为宝，增加污水处理厂的运行收入。目前国内的污水处理厂处理后的废水大多数直接排放，若利用该装置即可生产热量出售。1个日处理量为10万吨的污水处理厂，冬季可为100万m²的建筑供热，按现行城市供热收费标准，一个冬季至少可实现500万元的纯利润。同时，取热后的废水还可回流，不影响作为中水回用。

5、环境效益显著。目前国内城镇日污水排放量约为8000万~1亿吨，仅需要采暖的三北地区污水排放量也有4000万吨。若全部加以利用，可满足4亿m²建筑供热、供冷需求，年可节省标准煤800万吨(按每平方米采暖面积一个采暖期平均消耗20公斤标准煤计算)，可减少烟尘排放量880亿m³，CO₂减排量为1760万吨。

附图说明

本发明共有四张附图，其中：

附图1是城市污水集中供热、供冷装置的结构系统图。

附图2是旋转式连续过滤除污器结构图。

附图3是污水源热泵专用蒸发器结构图。

附图4是污水源热泵专用冷凝器结构图。

图中：1、旋转式连续过滤除污器  2、污水提升泵  3、污水源热泵专用蒸发器4、半封闭螺杆式压缩机  5、污水源热泵专用冷凝器  6、排气管  7、除污板8、主动轴皮带轮  9、出水口  10、定时排污口  11、滚桶筛  12、出水口13、空心轴  14、防腐处理封头  15、供液分配器  16、污水过流管束17、防腐处理封头  18、防腐处理封头  19、污水过流管束  20、防腐处理封头21、两级液、油分离装置  22、吸气管  23、污水管  24、废水调节水池25、污水厂排水口  26、热用户  27、供热、供冷水管  28、空心轴  29、过滤箱体30、吊杆  31、联接体  32、联接体  33、提升泵

具体实施方式

利用城市污水处理厂排放的废水作热泵热源的关键是要解决热泵蒸发器的淤塞问题和整个装置的防腐问题。

因为目前国内污水处理厂大多数采用“生物化学法”处理污水，其二沉池排放水中存有较多悬浮物，且具有一定的粘性。特别是在北方的冬季，当水温较低时，废水中的生物菌活力差，菌胶团聚胶能力下降，不易沉淀，极易淤塞蒸发器。另外，污水厂排放的废水PH值一般在8~10左右，具有一定的腐蚀性。

为解决上述问题，实现利用污水作热泵热源的目的，本发明研制了一种由旋转式连续过滤除污器1、污水提升泵2、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用蒸发器3、半封闭螺杆式压缩机4、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用冷凝器5及制冷元件为一体的利用城市污水集中供热、供冷装置。由污水厂排水口25排出的污水进入旋转式连续过滤除污器1内经处理过滤后污水流入废水调节水池24内，而其污物排放。进入废水调节水池24内的污水经污水提升泵2和污水管23送入污水源热泵专用蒸发器3中，与低温液态工质进行热交换，降温后回放至排水口排放或做中水用。工质气化后经吸气管22进入半封闭螺杆式压缩机4内，加压后通过排气管6送入污水源热泵专用冷凝器5内与供热系统水进行热交换，加热后的系统水经循环泵33加压后送至热用户26。本发明可广泛应用于有污水处理厂的城市集中供热、供冷工程。

本发明的工作原理如下：

城市污水处理厂二沉池排水温度随所在地理纬度不同有所变化，一般冬季为8~20℃，夏季23~28℃。冬季供热运行时，废水经旋转式连续过滤除污器净化后，由污水提升泵加压流经污水源热泵专用蒸发器，在蒸发器内，废水中的热焓被进入蒸发器的低温液态工质汽化吸收。废水温度降5~7℃后回放至排水口排放，或进入中水处理装置处理后另做它用。在蒸发器内汽化后的低温工质气体经吸气管进入压缩机，经绝热压缩后变为高温高压工质过热气体，并经排气管进入污水源热泵专用冷凝器，在冷凝器内，采暖(空调)系统的回水，吸收高温高压工质气体的汽化潜热温度升至55~60℃后向用户供热，而高温工质气体则冷凝为液态，经节流后再进入蒸发器，重复上述过程，不断地吸收废水中的热量。夏季供冷时，系统水路进行切换，即空调系统水进蒸发器，降温后供向用户，污水进入冷凝器，升温后将热量带走排放掉。

Claims (4)

1、一种城市污水集中供热、供冷装置；其特征在于由旋转式连续过滤除污器(1)、污水提升泵(2)、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用蒸发器(3)、半封闭螺杆压缩机(4)、可自动连续清淤，无堵塞、耐腐蚀的污水源热泵专用冷凝器(5)及制冷元件组成；经废水调节池(24)、污水管(23)、吸气管(22)、排气管(6)、供热、供冷水管(27)相连构成装置。

2、根据权利要求1所述的城市污水集中供热、供冷装置；其特征在于旋转式连续过滤除污器(1)由过滤箱体(29)、滚桶筛(11)、除污板(7)所组成；滚桶筛(11)的两端同安装在过滤箱体(29)上的空心轴(13、28)相固连；除污板(7)活动悬挂在吊杆(30)上，在过滤箱体(29)底端开有定时排污口(10)，在空心轴(28)的外伸出端装有主动轴皮带轮(8)，出水口(12、9)分别设于空心轴(13、28)内。

3、根据权利要求1所述的城市污水集中供热、供冷装置；其特征在于污水源热泵专用蒸发器(3)由供液分配器(15)、污水过流管束(16)、防腐处理封头(14、17)所组成；供液分配器(15)和污水过流管束(16)通过联结体(31)相固定形成中间体，在联结体(31)的左、右两端装有同污水过流管束(16)相连通的防腐处理封头(17、14)。

4、根据权利要求1所述的城市污水集中供热、供冷装置；其特征在于污水源热泵专用冷凝器(5)由两级液、油分离装置(21)、污水过流管束(19)和防腐处理封头(18、20)所组成；两级液、油分离装置和污水过流管束(19)通过联接体(32)相固定形成中间体；在联接体(32)的左、右两端装有同污水过流管束(19)相连通的防腐处理封头(20、18)。

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