CN103615839B - 在线自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统 - Google Patents

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一种在线自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统，通过机械格栅、毛发过滤器等设备对污杂物过滤，同时污水换热器连接的四根污水管中分别设置控制阀b、控制阀c、控制阀d、控制阀e，通过控制阀开关的切换，对污水管路进行反冲洗。彻底解决了污水作为冷热源利用过程中，污杂物堵塞管道、毛发堵塞换热设备、因污垢导致换热设备体积庞大及因混水导致换热设备性能下降、故障等问题；在水源热泵进水口安装太阳能设备提高进水水温，解决了冬季进水温度过低不能正常开机的问题，大幅提高系统换热性能，确保系统安全可靠稳定，可用于将污水或地表水作为低位冷热源利用热泵技术进行供冷供热，或冷却工业设备，高效环保。

Description

在线自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统
技术领域
本发明属于污水换热系统，涉及一种在线自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统。
背景技术
污水冷热源的利用，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。污水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。
为解决上述问题，占地小投资少的滤面水力连续再生过滤方法成为污水冷热源利用的理想方法，目前滤面再生的主要专利有ZL200410043654.9、ZL200720127607.1与ZL200420031799.2以及自动除污装置等，其思路为除污滤面(孔板过滤面或孔板过滤筒)被划分为过滤区和再生区两部分，利用过滤完参与换热后的水对除污滤面进行反冲洗，在很大程度上减轻了大型污物对水泵与换热器的堵塞问题。但由于污水的污杂物太多，造成滤面的负担过重，实际工程中该类设备故障频出。同时由于滤面再生区的水压比过滤区水压高，造成了混水的必然性，造成换热设备性能低下。
另外上述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。申请号为201210269219.2的专利公开的一种大管径壳管式流化床污水换热装置，设计了固液分离器等装置，能很好解决换热器清洗问题，然而不能自身反清洗。
同时，在我国大部分地区，尤其是北方地区的水源热泵机组在运行的过程中，污水的温度往往只有十几摄氏度，经过过滤换热等过程后，进入水源热泵的中介水的水温往往只有8摄氏度左右，导致进出水温差过小，使得水源热泵机组无法正常开机运行的情况经常发生。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的不足，有效地解决污物过多大且小不一导致的换热管堵塞、污垢增长、换热效率低、机器故障等问题，以及冬季进水水温过低难以开机的问题，提供了一种可过滤任意大小的污物，同时结合清洁无污染的太阳能技术提高进水水温的在线自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
包括污水干渠、机械格栅、水泵、换热器进水管路、毛发过滤器、循环管、控制阀b、控制阀c、控制阀d、控制阀e、污水换热器、固液分离器、换热器回水管路，太阳能板、循环泵、水源热泵机组、蓄能水箱、控制阀f、控制阀h，污水干渠依次连接机械格栅、水泵，水泵抽取污水进入毛发过滤器，毛发过滤器过滤后的污水与循环管中的固体颗粒一起进入的到污水换热器进行换热，换热后的污水进入到固液分离器中，固液分离器分离后的固体颗粒进入循环管，污水返回机械格栅；其中污水换热器连接的四根污水管中分别设置控制阀b、控制阀c、控制阀d、控制阀e，控制阀b、控制阀c分别设置在进水侧的两根污水管上，此两根污水管分别连接污水换热器两端，控制阀d、控制阀e分别设置在出水侧的两根污水管上，且此两根污水管也分别连接污水换热器两端；通过控制阀b、控制阀c、控制阀d、控制阀e开关的切换，当控制阀b与控制阀e开启、控制阀c与控制阀d关闭，污水管路正常流动，当控制阀b与控制阀e关闭、控制阀c与控制阀d开启时，对污水换热器内的污水管路进行反冲洗；污水换热器连接蓄能水箱后连接水源热泵机组，其中蓄能水箱与太阳能板连接，控制阀h一端连接污水换热器出水口，另一端连接水源热泵机组进水口，通过蓄能水箱的水将太阳能板吸收的热量传递给污水换热器的中介水从而提高水源热泵机组的进水水温。
当中介水水温不能够达到开机的温度时，将控制阀f打开，控制阀h关闭，中介水进入蓄能水箱进行热量交换，从而中介水的温度得到提高，达到开机温度使水源热泵机组正常运行；当中介水的水温高于开机温度时，将控制阀f关闭，控制阀h打开，中介水直接进入到水源热泵机组，水源热泵机组正常运行。
本发明的益处与效果是，彻底解决了污水作为冷热源利用中大型污杂物堵塞管道、毛发堵塞换热设备、因污垢导致换热设备体积庞大及因混水导致换热设备性能下降、故障等问题，同时利用太阳能这一清洁能源，提高进水水温，避免进水水温过低导致污水源热泵机组无法正常开机的情况，大幅提高系统换热性能，确保系统安全可靠稳定，可用于将污水或地表水作为低位冷热源利用热泵技术进行供冷供热，或冷却工业设备，高效环保。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图1中：1.污水干渠，2.机械格栅，3.一级泵，4.自动除污装置，5.二级泵，6.换热器进水管路，7.毛发过滤器，8.反冲洗管路，9.循环管，10.控制阀a，11.控制阀b，12.控制阀c，13.控制阀d，14.控制阀e，15.污水换热器，16.固液分离器，17.换热器回水管路，19.太阳能板，20.循环泵，21.水源热泵机组，22.蓄能水箱，23.控制阀f，24.控制阀h。
具体实施方式
以下结合附图与技术方案详细叙述本发明的具体实施方式：
如图1所示，污水干渠1中污水先经过机械格栅2将大型污杂物(杂物大小大于5mm)去除，由一级泵3抽入自动除污装置4中，进一步将污杂物(杂物大小3-5mm)去除；过滤后的污水由二级泵5抽取，其分为两部分，一部分通过反冲洗管路8进入自动除污装置4对除污滤面进行反冲洗，将附着在滤面上的污杂物冲走，安装在反冲洗管路8上的控制阀10调节反冲洗的水量与水压等参数；另一部分再进入毛发过滤器7将污水中的毛发类污杂物去除，过滤后的污水与固液分离器16中分离出来的固体颗粒一起进入污水换热器15参与换热，强化设备换热能力、防止污物堵塞与污垢的生成，在污水换热器15的出水口连接固液分离器16，将固体颗粒分离出来经循环管9再进入换热设备循环使用；固液分离后的污水沿着换热器回水管路17与自动除污装置的反冲洗水汇合后将机械格栅2隔离的大型污杂物冲到干渠下游；通过设置在污水换热器15四根污水管中的控制阀b11、控制阀c12、控制阀d13、控制阀e14切换，当控制阀b11与控制阀e14开启、控制阀c12与控制阀d13关闭，污水管路正常流动，当控制阀b11与控制阀e14关闭、控制阀c12与控制阀d13开启时，对污水管路进行反冲洗，防止污垢在换热面上的积累。污水换热器15连接蓄能水箱22后连接水源热泵机组21，其中蓄能水箱22与太能板19连接，控制阀h24一端连接污水换热器15出水口，另一端连接水源热泵机组21进水口，通过中介水将太阳能板19吸收的热量传递给污水换热器15的中介水从而提高水源热泵机组21的进水水温。
当中介水水温不能够达到开机的温度时，将控制阀f23打开，控制阀h24关闭，中介水进入蓄能水箱22进行热量交换，从而中介水的温度得到提高，达到开机温度使水源热泵机组21正常运行；当中介水的水温高于开机温度时，将控制阀f23关闭，控制阀h24打开，中介水直接进入到水源热泵机组21，水源热泵机组21正常运行。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种自清洗强化换热的太阳能污水源热泵系统，包括污水干渠(1)、机械格栅(2)、水泵(3)、换热器进水管路(6)、毛发过滤器(7)、循环管(9)、控制阀b(11)、控制阀c(12)、控制阀d(13)、控制阀e(14)、污水换热器(15)、固液分离器(16)、换热器回水管路(17)，太阳能板(19)、循环泵(20)、水源热泵机组(21)、蓄能水箱(22)、控制阀f(23)、控制阀h(24)，其特征在于：污水干渠(1)依次连接机械格栅(2)、水泵(3)，水泵(3)抽取污水进入毛发过滤器(7)，毛发过滤器(7)过滤后的污水与循环管(9)中的固体颗粒一起进入的到污水换热器(15)进行换热，换热后的污水进入到固液分离器(16)中，固液分离器(16)分离后的固体颗粒进入循环管(9)，污水返回机械格栅(2)；其中污水换热器(15)连接的四根污水管中分别设置控制阀b(11)、控制阀c(12)、控制阀d(13)、控制阀e(14)，控制阀b(11)、控制阀c(12)分别设置在进水侧的两根污水管上，此进水侧的两根污水管分别连接污水换热器两端，控制阀d(13)、控制阀e(14)分别设置在出水侧的两根污水管上，且此出水侧的两根污水管分别连接污水换热器的另外两端；通过控制阀b(11)、控制阀c(12)、控制阀d(13)、控制阀e(14)开关的切换，当控制阀b(11)与控制阀e(14)开启、控制阀c(12)与控制阀d(13)关闭，污水管路正常流动，当控制阀b(11)与控制阀e(14)关闭、控制阀c(12)与控制阀d(13)开启时，对污水换热器内的污水管路进行反冲洗；污水换热器(15)连接蓄能水箱(22)后连接水源热泵机组(21)，其中蓄能水箱(22)与太阳能板(19)连接，控制阀h(24)一端连接污水换热器(15)出水口，另一端连接水源热泵机组(21)进水口，通过蓄能水箱的水将太阳能板(19)吸收的热量传递给污水换热器(15)的中介水从而提高水源热泵机组(21)的进水水温。
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