CN105423623B - 可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵 - Google Patents

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    • F24D3/18Hot-water central heating systems using heat pumps

Abstract

一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,其采暖热水换热器包括设在其外壳内的喷淋装置和换热管束,污水罐的出水口通过管道依次与热源加热与补水罐和热源水输送泵与采暖热水换热器的喷淋装置连接;在该采暖热水换热器的顶部设有向上拱起的水蒸气集气管,其顶端通过管道与水蒸气压缩机的入口连接,水蒸气压缩机的出口通过管道与该采暖热水换热器底部的一端连接,采暖热水换热器底部的另一端设有向下凸出的冷凝水收集液囊,其底部与水环真空泵的入口连接。本发明可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵应用到一定的范围可以有效治理大气层的雾霾,因为没有燃烧物质、没有烟囱不会排放任何污染物。

Description

可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵
技术领域 _
[0001] 本发明涉及一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,可用于采暖系统中替代大 型采暖锅炉。
背景技术
[0002] 现有技术中,一方面,采暖锅炉不仅能耗高,并且对环境污染较重;另一方面,在城 市污水处理过程中排放大量的废热,不仅浪费能源,也对环境造成污染。
发明内容
[0003] 本发明旨在提供一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,能够利用污水处理排 放的废热作为采暖热能,解决现有技术在城市污水处理过程中排放大量的废热,浪费能源, 对环境造成污染的问题。
[0004] 本发明的技术方案是:一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热栗,其特征在于,包 括污水罐、热源加热与补水罐、热源水输送泵、采暖热水换热器、水蒸气压缩机,采暖热水换 热器包括设在其外壳内的喷淋装置和换热管束,污水罐的出水口通过管道依次与热源加热 与补水罐和热源水输送栗与采暖热水换热器的喷淋装置连接;在该采暖热水换热器的顶部 设有向上拱起的水蒸气集气管,该水蒸气集气管的顶端通过管道与水蒸气压缩机的入口连 接,水蒸气压缩机的出口通过管道与该采暖热水换热器底部的一端连接,采暖热水换热器 底部的另一端设有向下凸出的冷凝水收集液囊,其底部与水环真空栗的入口连接。
[0005] 还包括污水预热换热器、污水泵和凝水罐,所述的水环真空栗的出口通过该污水 预热换热器的第一回路与凝水罐连接,污水泵的出口通过该污水预热换热器的第二回路与 所述的污水罐的入口连接。
[0006] 在所述的水蒸气集气管内装有气液分离器。
[0007] 在所述的换热管束的一端装有用户采暖循环水栗。
[0008] 在所述的热源加热与补水罐内装有启动热源加热器。
[0009] 在所述的污水罐、热源加热与补水罐和凝水罐的顶端装有不凝性气体排气单向 阀。
[0010] 所述的采暖热水换热器采用管壳式换热器。
[0011] 本发明的优点是:没有任何污染排放物的采暖热泵,完全替代了任何形式锅炉的 全部功能,而且能效比很高的新型供暖设备。锅炉的能效比(C0P<小于1),采暖热泵的能效 比(C0P40〜50),其供暖方式颠覆了大小吨位的锅炉供暖传统的模式,而且没有了烟囱。机房 面积比传统锅炉房面积大为缩小,采暖热泵运行时处于负压工作状态,高温供暖时热泵工 作压力为85.5kpa、低温供暖时热泵工作压力为25kpa。可以安装在任何场所,离热泵一米处 噪音不大于80分贝。没有了烟囱,机房面积比传统锅炉房面积大为缩小,此热泵设备体积 很小。结构简单、运行安全、易于维护、保养、运行方式为全自动程序控制。供暖面积超过1〇〇 万m的大型热栗启动极为简单、投入全自动启动模式可以一键式启动、而且启动时间短。
附图说明
[0012] 图1是本发明总体结构示意图。
[0013] 附图标记说明:1 •水蒸气压缩机,2.压缩机进口蒸汽干管,3 •水蒸气集气管,4 .气 液分离器,5 •热源水输送泵,6 •不凝性气体排气单向阀,7 •热源加热与补水罐,8 •用户采暖 循环热水出口管,9•采暖热水换热器,91 •喷淋装置,92•换热管束,用户采暖热水流量调 节阀,I2.用户采暖循环水泵,I3•用户采暖循环热水进口管,14.启动热源加热器,15.加热 罐补水管,I6.压缩机出口熬汽官,17 •冷凝水收集液囊,I8 •水环真空泵,19 •污水栗,2〇 •污 水预热换热器,21 •污水罐,22 •凝水罐,23 •凝水出口阀门,24.水蒸气入口。 ^
具体实施方式
[0014]参见图1,本发明一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,包括污水罐21、热源 加热与补水罐7、热源水输送泵5、采暖热水换热器9、水蒸气压缩机1、污水预热换热器2〇、污 水栗19和凝水罐22,采暖热水换热器9的外壳内装有换热管束⑽,在换热管束92的上面设有 喷淋装置91。污水罐21上部的出水口通过加热罐补水管15 (装有阀门)与热源加热与补水罐 7下部的入口连接,热源加热与补水罐7上部的出口与热源水输送泵5的入口连接,热源水输 送栗5的出口与采暖热水换热器9内的喷淋装置91连接,在该热源水输送泵5的两端装有阀 门。在该采暖热水换热器9右端的顶部设有向上拱起的水蒸气集气管3,在水蒸气集气管3内 装有气液分离器4。该水蒸气集气管3的顶端通过压缩机进口蒸汽千管2与水蒸气压缩机1的 入口连接,水蒸气压缩机1的出口通过压缩机出口蒸汽管16与该采暖热水换热器9底部的左 端连接,在该连接处设有一个杯型的水蒸气入口 24,水蒸气入口 24的上端口高于采暖热水 换热器9的底部,隔离冷凝水,防止采暖热水换热器9内的冷凝水被进入的蒸汽气流向上喷 射而影响冷凝效果。在采暖热水换热器9底部的右端设有向下凸出的冷凝水收集液囊17,冷 凝水收集液囊17的底部与水环真空泵18的入口连接,水环真空泵18的出口通过污水预热换 热器20的第一回路与凝水罐22的入口连接,凝水罐22的出口设有凝水出口阀门23,向用户 提供处理后的净化水。被处理的污水水源与污水栗19的入口连接,污水栗19的出口通过该 污水预热换热器20的第二回路与所述的污水罐21的入口连接。冷凝水的热量在经过该污水 预热换热器20的第一回路传给流过第二回路的污水,实现污水的预热。
[0015] 在所述的换热管束92的一端装有用户采暖循环水泵12。
[0016] 在所述的热源加热与补水罐7内装有启动热源加热器14,采用电加热。
[0017] 在所述的污水罐21、热源加热与补水罐7和凝水罐22的顶端装有不凝性气体排气 单向阀6。
[0018] 本发明的工作原理如下:
[0019] (1)采暖工作原理:
[0020] 在每年的供暖期需供暖时先启动热源加热与补水罐7的启动热源加热器I4,热源 加热与补水罐7内水的温度升至85。(:后,启动用户采暖循环水泵12。待用户采暖循环水栗12 完全运行正常后,启动水蒸气压缩机1 •,待水蒸气压缩机1运行平稳后,关闭启动热热器 14,这时启动热源水输送栗5,使热源水通过采暖热水换热器9内的喷淋装置91,向米水 换热器9内的换热管束92喷淋热水,闪发成水蒸汽加热用户循环系统内的冷水。待水蒸气压 缩机1运行至满负荷后,从水蒸气压缩机1出口压出的95°C水蒸汽流向采暖热水换热器9卜 部的水蒸汽入口 16。水蒸汽加热换热管束92内的采暖水后,乏汽与喷淋装置91闪发的水蒸 汽沿着采暖热水换热器9内的折流板曲折流向采暖热水换热器9另一端的水蒸气集气管 (室)3。水蒸气集气管3内的水蒸汽在水蒸气压缩机1进口的引力下,进入水蒸气压缩内 进行升温、升压,增加了温度与压力的水蒸汽,从水蒸气压缩机1的出口再次进入采暖热水 换热器9底部的水蒸汽入口24。水蒸汽曲折流经采暖热水换热器9的折流板的过程中,将水 蒸汽所携带的热量传递给采暖热水换热器9的换热管束92内的循环水后冷凝。被加热后的 用户采暖循环水,在用户采暖循环水泵12的压力下源源不断的向用户提供采暖热水。冷凝 后的凝水流向采暖热水换热器9下部的冷凝水收集液囊17,由水环真空泵18抽至污水预热 换热器20内进行热量交换。放热后的凝水流入凝水罐22,所携带的不凝性气体,由凝水罐22 上的排气单向阀6排出。板式的污水预热换热器20第二回路内的污水被加热后在污水栗19 压送下进入污水罐21内,然后再由热源水输送栗5抽送至喷淋装置91在采暖热水换热器9内 闪发水蒸汽。热泵如此循环运行就维持了冬季采暖热源不间断的、稳定供给。
[0021] ⑵•污水处理工作原理:
[0022] 从居民小区收集的污水经过沉淀、除臭、过滤后,被污水栗19压进污水预热换热器 20,在污水预热换热器20内与冷凝水收集液囊17内的热水进行热交换。被加热的污水在污 水栗19的压力下被压进污水罐21,然后在热源水输送栗5的引力下被压入喷淋装置91。从喷 淋装置91上的喷嘴喷出闪发水蒸汽。水蒸汽将热量传递给采暖热水换热器9内换热管束92 内,夏季可以制成热水,通过采暖、生活热水转换开关提供给小区居民使用。散发热量后的 凝水汇集在冷凝水收集液,17内,通过水环真空栗18压入污水预热换热器2〇进行与污水热 交换,然后流入凝水罐22。凝水所携带的不凝性气体从凝水罐22上的排气单向阀6排出。凝 水罐22内的凝水(蒸馏水)通过凝水出口阀门23排出供使用。
[0023] 每小时污水处理量80T/h采暖热栗设计参数计算:
[0024] 1.水蒸气压缩机1进口温度9〇。(:压力69 • 9kpa,比体积2 • 36,体积流量8〇OOOx2.36= 188800m/h。
[0025] 2 .水蒸气压缩机1出口温度95 °C压力84 • 3kpa,比体积1 • 928,体积流量 80000x1•928=158560m/h。
[0026] 3.水蒸气压缩机1的压缩比84.3/69.9=1.2。
[0027] 4.水蒸气压缩机1的轴功率836><l.l=92〇kW。
[0028] 5.能效比(COP) 52275/92〇=57。
[0029] 6.过热蒸汽可用热负荷;5〇752Xl.〇3=52275kw/h。
[0030] 7.采暖热水换热器9 (蒸发器)热负荷:
[0031] 单位热负荷;9=1/-11=635-89 • 98=545 X 4 • 1868=2282kJ/kg
[0032] 热负荷;Q〇=2282 X 80000=182560000 X 0 • 278=50752kw/h。
[0033] 8.采暖热水出口 95°C、回水温度9〇°C。
[0034] 9 •可带采暖面积;52275000/50=1045500m2/h。
[0035] 1〇.采暖运行费;920kw/h X 0 • 8元 X 24h X 120 天=2119680兀/1045500m=2 元/m2。
[0036] 从上面的数据可以看出,本发明可替代大型采暖锅炉的污水采暖热栗应用到一定 的范围可以有效治理大气层的雾霾,因为没有燃烧物质、没有烟囱不会排放任何污染物,重 新回归蓝天它是一种行之有效的利器。

Claims (5)

1. 一种可替代大型采暖锅炉的污水采暖热栗,其特征在于,包括污水罐(21)、热源加热 与补水罐(7)、热源水输送栗(5)、采暖热水换热器(9)、水蒸气压缩机(1),采暖热水换热器 (9)包括设在其外壳内的喷淋装置(91)和换热管束(92),污水罐(21)的出水口通过管道依 次与热源_加热与补水罐(7)和热源水输送泵(5)与采暖热水换热器(9)的喷淋装置(91)连 接;在该采暖热水换热器(9)的顶部设有向上拱起的水蒸气集气管(3),该水蒸气集气管(3) 的顶端通过管道与水蒸气压缩机(1)的入口连接,水蒸气压缩机(1)的出口通过管道与该采 暖热水换热器(9)底部的一端连接,采暖热水换热器(9)底部的另一端设有向下凸出的冷凝 水收集液囊(17),其底部与水环真空泵(18)的入口连接;在所述的水蒸气集气管(3)内装有 气液分离器(4);在所述的热源加热与补水罐(7)内装有启动热源加热器(M)。
2.根据权利要求1所述的可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,其特征在于,还包括污 水预热换热器(20)、污水栗(19)和凝水罐(22),所述的水环真空栗(18)的出口通过该污水 预热换热器(2〇)的第一回路与凝水罐(2¾连接,污水泵(19)的出口通过该污水预热换热器 (20)的第二回路与所述的污水罐(21)的入口连接。
3. 根据权利要求2所述的可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,其特征在于,在所述的 污水罐(21)、热源加热与补水罐(7)和凝水罐(22)的顶端装有不凝性气体排气单向阀(6)。
4. 根据权利要求1所述的可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,其特征在于,在所述的 换热管束(92)的一端装有用户采暖循环水泵(12)。
5. 根据权利要求1所述的可替代大型采暖锅炉的污水采暖热泵,其特征在于,所述的采 暖热水换热器(9)均采用管壳式换热器。
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