CN108386892A - 一种高效除污混合换热器及大温差供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于供热技术领域，提出了一种高效除污混合换热器及大温差供热系统，一种高效除污混合换热器包括罐体，所述罐体内偏心设置有滤网内筒，所述滤网内筒的筒壁上布满通孔，所述滤网内筒与所述罐体之间设置有空腔，所述罐体上位于所述滤网内筒的一侧设置有与所述空腔连通的进水管道，所述进水管道与所述罐体内壁相切，所述罐体顶部设置有与所述滤网内筒连通的出水管道，解决了现有供热管网末端不热的技术问题，实现了一级管网在大温差下的经济运行。
Description
技术领域
本发明属于供热技术领域，涉及一种高效除污混合换热器及大温差供热系统。
背景技术
一个集中供热管网末端供水压力降低，回水压力升高，压差降低，往往是供热质量不好的区域，换热站一般采用板式换热器，板式换热器为表面式换热器，换热效率低，造价成本高，阻力大，运行时间长了存在污堵结垢导致换热能力下降，需要定期清洗维护，清洗维护成本高、工时高。而且使用板式换热器的换热站，随着室外天气寒冷程度增加，回水温度会逐渐升高，如果板式换热器结垢，换热效率降低，回水温度会更高，一级网回水温度始终高于二级网回水温度，因此提出的大温差供热方式是将来集中供热系统的发展趋势。
发明内容
本发明提出了一种高效除污混合换热器及大温差供热系统，实现了大温差供热，降低了一级管网的电耗，增大了一级管网的供热能力，解决了上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高效除污混合换热器，包括：罐体，所述罐体内偏心设置有滤网内筒，所述滤网内筒的筒壁上布满通孔，所述滤网内筒与所述罐体之间设置有空腔，所述罐体上位于所述滤网内筒的一侧设置有与所述空腔连通的进水管道，所述进水管道与所述罐体内壁相切，所述罐体顶部设置有与所述滤网内筒连通的出水管道。
作为进一步的技术方案，所述进水管道与第一进水管道和第二进水管道均连接，所述第一进水管道和所述第二进水管道呈45°夹角。
作为进一步的技术方案，所述滤网内筒顶部的四周与所述罐体顶端内壁焊接，且具体为不满焊的焊接方式。
作为进一步的技术方案，所述滤网内筒为不锈钢滤网内筒。
作为进一步的技术方案，所述通孔的孔径为3mm，所述通孔沿筒体的径向呈30°~45°倾斜设置，且靠近所述空腔（5）的一端倾斜朝向顺水流方向。
作为进一步的技术方案，所述罐体的顶端设置有排气管和安全阀。
作为进一步的技术方案，所述罐体的底部设置有排污管道，所述排污管道上设置有排污阀门。
作为进一步的技术方案，所述罐体靠近底端的一侧设置有手孔，所述手孔的孔径为150~250mm。
作为进一步的技术方案，所述罐体内壁上朝向所述进水管道的一侧设置有若干个降泥导流板，所述降泥导流板的长度沿所述罐体内壁曲线向下延伸，所述降泥导流板的厚度从靠近所述进水管道进水口的一端至另一端逐渐变大。
作为进一步的技术方案，所述罐体内壁底部焊接有若干道防旋流隔板。
一种大温差供热系统，包括高效除污混合换热器，所述进水管道与第一进水管道和第二进水管道均连接，所述第一进水管道和所述第二进水管道分别与一级网供水管线和二级网回水管线连接，所述出水管道与二级网供水管线连接，所述二级网供水管线和所述二级网回水管线均与小区采暖系统连接，所述一级网供水管线通过一级网供水母管与锅炉连接，所述二级网回水管线还依次通过一级网回水管线、一级网回水母管与所述锅炉连接，所述一级网供水母管和所述一级网回水母管之间设置有若干个换热站。
与现有技术相比，本发明工作原理和有益效果为：
末端某一供热分支的管道输送热能的能力=△T×Q×A÷1000，从公式得出，在有限的流量下，只有提高△T才能提高此分支的供热能力，而供水温度又受到安全限制东北地区设计值上限为130℃，因此采用大温差供热系统降低回水温度可以解决末端不热问题，本发明中，高效除污混合换热器成本低，不需要定期清洗和维护，并且运行时间长了也不会存在污堵结垢，提高工作效率，并且使用高效除污混合换热器，使一级网回水温度可以降低到二级网回水温度，实现了大温差供热的方式，提高了管道输送热能的能力，进而解决了供热管网末端不热的技术问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明仰视结构示意图；
图3为本发明A-A剖视结构示意图；
图4为本发明中B局部放大结构示意图；
图5为本发明中低区供热系统结构示意图；
图6为本发明中高区供热系统结构示意图；
图中：1-罐体，2-滤网内筒，3-通孔，4-进水管道，41-第一进水管道，42-第二进水管道，5-空腔，6-出水管道，7-排气管，8-安全阀，9-排污管道，10-排污阀门，12-手孔，13-降泥导流板，14-一级网供水管线，15-二级网回水管线，16-二级网供水管线，17-小区采暖系统，18-一级网供水母管，19-锅炉，20-一级网回水管线，21-一级网回水母管，22-换热站，23-加压泵，24-防旋流隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图6所示，本发明提出一种高效除污混合换热器及大温差供热系统。
一种高效除污混合换热器，包括：罐体1，所述罐体1内偏心设置有滤网内筒2，所述滤网内筒2的筒壁上布满通孔3，所述滤网内筒2与所述罐体1之间设置有空腔5，所述罐体1上位于所述滤网内筒2的一侧设置有与所述空腔5连通的进水管道4，所述进水管道4与所述罐体1内壁相切，所述罐体1顶部设置有与所述滤网内筒2连通的出水管道6。
本实施例中，高效除污混合换热器主体结构是一个压力容器罐体，耐2.5-4.0Mpa，运行时内部充满水，一级网供水与二级网回水混合后通过进水管道4切向进入高效除污混合换热器，切向进入高效除污混合换热器的混水在换热器空腔5内旋流运动，并通过不锈钢滤网内筒2的通孔3进入不锈钢滤网内筒2内部，杂物被阻隔在开孔以外并沉降至底部，随着定期排污排除换热器，进入到不锈钢滤网内筒的清洁水从顶部出水口的出水管道6送入二级网用户。
进一步，所述进水管道4与第一进水管道41和第二进水管道42均连接，第一进水管道41和第二进水管道42呈45°夹角，避免了垂直阻力太大。
进一步，所述滤网内筒2顶部的四周与所述罐体1顶端内壁焊接，且具体为不满焊的焊接方式。
进一步，所述滤网内筒2为不锈钢滤网内筒，并且为了防止水流长期冲刷磨损滤网内筒，所述滤网内筒偏心布置，偏心方向为偏离水流切向进入的第一个90°转角。
进一步，所述通孔3的孔径为3mm，所述通孔3沿筒体的径向呈30°~45°倾斜设置，且靠近所述空腔5的一端倾斜朝向顺水流方向。
进一步，所述罐体1的顶端设置有排气管7和安全阀8。
本实施例中，不锈钢筒在顶部与除污器内壁焊接连接，点焊并留有空隙，以便排除系统运行时产生的气体，防止换热器振动。
进一步，所述罐体1的底部设置有排污管道9，所述排污管道9上设置有排污阀门10。
进一步，所述罐体1靠近底端的一侧设置有手孔12，所述手孔12的孔径为150~250mm。
本实施例中，不锈钢滤网内筒的小孔沿着径向逆水流方向30-45度的角度开孔，防止杂物挂在小孔上及防止细颗粒杂物直接在旋流阶段进入小孔，不锈钢滤网内筒开孔面积和要经过计算，并且大于换热器进或出口面积的30%以上。
进一步，所述罐体1内壁上朝向所述进水管道4的一侧设置有若干个降泥导流板13，所述降泥导流板13的长度沿所述罐体1内壁曲线向下延伸，所述降泥导流板13的厚度从靠近所述进水管道4进水口的一端至另一端逐渐变大。
本实施例中，在换热器内壁焊接有3道降泥导流隔板，隔板厚度从切向入口侧的10mm渐变至50mm宽，并且逐渐曲线向下方，隔板的作用是引导水流中大颗粒杂质沿着换热器滤网内筒壁切向下运动；换热器设有直径为150-250mm的检查手孔，停运检修时使用；换热器属于压力容器，设置安全阀，以便系统超压时泄放压力，确保换热器不超压。
作为进一步的技术方案，罐体1内壁底部焊接有若干道防旋流隔板24，防旋流隔板24沿罐体径向的厚度在100-150mm之间，更加有利于杂质沉降。
一种大温差供热系统，包括：
高效除污混合换热器，所述进水管道4与第一进水管道41和第二进水管道42均连接，所述第一进水管道41和所述第二进水管道42分别与一级网供水管线14和二级网回水管线15连接，所述出水管道6与二级网供水管线16连接，所述二级网供水管线16和所述二级网回水管线15均与小区采暖系统17连接，所述一级网供水管线14通过一级网供水母管18与锅炉19连接，所述二级网回水管线15还依次通过一级网回水管线20、一级网回水母管21与所述锅炉19连接，所述一级网供水母管18和所述一级网回水母管21之间设置有若干个换热站22。
系统运行流程为，用户二级网低温回水回到换热站后，大部分回到高效除污混合换热器，小部分回到一级网回水。在进入高效除污混合换热器前，与一级网供水成45°夹角混合加热后进入高效除污混合换热器。在高效除污混合换热器内部旋流进入偏心布置的不锈钢滤网内筒，混合充分并且洁净的水从换热器顶部排出，大的杂质颗粒被阻隔在不锈钢筒外，沉降至换热器底部，通过在线排污排出换热器。从换热器顶部出来的热水，经过单极离心式循环泵加压后送入二级网用户。
系统运行时电动蝶阀处于全开状态，电动调节阀处于调节状态；系统自动运行逻辑说明：现在集中供热系统的运行一般采用SCADA系统，本系统自带PLC模块，可以就地运行，也可接入SCADA系统运行，二级网循环的参数：流量、供温均可实现自控调节，其中流量调节方法：用户二级网循环需要一定的压差和流量，将P1与P2的差值录入PLC模块后，二级网的循环就由PLC模块发出指令调节二级网循环泵频率来实现；供温调节方法：二级网供温T1的调节是通过控制一级网供水管线调门M1来实现的，将二级网供温参数录入PLC模块后，PLC模块发出指令，来调节M1的开度，就可实现二级网供温T1的自动调节；一级网回水流量的调节，因为系统在自动调节M1的开度，因此一级网流入换热站的流量也在变化，为了实现系统水力平衡，需要把水再从二级网回水送回一级网回水。这个过程也是自动调节，系统通过控制回水定压点P3的压力来调节,为了维持一定的回水定压，例如：回水定压设定成35bar，PLC模块为了维持回水定压，需要给加压泵变频指令，调节加压泵变频器频率，就能实现水力平衡。在实现水力平衡的同时，兼顾二级网补水的功能。现在先进的集中供热系统，一次网、二次网的循环水均采用软化水，这样可以减少供热系统的结垢，提高供热系统的换热能力。系统设置一次网补水站，二次网通过一次网补水，我们设计的大温差换热系统直接实现了一次网水补二次网的功能，能够取代采用板式换热器的换热站需要单独敷设一次网补二次网的补水管道及补水电磁阀。
在加压泵本体设置有再循环管路，如果换热站的一次网热水补充的非常小，需要送回一次网回水的水量也非常小，如果小于加压泵的最低运行频率及流量时，加压泵就无法运行，设置再循环管路在泵最低频率及流量运行工况下，打开再循环管路，保证泵在最低运行工况以上运行，此再循环管路可通过PLC模块发出指令来实现自动控制，设置泵的最低运行频率，如果泵低于此频率时，PLC模块发出指令打开再循环管路的电动调节阀门M2，即可提高泵的流量及频率，解决了加压泵在低流量下不能运行的问题；图中其它未提及的温度、压力测点为监视测点，为系统运行工况提供参数值，不参与自动调节。
高层建筑低区和高区供热不同解决方案的说明：
高低区供暖的区别：50米以下为低区，50米以上为高区。低区采暖系统的静压为0.5MPA，循环水泵的扬程一般为0.3MPA，水泵出口处的压力为0.8MPA，国内钢制散热器的工作压力一般为1.0MPA，所以散热器工作时不会超压。管道、阀门、水泵等部件的工作压力等级选择1.6MPA，以保证系统安全运行。高区采暖系统的静压为1.1MPA，循环水泵的扬程一般为0.3MPA，水泵出口处的压力为1.4MPA，高区系统的最低点静压为0.7MPA，国内钢制散热器的工作压力一般为1.0MPA，所以散热器工作时不会超压，管道、阀门、水泵等部件的工作压力等级选择2.5MPA，以保证系统安全运行。
针对高、低区供暖系统的特点。在低区系统中，静压力低，二级网回水压力低于一级网回水压力，因此需要加压泵23将水打入一级网回水。在高区系统中，静压力高，二级网回水压力高于一级网回水压力，因此可以直接将水从二级网回水送入一级网回水。但同时一级网供水管线的压力低于二级网回水管线压力，因此需要设置加压泵23在此才可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种高效除污混合换热器，其特征在于，包括罐体（1），所述罐体（1）内偏心设置有滤网内筒（2），所述滤网内筒（2）的筒壁上布满通孔（3），所述滤网内筒（2）与所述罐体（1）之间设置有空腔（5），所述罐体（1）上位于所述滤网内筒（2）的一侧设置有与所述空腔（5）连通的进水管道（4），所述进水管道（4）与所述罐体（1）内壁相切，所述罐体（1）顶部设置有与所述滤网内筒（2）连通的出水管道（6）。
2.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述进水管道（4）与第一进水管道（41）和第二进水管道（42）均连接，所述第一进水管道（41）和所述第二进水管道（42）呈45°夹角。
3.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述滤网内筒（2）顶部的四周与所述罐体（1）顶端内壁焊接，且具体为不满焊的焊接方式。
4.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述滤网内筒（2）为不锈钢滤网内筒。
5.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述通孔（3）的孔径为3mm，所述通孔（3）沿筒体的径向呈30°~45°倾斜设置，且靠近所述空腔（5）的一端倾斜朝向顺水流方向。
6.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述罐体（1）的顶端设置有排气管（7）和安全阀（8）。
7.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述罐体（1）的底部设置有排污管道（9），所述排污管道（9）上设置有排污阀门（10）。
8.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述罐体（1）靠近底端的一侧设置有手孔（12），所述手孔（12）的孔径为150~250mm。
9.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述罐体（1）内壁上朝向所述进水管道（4）的一侧设置有若干个降泥导流板（13），所述降泥导流板（13）的长度沿所述罐体（1）内壁曲线向下延伸，所述降泥导流板（13）的厚度从靠近所述进水管道（4）进水口的一端至另一端逐渐变大。
10.根据权利要求1所述的一种高效除污混合换热器，其特征在于，所述罐体（1）内壁底部焊接有若干道防旋流隔板（24）。
11.一种大温差供热系统，其特征在于，包括权利要求1~10任意一项所述的高效除污混合换热器，所述进水管道（4）与第一进水管道（41）和第二进水管道（42）均连接，所述第一进水管道（41）和所述第二进水管道（42）分别与一级网供水管线（14）和二级网回水管线（15）连接，所述出水管道（6）与二级网供水管线（16）连接，所述二级网供水管线（16）和所述二级网回水管线（15）均与小区采暖系统（17）连接，所述一级网供水管线（14）通过一级网供水母管（18）与锅炉（19）连接，所述二级网回水管线（15）还依次通过一级网回水管线（20）、一级网回水母管（21）与所述锅炉（19）连接，所述一级网供水母管（18）和所述一级网回水母管（21）之间设置有若干个换热站（22）。
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