CN105823358B - 自清污式螺旋板污水换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清污式螺旋板污水换热器。所述换热器是将壳体内污水换热宽流道与清水换热窄流道并行旋绕构成螺旋换热主体，所述螺旋换热主体中形成污水换热宽流道的外侧螺旋板是个内侧表面上设有凸起的弧形导向板排列组合的多个清污单元，所述清污单元下端均匀分布与水平方向呈一倾角的排污板构成。它可有效清除粘附在污水宽流道换热板上的污物，阻止结垢挂壁的发生，可靠实现自清污。并连续排污，防止污物的二次泛起。具有发明构思新颖独特、结构设计紧凑合理、工作性能稳定可靠、防垢清污效果卓越、换热效率显著提高、明显延长使用寿命、经济实用节能高效的突出的实质性特点与显著的进步。是目前本领域最理想的污水换热设备。

Description

自清污式螺旋板污水换热器

技术领域

本发明涉及一种螺旋板换热器，尤其是涉及应用于煤化工、高温炼焦、石油化工、高炉除渣等行业的高温工业废水及城市污水热交换场合，并在换热过程中能实现自清污的一种螺旋板换热器。

背景技术

螺旋板换热器具有传热流道长、结构紧凑、换热效率高、耐高温高压等优势，在高温工业废水余热回收利用，以及城市污水热交换等场合被普遍采用。在实际使用中，由于污水中含有大量杂质和污物，污水在螺旋板换热器内流动过程中会有一部分污物粘附在换热面上，还有的污物会沉积到换热器底部不能随污水一起排出，固而降低了换热效率，影响了换热器的使用寿命。针对所述问题，现有螺旋板换热器采取了三方面补救措施，但都存在严重缺陷。第一是，采用可拆式螺旋板换热器，需要专业人员定期拆开并进行人工清洗，浪费了大量的人力物力，在较大型设备使用的场合及复杂环境下无法实现。第二是，在普通螺旋板换热器外侧开一个排污口，需在停产停泵情况下进行反冲洗，即使频繁冲洗，也无法彻底解决流道中污物沉积和污物结垢挂壁问题，排污效果仍不理想。第三是，螺旋板换热器下部增加锥形沉降斗，解决了部分污物沉淀问题，但污水至下而上瞬间通过螺旋换热体，换热时间短暂，换热效率极低，从根本上颠覆了螺旋板换热器具有传热流道长、换热效率高的优势。此外，螺旋换热主体与下部锥形沉降斗连接处，由于污水流速不同，存在流体伯努利效应，当污水流产生波动时，会使沉积物二次泛起流出，没有根本解决换热板面结垢挂壁问题。因此，解决高温工业废水及城市污水等恶劣水质，对换热设备及管路的堵塞结垢，污物沉积，延长螺旋板换热器的使用寿命，实现持续、稳定和高效换热，成为制约螺旋板换热器发展的一大技术难题。

发明内容

本发明在于提供一种自清污式螺旋板污水换热器，所述污水换热器，具有自清污、排污功能，可有效防止结垢挂壁、污物沉积，有效克服现有螺旋板换热器存在的技术缺陷，明显拓展螺旋板换热器的使用范围，延长使用寿命。

本发明将采取以下技术措施予以实现：将壳体内污水换热宽流道与清水换热窄流道并行旋绕构成螺旋换热主体，所述螺旋换热主体中形成污水换热宽流道的外侧螺旋板内侧表面上设有凸起的弧形导向板排列组合的多个清污单元，所述清污单元下端均匀分布有与水平方向呈一倾角的排污板。

所述清污单元的弧形导向板具有相同的倾斜角度，其倾斜方向与排污板相反，且按清污单元中心及该中心外部呈星形排列的方式分布。

本发明与现有技术相比具有以下优点与积极效果：

1、由于设置了弧形导向板构成的清污单元，可有效地清除粘附在污水宽流道换热面上的污物，阻止结垢的发生。在螺旋污水宽流道中，当高温高压污水流遇弧导向板时，部分污水瞬间改变流向，与主水流共同作用，形成了惯性冲击较强的湍流，产生的湍流以一种高度复杂的三维非稳态，带旋转的不规则状态流动，连续不断冲击污水宽流道两侧的换热板面，消除了换热板面污物粘附和结垢的可能。另外，污水中部分较大的固体颗粒，在高速运动中撞击清污单元的弧形导向板，产生惯性分力而逐渐下沉，同时还将相当部分的动能传递给了湍流，固而加强了湍流对换热面的冲击强度，形成较强自清污趋势。而弧形导向板的排列组合，可使湍流冲击力对整个污水流道的各个换热板面进行全覆盖，无死角冲刷，有效实现自清污效果。

2、由于设置了排污板构成的排污结构，不仅能实现连续排污，而且能防止污物的泛起。由于污水宽流道中的污水呈高速流动状态，而锥形集污仓中污水呈低速流动状态，在两者连接处污水的流速出现差别，导致物体与流体接触的界面，呈现伯努利效应。根据伯努利方程得知，在同一介质中，流速高处压力低，流速低处压力高，这样就影响了污水中固体颗粒向锥形集污仓的流动与下沉，同时当污水流产生波动时，可能造成固体沉淀物二次泛起。针对这一问题，排污板的巧妙设置，使问题迎刃而解。当高温高压污水流经排污板时，水流发生了变化，局部产生了湍流，高度复杂湍流场平衡了伯努利效应，有效遏制了固体沉淀物二次泛起。在此过程还产生冲击挤压力，迫使污水中部分固体颗粒碰撞集约，快速螺旋滑入集污仓。从而加快污物的排放。

3、由于采取了污水宽流道、清污单元和排污板的技术措施，使本发明更加适应高温工业废水及城市污水等恶劣水质环境下的集热、换热和热能回收，其自清污功能，从根本上解决了螺旋板换热器及管路的人工拆卸清污，有效防止污物堵塞、固体沉积、结垢挂壁等技术难题，在不停产、不停泵情况下可连续排放集污仓中的固体污物，节省了大量的人力物力，拓展了螺旋板换热器的使用范围，延长了设备使用寿命，进而使换热效果与效率得到进一步增强。

4、该发明还具有发明构思新颖独特、结构设计紧凑合理、工作性能稳定可靠、防结垢效果卓越、换热效率显著提高，经济实用节能高效的突出的实质性特点与显著的进步。是目前本领域最理想的污水换热设备。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的螺旋板结构示意图。

具体实施方式

由图1、图2所示本发明的一种自清污式螺旋板换热器是在现有技术基础上设计的一种新型螺旋板换热设备。它由圆筒状壳体1，在壳体1内由相邻的两换热板并行旋绕多圈组成的污水宽流道3和清水窄流道4构成的螺旋换热器主体。所述螺旋换热主体中形成污水换热宽流道的外侧螺旋板10是个在内侧表面上设有凸起的弧形导向板11排列组合而成的多个清污单元，以及在所述清污单元下端均匀分布一字形排列且与水平方向呈45-60°倾角的排污板12构成。所述清污单元的弧形导向板11具有相同的倾斜角度，其倾斜方向与排污板12恰好相反，并且按清污单元中心及该中心外部呈星形排列的方式进行分布。所述弧形清污导向板11其弧长、圆弧半径、宽度以及倾斜角度(弦的延长线与水平夹角)，应根据污水的流速、浑浊程度等实际情况确定，一般情况下弧长为150-200毫米，倾斜角度为30-45°，本实施方式的弧长为150毫米，倾斜角度为30°。所述排污板12其长度、宽度、倾斜角度、以及排列间距，应根据污水中杂质成分、固体颗粒大小以及流体压力等实际情况综合考虑加以确定，一般情况下排污板12长度为100-150毫米，倾斜角度为45-60°，本实施方式的弧长为100毫米，倾斜角度为45°。同时将清水窄流道4底部封堵。在壳体1两侧分设污水进口5和清水出口6，壳体1中心圆筒部分被分隔成均等两部分，下部封堵上部开口接污水出口2，上部封堵下部开口接清水进口7，壳体1下部接锥型集污仓8，集污仓8底部连接排污口9。

本发明主要适用于高炉除渣，石油化工、煤炭焦化、城市污水热源系统以及高温恶劣水质环境下的集热、换热和热能回收。使用时，将来自泵房的高温、高压污水管道连接到本发明的污水进口5，将待加热清水或其它液体介质管道接至清水进口7，宽流道中的污水和窄流道中的清水逆向流动，始终保持一定温差，通过间壁换热。当流入螺旋宽流道3中的高温高压污水流，遇清污导向板11时，部分污水流瞬间改变流向，形成了惯性冲击较强的湍流，产生的湍流以一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则状态流动，连续不断冲击污水宽流道两侧的换热板面，消除了换热板面污物粘附和结垢的可能。而污水中部分较大的固体颗粒，在高速运动中撞击弧形导向板11，产生惯性分力而逐渐下沉，同时将大部分动能传递给了湍流，固而加强了湍流对换热面的冲击强度，清污单元的导向板11的排列组合，可使湍流冲击力对整个污水流道的各个换热板面进行全覆盖，无死角冲刷，更加充分体现了自清污效果。当污水中部分较大的固体颗粒逐渐下沉，集约在排污板12处时，由于排污板12的巧妙设置，高温高压污水流经排污板12后，水流将发生变化，并在局部产生湍流，高度复杂湍流场平衡了伯努利效应，遏制固体沉淀物二次泛起，同时产生冲击挤压力，使污水中较大的固体颗粒快速螺旋滑入集污仓8，集污仓8中的污物经排污口9，连续排放，当然也可定期排放。换热后的清洁热水适用于各种工业、农业生产环境的需求。本发明用于城市污水热源系统换热时，应考虑城市污水成份相对复杂，污水螺旋通道3在设计时应适当加宽，留有充分余地，若在本装置前加装除污器，效果将更为理想。

Claims (4)

1.一种自清污式螺旋板污水换热器，其特征在于：它是将壳体(1)内污水换热宽流道(3)与清水换热窄流道(4)并行旋绕构成螺旋换热主体，所述螺旋换热主体中形成污水换热宽流道(3)的外侧螺旋板内侧表面上设有凸起的弧形导向板(11)排列组合的多个清污单元，所述清污单元下端均匀分布有与水平方向呈一倾角的排污板(12)。

2.根据权利要求1所述的自清污式螺旋板污水换热器，其特征在于：所述清污单元的弧形导向板(11)具有相同的倾斜角度，其倾斜方向与排污板(12)相反，且按清污单元中心及该中心外部呈星形排列的方式分布。

3.根据权利要求2所述的自清污式螺旋板污水换热器，其特征在于：所述弧形导向板(11)倾斜角度为30-45°；弧长为150-200毫米。

4.根据权利要求2所述的自清污式螺旋板污水换热器，其特征在于：所述排污板(12)的倾斜角度为45-60°；长度为100-150毫米。