CN104654897B - 一种非清洁水换热器除垢装置及其系统 - Google Patents

Abstract

一种非清洁水换热器除垢装置及其系统，它涉及一种利用热泵技术提取非清洁水中的冷热量时对换热器进行除垢的装置及其系统，属于能源技术领域。本发明的目的是为解决非清洁水中的杂质使换热器结垢问题，提出了一种非清洁水换热器除垢装置及其系统。本发明的装置由壳体、旋转阀门一、旋转阀门二、过滤网一、过滤网二、进出水口、盲板、下密封体、转动轴等组成，系统由换热器、胶球除垢装置、胶球泵和连接管路等组成，一个过滤网过滤胶球，另一个过滤网旋转180°进行反冲洗，两个过滤网交替工作，实现换热器除垢的功能，本发明用于非清洁水换热器除垢，结构简单、可靠。

Description

一种非清洁水换热器除垢装置及其系统

技术领域

本发明涉及一种非清洁水(污水、江河湖水、工业废水及工业循环冷却水等)换热的换热器除垢装置及其系统，属于能源技术领域。

背景技术

建筑能耗、工业能耗、交通能耗并称我国三大能耗大户。其中，建筑能耗占总能耗的25％左右，随着人们生活水平的提高，建筑能耗的比例还将继续上升。而暖通空调的能耗占建筑能耗的85％以上，暖通空调会加剧环境污染，给社会经济发展和人类健康造成严重的危害。

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，污水源热泵系统既节能又环保，发展前景广阔，是全世界备受关注的新能源技术。城市污水、工业废水、江河湖水等可作为热泵系统的冷热源，拥有巨大的热能潜力，其冬季温度介于0～30℃度之间，将其作为一次能源利用时，节能幅度可在45％以上，但是城市污水、工业废水、江河湖水的水质极不稳定，里面含有各种污物，成分复杂，种类繁多，如结焦、油污垢、水垢、沉积物、腐蚀产物、聚合物、菌类、藻类、粘泥等，热泵系统运行过程中会造成换热器和管道的堵塞、污染与流动换热等问题，换热器结垢后增加了传热阻力，造成系统效率低下，污水换热器经历了一个采暖周期后传热系数减小了20％左右，污垢腐蚀特别严重时还会使流程中断，系统被迫停止运行，直接造成各种经济损失，甚至还有可能发生恶性生产事故，并且定期维修会产生设备和劳力等方面的耗费。因此必须采用防除污设备减薄换热表面污垢的厚度来解决系统运行过程中的污染问题，实现系统高效经济的运行

要实现污水、江河湖水等冷热量的有效传递与转换，必须克服污物引起的污垢问题，目前还没有成熟的研究成果，由小尺度污物引起的换热器污垢问题仍然是限制污水源热泵系统大面积推广应用的瓶颈问题，因此开展换热器防垢、除垢的研究已是当务之急。

现有热泵换热器防堵防垢的技术比较多，但仍需对换热设备及热泵机组进行定期清除污垢，无法从根本上解决非清洁水在换热器中结垢问题，并且定期对热泵换热器除垢，易损伤换热器，造成换热器管道泄漏，风险太大。

针对上述换热器除垢问题，现今已提出了利用胶球进行换热器除垢的技术，关于“胶球除垢装置”涉及到的相关专利及其主要缺陷如下：

1、授权公告号为“CN203240955U”、授权公告日为2013年10月16日、名称为“用于热泵的胶球清洗装置”的实用新型专利，该专利不能及时把除掉的污垢排出热泵机组，可能导致除掉的污垢堵塞热泵机组换热器管道，对较大的杂质也不能及时有效排出热泵机组，并且该装置不能在线、间歇灵活使用。

2、授权公告号为“CN102829670A”、授权公告日为2012年12月9日、名称为“一种胶球清洗装置”的发明专利，该专利工艺流程相对复杂，故障点和维护点相对增多，并且胶球回收率不能达到100％，可能导致胶球堵塞换热器管道，酿成不良后果。

本专利申请主要解决胶球回收率低、换热器除垢和除垢装置堵塞问题以及加工工艺简单。

发明内容

本发明的目的是提供一种非清洁水换热器除垢装置及其系统，解决胶球回收率低、换热器除垢和除垢装置堵塞问题，以及现有技术存在加工难度大，结构复杂，可靠性差等问题。

本发明的装置采取的技术方案是：

一种非清洁水换热器除垢装置，它由壳体、盲板、旋转阀门一、旋转阀门二、旋转滤网一、旋转滤网二、进水口、出水口一、出水口二、出水口三、下密封体、旋转轴一、旋转轴二组成，所述盲板与壳体连接，下密封体与壳体连接，进水口与盲板连接，出水口一和出水口二与壳体连接，出水口三与下密封体连接，旋转轴一和旋转轴二分别与壳体动连接，旋转轴一与旋转滤网一连接，旋转轴一与旋转阀门一连接，旋转轴二与旋转滤网二连接，旋转轴二与旋转阀门二连接。

所述的壳体上下两端分别设有壳体连接法兰一、壳体连接法兰二，盲板与壳体连接法兰一之间设有密封圈一，下密封体连接法兰与壳体连接法兰二之间设有密封圈二，胶球除垢装置进水管与所对应的壳体通过盲板、密封圈一及壳体连接法兰一可拆卸密封连接，下密封体与壳体通过下密封体连接法兰、密封圈二及壳体连接法兰二可拆卸密封连接。

所述的出水口一位于旋转滤网一和盲板之间，出水口二位于旋转滤网一和旋转滤网二之间。

本发明的系统采取的技术方案是：

所述的一种非清洁水换热器除垢系统包括胶球除垢装置以及污水进水管路、换热器、胶球除垢装置进水管、污水退水旁通管路、污水退水管路、胶球除垢装置出水管、胶球输送管支路、胶球泵、胶球输送管路，污水进水管线与换热器污水进口连通，污水退水旁通管路进水口与换热器污水出口连通，污水退水旁通管路出水口与污水退水管路连通，胶球除垢装置进水管与进水口连通，胶球除垢装置进水管与污水退水旁通管路连通，胶球除垢装置出水管与污水退水管路连通，胶球输送管支路与出水口一连通，胶球输送管支路与胶球输送管路连通，胶球输送管路与胶球泵连通，胶球输送管路进水口与出水口二连通，胶球输送管路出水口与污水进水管路连通，旋转阀门一与转动轴一采用焊接工艺制为一体，旋转轴一水平穿过旋转滤网一圆心点采用焊接工艺制为一体，旋转轴一两端与壳体均采用密封动连接，旋转阀门二与旋转轴二采用焊接工艺制为一体，旋转轴二水平穿过旋转滤网二圆心点采用焊接工艺制为一体，旋转轴二两端与壳体均采用密封动连接。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明的装置及其系统长时间运行后，把旋转滤网一和旋转滤网二旋转180°，可利用水动力进行反冲洗，冲洗掉附着旋转滤网一和旋转滤网二上不能透过过滤网孔的大杂质，使该系统可持续高效运行。

(2)本发明可达到胶球100％回收，不会出现胶球在换热器内卡住导致胶球不能100％回收的问题，胶球可循环利用，不会出现胶球随污水流失，系统更加稳定，成本显著降低。

(3)本发明装置及其系统适应范围广，可适应于换热器管道水平放置和换热器管道竖直放置的换热器除垢，也适用于大型换热器和小型换热器除垢。

(4)本发明装置的下密封体可设为为漏斗型，使进入胶球除垢装置出水管的水流速增大，快速的冲刷附着在下密封体的污垢，从换热器中除掉的污垢在水的带动下可以快速的被排走，不会出现污垢在下密封体堆积现象。

(5)本系统通过阀门调节可实现换热器在线清洗、间歇性清洗和热泵系统正常运行不清洗三种运行方式，实现了一套系统多种用途，显著提高本系统的灵活性和经济性。

附图说明

图1是本发明装置的主视剖面图；

图2是本发明系统的总体结构示意图；

图3是图1的A-A剖面图；

附图中的各零部件名称及标号分别如下：

壳体1、盲板2、旋转阀门一3、旋转阀门二4、旋转滤网一5、旋转滤网二6、进水口7、出水口一8、出水口二9、出水口三10、下密封体11、旋转轴一12、旋转轴二13、下密封体连接法兰14、壳体连接法兰二15、密封圈二16、壳体连接法兰一17、密封圈一18、污水进水管路19、阀门一20、换热器21、阀门二22、阀门三23、胶球除垢装置进水管24、污水退水旁通管路25、污水退水管路26、阀门四27、胶球除垢装置出水管28、胶球除垢装置29、胶球输送管支路31、阀门五32、阀门六30、胶球泵33、胶球输送管路34、阀门七35。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式的一种非清洁水换热器除垢装置，所述的装置包括壳体1、盲板2、旋转阀门一3、旋转阀门二4、旋转滤网一5、旋转滤网二6、进水口7、出水口一8、出水口二9、出水口三10、下密封体11、旋转轴一12、旋转轴二13，所述壳体1与盲板2连接，壳体1与下密封体11连接，进水口7与盲板2连接，出水口一8和出水口二9与壳体1连接，出水口三10与下密封体11连接，旋转轴一12和旋转轴二13分别与壳体1密封动连接，即壳体1为旋转轴一12和旋转轴二13分别提供两个转动支撑点，旋转轴一12与旋转滤网一5连接，旋转轴一12与旋转阀门一3连接，旋转轴二13与旋转滤网二6连接，旋转轴二13与旋转阀门二4连接。

具体实施方式二：如图1及图3所示，具体实施方式一所述的一种非清洁水换热器除垢装置，所述的壳体1上下两端分别设有壳体连接法兰一17、壳体连接法兰二15，盲板2与壳体连接法兰一17之间设有密封圈一18，下密封体连接法兰14与壳体连接法兰二15之间设有密封圈二16，胶球除垢装置进水管24与所对应的壳体1通过盲板2、密封圈一18及壳体连接法兰一17可拆卸密封连接。本实施方式中利用连接螺栓实现上述三者的可拆卸密封连接，壳体1的两端分别与壳体连接法兰一17、壳体连接法兰二15采用焊接工艺制为一体，盲板2与胶球除垢装置进水管24采用焊接工艺制为一体，在该除垢装置运行一至二年后，可拆开壳体连接法兰一17和盲板2进行清洗；下密封体11上设有下密封体连接法兰14，下密封体11与壳体1通过下密封体连接法兰14、密封圈二16及壳体连接法兰二15可拆卸密封连接；利用连接螺栓实现上述三者的可拆卸密封连接，下密封体11与下密封体连接法兰14采用焊接工艺制为一体。

具体实施方式三：如图1所示，具体实施方式一所述的一种非清洁水换热器除垢装置，出水口一8位于水平旋转滤网一5和盲板2之间，出水口二9位于旋转滤网一5和旋转滤网二6之间，达到胶球能够顺利回收过滤和循环的目的。

具体实施方式四：如图1及图2所示，本实施方式的一种非清洁水换热器除垢系统，它包括胶球除垢装置29、污水进水管路19、换热器21、胶球除垢装置进水管24、污水退水旁通管路25、污水退水管路26、胶球除垢装置出水管28、胶球输送管支路31、胶球泵33、胶球输送管路34，污水进水管线19与换热器21污水进口连通，污水退水旁通管路25进水口与换热器21污水出口连通，污水退水旁通管路25出水口与污水退水管路26连通，胶球除垢装置进水管24与进水口7连通，胶球除垢装置进水管24与污水退水旁通管路25连通，胶球除垢装置出水管28与污水退水管路26连通，胶球输送管支路31与出水口一8连通，胶球输送管支路6与胶球输送管路34连通，胶球输送管路34与胶球泵33连通，胶球输送管路34进水口与出水口二9连通，胶球输送管路34出水口与污水进水管路19连通，旋转阀门一3与转动轴一12采用焊接工艺制为一体，旋转轴一12水平穿过旋转滤网一5圆心点采用焊接工艺制为一体，旋转轴一12两端与壳体1均采用密封动连接，旋转阀门二4与旋转轴二13采用焊接工艺制为一体，旋转轴二13水平穿过旋转滤网二6圆心点采用焊接工艺制为一体，旋转轴二13两端与壳体1均采用密封动连接。

工作原理：

胶球除垢装置工作原理：污水、胶球及污垢的混合流体从胶球除垢装置29的进水口7进入，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到竖直状态，转动旋转阀门二4，使旋转滤网二6旋转到水平状态，在旋转滤网二6的阻挡和过滤下，换热器除掉的污垢随污水穿过旋转滤网二6的网孔，从出水口三10排出，而胶球在旋转滤网二6的阻挡下，从出水口二9随污水排出，系统运行一段时间后，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到水平状态，转动旋转阀门二4，使旋转滤网二6旋转180°，此时胶球从出水口一8排出，污垢穿过旋转滤网一5和旋转滤网二6的网孔，从出水口三10排出，并且对旋转滤网二6进行反冲洗，冲洗掉附着在旋转滤网二6上的大污染物，反冲洗结束后转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到竖直状态，对旋转滤网一5进行冲洗，并且继续上述循环工作。

本系统可通过阀门调节实现换热器的在线清洗、间歇性清洗及热泵系统正常运行，换热器不清洗三种运行方式：

换热器在线清洗，如图1及图2所示，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到竖直状态，转动旋转阀门二4，使旋转滤网二6旋转到水平状态。阀门一20开启，污水通过污水进水管路19由换热器进水口进入换热器21，开启胶球泵33，同时开启阀门七35，胶球随污水通过污水进水管路19由换热器进水口进入换热器21，胶球颗粒直径小于换热器管径，因此，胶球颗粒随污水在换热器21中不断碰撞、摩擦换热器管壁污垢，使换热器21管壁的污垢脱落，随污水排出换热器21，阀门三23关闭，阀门二22开启，脱落后的污垢、胶球随污水通过胶球回收过滤进水管24进入胶球除垢装置29中，阀门四27开启，污垢随污水穿过旋转滤网二6，通过胶球除垢装置出水管28排走，同时，阀门五32关闭，阀门六30开启，阀门七35开启，胶球被旋转滤网二6拦截住，被胶球泵33抽吸到胶球输送管路34中，胶球完成一次循环。当此系统运行一段时间后，大的杂质可能堵塞旋转滤网二6，此时开启阀门五32，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到水平状态，此时胶球通过胶球输送管支路31被胶球泵33抽吸到胶球输送管路34中，当旋转滤网一5和旋转滤网二6之间的胶球全部被抽吸走时，转动旋转阀门二4，使其带动旋转滤网二旋转180°，进行反冲洗，冲洗掉旋转滤网二6表面上的堵塞物，此时关闭阀门五32，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一旋转到竖直状态，继续给换热器进行除垢。

换热器间歇性清洗，如图1及图2所示，转动旋转阀门一3，使旋转滤网一5旋转到竖直状态，转动旋转阀门二4，使旋转滤网二6旋转到水平状态。阀门一20关闭，开启阀门七35，开启胶球泵33，胶球随水通过污水进水管路19由换热器进水口进入换热器21，胶球在换热器21中不断碰撞、摩擦换热器管壁污垢，使换热器21管壁的污垢脱落，随水排出换热器21，阀门三23关闭，阀门二22开启，脱落后的污垢、胶球随水通过胶球除垢装置进水管24进入胶球除垢装置29中，此时阀门四27关闭，阀门五32关闭，阀门六30开启，阀门七35开启，胶球被旋转滤网二6拦截住，被胶球泵33抽吸到胶球输送管路34中，胶球完成一次循环。当此系统运行一段时间后，开启阀门四27，被剥落的污垢随水通过胶球除垢装置出水管28排出，达到除垢的效果。

热泵系统正常运行，换热器不除垢时，如图1及图2所示，当换热器不需要除垢时，关闭阀门二22，关闭阀门四27，关闭阀门七35，开启阀门一20，开启阀门三23，关闭胶球泵33，胶球储存在胶球除垢装置29中，污水通过污水进水管路19由换热器进水口进入换热器21，换热后污水由换热器21污水出口进入污水退水旁通管路25中，再进入到到污水退水管路26中排出。

Claims (2)

1.一种非清洁水换热器胶球除垢装置，其特征在于它由壳体（1）、盲板（2）、旋转阀门一（3）、旋转阀门二（4）、旋转滤网一（5）、旋转滤网二（6）、进水口（7）、出水口一（8）、出水口二（9）、出水口三（10）、下密封体（11）、旋转轴一（12）、旋转轴二（13）组成，所述壳体（1）与盲板（2）连接，壳体（1）与下密封体（11）连接，壳体（1）上下两端分别设有壳体连接法兰二（15）、壳体连接法兰一（17），盲板（2）与进水口(7)连接，盲板（2）与壳体连接法兰一（17）之间设有密封圈一（18），下密封体连接法兰(14)与壳体连接法兰二(15）之间设有密封圈二（16），出水口一（8）和出水口二（9）与壳体（1）连接，出水口三（10）与下密封体（11）连接，旋转轴一（12）和旋转轴二（13）分别与壳体（1）密封动连接，旋转滤网一（5）与旋转阀门一（3）通过旋转轴一（12）连接，旋转滤网二（6）与旋转阀门二（4）通过旋转轴二（13）连接。

2.一种非清洁水换热器除垢系统，其特征是：所述的系统包括权利要求1所述的胶球除垢装置（29）以及污水进水管路（19）、换热器（21）、胶球除垢装置进水管（24）、污水退水旁通管路（25）、污水退水管路（26）、胶球除垢装置出水管（28）、胶球输送管支路（31）、胶球泵（33）、胶球输送管路（34），其特征在于：污水进水管路（19）与换热器（21）污水进口连通，换热器（21）污水出口与污水退水旁通管路（25）进水口连通，污水退水旁通管路（25）出水口与污水退水管路（26）连通，胶球除垢装置进水管（24）与进水口 (7)连通，胶球除垢装置进水管（24）与污水退水旁通管路（25）连通，胶球除垢装置出水管（28）与污水退水管路（26）连通，胶球输送管支路（31）与出水口一（8）连通，胶球输送管支路（31）与胶球输送管路（34）连通，胶球输送管路（34）与胶球泵（33）连通，胶球输送管路(34)进水口与出水口二（9）连通，胶球输送管路(34)出水口与污水进水管路(19)连通。