CN105841544A - 一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统 - Google Patents

一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统 Download PDF

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Abstract

一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统。本发明属于能源技术领域。本发明的目的是解决含有大量悬浮物和杂质的污水或地表水所用换热设备的强化换热问题，以及有效清除换热设备中挂壁及滞留的悬浮物和污垢问题。本发明的装置由旋流除砂器、调砂阀和引射器组成，旋流除砂器、调砂阀和引射器自上而下连接相通，本发明的系统由该发明装置、换热器及其连接管路组成，本发明装置的引射器出水口通过换热器进水管与换热器连通，换热器通过换热器出水管与本发明装置的旋流除砂器的进水口连通，通过对固体颗粒的往复引射、分离，使固体颗粒在换热器内随水流流动过程中不断碰触和摩擦换热器壁面，从而清除换热器壁面污垢，同时起到加强换热作用。本发明适用于污水或地表水等非清洁水的换热。

Description

一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统
技术领域
本发明涉及一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统，属于能源技术领域。
背景技术
采用热泵技术从污水或地表水等非清洁水中提取低品位冷热量为建筑物供热供冷具有重要的节能环保意义。但由于污水或地表水等非清洁水中含有大量的悬浮物和杂质，污水或地表水所用的换热设备都有污垢问题，不仅换热效率低，而且污垢清理量大，费时费力。现阶段污水或地表水所用换热设备采取的清洗方式还主要是人工清理，通过开启污水侧封门进行水力冲洗，或者进行简单的水力反冲洗，但冲洗效果不佳。
而在其它领域还有一种采用传统胶球清洗工艺的除垢方法，用在污水或地表水中，其主要问题是污水或地表水中悬浮物含量大，胶球清洗工艺所用的收球网容易被缠堵。
另外，在高粘度液体换热工艺中，有采用液固流态化进行强化传热和防除垢的方法，其原理是成熟的，但该方法用于污水或地表水时，其关键问题是如何进行有效固液分离，固体颗粒如何再次有效进入换热设备。为此，本发明专利针对固液分离和颗粒再次进入问题开发了一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置及系统，解决含有大量悬浮物和杂质的污水或地表水所用换热设备的强化换热问题，以及有效清除换热设备中挂壁及滞留的悬浮物和污垢问题，并且能够连续在线防除垢或间歇性在线和不在线防除垢。
本发明为解决以上技术问题，所采取的技术方案是：
本发明提出的一种污水或地表水用强化换热和防除垢装置，它由旋流除砂器、调砂阀和引射器组成，旋流除砂器、调砂阀和引射器自上而下连接相通；所述的旋流除砂器由柱形筒、锥形筒、出砂管、旋流除砂器溢水口和旋流除砂器进水口组成，柱形筒、锥形筒和出砂管自上而下焊接而成且相互连通，柱形筒底部直径与锥形筒顶部直径一致，锥形筒底部直径与出砂管顶部直径一致，旋流除砂器溢水口设置在柱形筒顶部，旋流除砂器进水口设置在柱形筒侧壁上；所述的引射器由引射器进砂口、引射器进水口、引射器出水口、引射器混合室、喷嘴腔和喷嘴组成，引射器进砂口设置在引射器的顶部，引射器进水口和引射器出水口分别设置在引射器的左右两端，引射器进砂口、引射器出水口分别与引射器混合室固接并连通，喷嘴腔和喷嘴固接在引射器进水口上。
所述的旋流除砂器它还包括旋流除砂器进砂口、视砂窗和旋流除砂器排砂口，旋流除砂器进砂口和视砂窗均设置在旋流除砂器的锥形筒侧壁上，旋流除砂器排砂口设置在旋流除砂器的出砂管侧壁上。
所述的引射器它还包括法兰一、法兰二、喷嘴法兰和密封胶垫，喷嘴法兰与喷嘴腔固接，法兰一与法兰二通过螺栓与位于两者中间的喷嘴法兰可拆卸连接，喷嘴法兰分别与法兰一和法兰二之间设置密封胶垫，法兰一和法兰二设置在引射器进水口所在管线上。
所述的引射器的喷嘴的直径大于40mm。
本发明提出的一种污水或地表水用强化换热和防除垢系统，它由所述的污水或地表水用强化传热和防除垢装置、引射器进水管、换热器进水管、换热器、换热器出水管和排水管组成，所述的引射器进水管与引射器进水口相连接；所述的换热器进水管与引射器出水口和换热器相连接；所述的换热器出水管与换热器和旋流除砂器进水口相连接；所述的排水管与旋流除砂器溢水口相连接。
所述的污水或地表水用强化换热和防除垢系统，它还包括污水或地表水进水线、污水或地表水回水线、切换阀一、切换阀二、切换阀三、切换阀四，污水或地表水进水线设置在引射器进水管与换热器进水管之间，在污水或地表水进水线上设置切换阀三；污水或地表水回水线设置在换热器出水管与排水管之间，在污水或地表水回水线上设置切换阀四；切换阀一设置在引射器进水管上，切换阀二设置在排水管上。
本发明的运行原理为：
污水或地表水从引射器进水口进入引射器，在引射器的作用下，引射旋流除砂器分离下来的固体颗粒，固体颗粒和污水或地表水混合，然后从引射器出来，再通过换热器进水管进入换热器。
固体颗粒在换热器内随水流流动过程中不断碰触和摩擦换热器壁面，从而清除换热器壁面污垢，同时起到加强换热作用，最后从换热器出来，通过换热器出水管进入旋流除砂器。旋流除砂器再分离固体颗粒，固体颗粒通过出砂管和调砂阀再次进入引射器。如此不断循环。
固体颗粒为1mm～5mm的砂粒、钢珠等，初次运行时，固体颗粒从旋流除砂器进砂口加入，在运行过程中，由于污水或地表水中存在原有固体颗粒，原有固体颗粒被旋流除砂器分离，与加设的颗粒混合，但并不影响运行，长时间后固体颗粒或杂质过多后，可从旋流除砂器排砂口排砂。
由于长时间连续不断运行，固体颗粒对换热器壁面会产生磨损，因此采取加设污水或地表水进水线、污水或地表水回水线和四个切换阀，通过四个切换阀的开关实现水流旁通，采取定期对换热器进行除垢，除垢时仅开启切换阀一和切换阀二，不除垢时仅开启切换阀三和切换阀四。
本发明相对于现有技术具有如下特点及有益效果：
(1)本发明采用固体颗粒进行强化和防除垢，与现有污水或地表水采用的人工水力冲洗相比，可不拆卸换热器的封门，可在线自动清洗，能保证清洗效果，可随时调整清洗时间，可根据实际污垢情况随时清洗；
(2)与现有清洗工艺相比，可提高污水或地表水的综合传热效率30％以上，也可减少污水或地表水换热系统30％以上的投资；
(3)本发明的装置可根据需要随时加设固体颗粒，另外，由于污水或地表水中存在固体颗粒和杂质，本装置不仅运行不受影响，而且可根据需要进行排砂；
(4)本发明的引射器的喷嘴腔和喷嘴为可拆卸活动结构，可根据实际需要随时更换，并对喷嘴腔和喷嘴的尺寸进行调整，可提高引射器效率，提高喷嘴防堵性能；
(5)本发明的系统通过设置污水或地表水进水线、污水或地表水回水线和四个切换阀，可以实现连续的在线防除垢，也可不定期的根据实际情况间歇性在线或不在线防除垢，避免了连续除垢时固体颗粒对换热器壁面造成磨损，从而影响换热设备使用寿命；
(6)本发明的装置和换热器为分体结构，一个装置还可以对应多个换热器，再形成一个系统，其安装和使用明显简便、实用，投资低，占地小。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图
图2是本发明装置的引射器纵剖图
图3是本发明的系统结构示意图
图4是具体实施方式六的结构示意图
图中：旋流除砂器1、调砂阀2、引射器3、柱形筒4、锥形筒5、出砂管6、旋流除砂器溢水口7、旋流除砂器进水口8、旋流除砂器进砂口9、视砂窗10、旋流除砂器排砂口11、旋流除砂器出砂口12、引射器进砂口13、引射器混合室14、引射器进水口15、引射器出水口16、法兰一17-1、法兰二17-2、密封胶垫18、喷嘴法兰19、喷嘴腔20、喷嘴21、螺栓22、流态化防除垢装置23、引射器进水管24、换热器进水管25、换热器26、换热器出水管27、排水管28、污水或地表水进水线29、污水或地表水回水线30、切换阀一31-1、切换阀二31-2、切换阀三31-3、切换阀四31-4。
具体实施方式
具体实施方式一，如图1、图2所示，本实施方式的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，它由旋流除砂器1、调砂阀2和引射器3组成，旋流除砂器1、调砂阀2和引射器3自上而下连接相通；所述的旋流除砂器1由柱形筒4、锥形筒5、出砂管6、旋流除砂器溢水口7和旋流除砂器进水口8组成，柱形筒4、锥形筒5和出砂管6自上而下焊接而成且相互连通，柱形筒4底部直径与锥形筒5顶部直径一致，锥形筒5底部直径与出砂管6顶部直径一致，旋流除砂器溢水口7设置在柱形筒4顶部，旋流除砂器进水口8设置在柱形筒4侧壁上；所述的引射器3由引射器进砂口13、引射器进水口15、引射器出水口16、引射器混合室14、喷嘴腔20和喷嘴21组成，引射器进砂口13设置在引射器3的顶部，引射器进水口15和引射器出水口16分别设置在引射器3的左右两端，引射器进砂口13、引射器出水口16分别与引射器混合室14固接并连通，喷嘴腔20和喷嘴21固接在引射器进水口15上。
具体实施方式二，如图1所示，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的旋流除砂器1它还包括旋流除砂器进砂口9、视砂窗10和旋流除砂器排砂口11，旋流除砂器进砂口9和视砂窗10均设置在旋流除砂器1的锥形筒5侧壁上，旋流除砂器排砂口11设置在旋流除砂器1的出砂管6侧壁上。本实施方式的有益效果是：可根据需要随时增加固体颗粒，可观察到颗粒的运行状态，并可排放污水或地表水中原存在的被分离下来的多余的固体颗粒。
具体实施方式三，如图1所示，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的引射器3它还包括法兰一17-1、法兰二17-2、喷嘴法兰19和密封胶垫18，喷嘴法兰19与喷嘴腔20固接，法兰一17-1与法兰二17-2通过螺栓22与位于两者中间的喷嘴法兰19可拆卸连接，喷嘴法兰19分别与法兰一17-1和法兰二17-2之间设置密封胶垫18，法兰一17-1和法兰二17-2设置在引射器进水口15所在管线上。本实施方式的有益效果是：可以根据实际需要随时更换喷嘴腔和喷嘴，并对其尺寸进行调整，可提高引射器效率，提高喷嘴防堵性能。
具体实施方式四，如图2所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，所述的引射器3的喷嘴21的直径大于40mm。本实施方式的有益效果是：防止污水或地表水中的悬浮物和杂质堵塞喷嘴21。
具体实施方式五，如图3所示，本实施方式的一种污水或地表水用强化换热和防除垢系统，它由所述的污水或地表水用强化传热和防除垢装置23、引射器进水管24、换热器进水管25、换热器26、换热器出水管27和排水管28组成，所述的引射器进水管24与引射器进水口15相连接；所述的换热器进水管25与引射器出水口16和换热器26相连接；所述的换热器出水管27与换热器26和旋流除砂器进水口8相连接；所述的排水管28与旋流除砂器溢水口7相连接。
具体实施方式六，如图4所示，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：它还包括污水或地表水进水线29、污水或地表水回水线30、切换阀一31-1、切换阀二31-2、切换阀三31-3、切换阀四31-4，污水或地表水进水线29设置在引射器进水管24与换热器进水管25之间，在污水或地表水进水线29上设置切换阀三31-3；污水或地表水回水线30设置在换热器出水管与27排水管28之间，在污水或地表水回水线30上设置切换阀四31-4；切换阀一31-1设置在引射器进水管24上，切换阀二31-2设置在排水管28上。本实施方式的有益效果是：可不定期的根据实际情况间歇性在线或不在线防除垢，避免了连续防除垢时固体颗粒对换热器壁面造成磨损，从而影响换热设备使用寿命。
工作原理：
污水或地表水从引射器进水口15进入引射器3，在引射器3的作用下，引射旋流除砂器1分离下来的固体颗粒，固体颗粒和污水或地表水混合，然后从引射器3出来，再通过换热器进水管25进入换热器26。
固体颗粒在换热器26内随水流流动过程中不断碰触和摩擦换热器壁面，从而清除换热器26壁面污垢，同时起到加强换热作用，最后从换热器26出来，通过换热器出水管27进入旋流除砂器1。旋流除砂器1再分离固体颗粒，固体颗粒通过出砂管6和调砂阀2再次进入引射器3。如此不断循环。
固体颗粒为1mm～5mm的砂粒、钢珠等，初次运行时，固体颗粒从旋流除砂器进砂口9加入，在运行过程中，由于污水或地表水中存在原有固体颗粒，原有固体颗粒被旋流除砂器1分离，与加设的颗粒混合，但并不影响运行，长时间后固体颗粒或杂质过多后，可从旋流除砂器排砂口11排砂。
由于长时间连续不断运行，固体颗粒对换热器26壁面会产生磨损，因此采取加设污水或地表水进水线29、污水或地表水回水线30和四个切换阀，通过四个切换阀的开关实现水流旁通，采取定期对换热器26进行除垢，除垢时仅开启切换阀一31-1和切换阀二31-2，不除垢时仅开启切换阀三31-3和切换阀四31-4。

Claims (6)

1.一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，它由旋流除砂器(1)、调砂阀(2)和引射器(3)组成，其特征在于旋流除砂器(1)、调砂阀(2)和引射器(3)自上而下连接相通；所述的旋流除砂器(1)由柱形筒(4)、锥形筒(5)、出砂管(6)、旋流除砂器溢水口(7)和旋流除砂器进水口(8)组成，柱形筒(4)、锥形筒(5)和出砂管(6)自上而下焊接而成且相互连通，柱形筒(4)底部直径与锥形筒(5)顶部直径一致，锥形筒(5)底部直径与出砂管(6)顶部直径一致，旋流除砂器溢水口(7)设置在柱形筒(4)顶部，旋流除砂器进水口(8)设置在柱形筒(4)侧壁上；所述的引射器(3)由引射器进砂口(13)、引射器进水口(15)、引射器出水口(16)、引射器混合室(14)、喷嘴腔(20)和喷嘴(21)组成，引射器进砂口(13)设置在引射器(3)的顶部，引射器进水口(15)和引射器出水口(16)分别设置在引射器(3)的左右两端，引射器进砂口(13)、引射器出水口(16)分别与引射器混合室(14)固接并连通，喷嘴腔(20)和喷嘴(21)固接在引射器进水口(15)上。
2.根据权利要求(1)所述的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，其特征在于所述的旋流除砂器(1)它还包括旋流除砂器进砂口(9)、视砂窗(10)和旋流除砂器排砂口(11)，旋流除砂器进砂口(9)和视砂窗(10)均设置在旋流除砂器(1)的锥形筒(5)侧壁上，旋流除砂器排砂口(11)设置在旋流除砂器(1)的出砂管(6)侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，其特征在于所述的引射器(3)它还包括法兰一(17-1)、法兰二(17-2)、喷嘴法兰(19)和密封胶垫(18)，喷嘴法兰(19)与喷嘴腔(20)固接，法兰一(17-1)与法兰二(17-2)通过螺栓(22)与位于两者中间的喷嘴法兰(19)可拆卸连接，喷嘴法兰(19)分别与法兰一(17-1)和法兰二(17-2)之间设置密封胶垫(18)，法兰一(17-1)和法兰二(17-2)设置在引射器进水口(15)所在管线上。
4.根据权利要求1所述的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置，其特征在于所述的引射器(3)的喷嘴(21)的直径大于40mm。
5.一种污水或地表水用强化换热和防除垢系统，其特征在于它由权利要求1所述的一种污水或地表水用强化传热和防除垢装置(23)、引射器进水管(24)、换热器进水管(25)、换热器(26)、换热器出水管(27)和排水管(28)组成，所述的引射器进水管(24)与引射器进水口(15)相连接；所述的换热器进水管(25)与引射器出水口(16)和换热器(26)相连接；所述的换热器出水管(27)与换热器(26)和旋流除砂器进水口(8)相连接；所述的排水管(28)与旋流除砂器溢水口(7)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种污水或地表水用强化换热和防除垢系统，其特征在于它还包括污水或地表水进水线(29)、污水或地表水回水线(30)、切换阀一(31-1)、切换阀二(31-2)、切换阀三(31-3)、切换阀四(31-4)，污水或地表水进水线(29)设置在引射器进水管(24)与换热器进水管(25)之间，在污水或地表水进水线(29)上设置切换阀三(31-3)；污水或地表水回水线(30)设置在换热器出水管(27)与排水管(28)之间，在污水或地表水回水线(30)上设置切换阀四(31-4)；切换阀一(31-1)设置在引射器进水管(24)上，切换阀二(31-2)设置在排水管(28)上。
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