CN108854213A - 地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置及系统，该装置包括：罐体，所述罐体侧壁上设置有进液口和出液口，所述罐体底部设置有排污口；所述罐体内壁上设有花盘承托件；滤芯安装花盘，所述滤芯安装花盘与所述花盘承托件固定连接，所述滤芯安装花盘上开设置有多个滤芯安装孔；可拆卸顶盖，所述可拆卸顶盖设置于所述罐体上，所述可拆卸顶盖上设置有反洗进气口和排气溢流口；本发明提供的装置及系统可对地热回灌尾水进行连续的预过滤处理，并可实现全自动反冲洗，反冲洗使用压缩空气作为反冲介质及动力，只耗费极少量地热水，反洗耗时短，同时本发明提供的装置及系统运行中不会将空气带入系统内。
Description
技术领域
本发明涉及地热开发利用领域，更具体地，涉及一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置及系统。
背景技术
地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。2017年国家发改委、国家能源局、国土资源局联合发布地热能开发利用“十三五”规划，地热能作为一种清洁型的新能源将在我国能源结构调整中发挥越来越重要的作用。地热能在开发利用过程中地热水被大量从地下抽上地面，由此产生大量的地热尾水，导致地热资源日渐衰竭。此外地热尾水矿化度高、温度较高且部分地区尾水重金属含量超标，如果不进行适当的处理将会导致环境污染。地热尾水回灌是解决地热资源衰减与尾水污染的不二之选，而地热尾水回灌技术长久以来一直是我国及世界地热界的一个重点的研究课题。
地热回灌尾水需进行处理，其中重要处理步骤之一就是预过滤。结合地热尾水水质情况及回灌尾水水质要求通过预过滤减少尾水中砂粒、铁锈等特定粒径以上的固相颗粒物，防止固相颗粒物在回灌过程中堵塞地层，造成回灌困难。
地热能作为一种新能源，地热尾水回灌也是这种新能源近年来发展的新领域。由于地热开发工况条件特殊，地热尾水水质物化特性独特，此外地热回灌对尾水水质要求也具有特殊性。当前用于地热回灌尾水预过滤的过滤器形式诸多，如自清洗过滤器、刮刀式过滤器、石英砂过滤器、反冲洗过滤器、纤维球过滤器、多介质过滤器、烛式过滤器等，但在实际使用过程中发现在设备在安装占地、过滤效果、反洗效果、维护检修、使用寿命、耗材价格、设备价格某一方面或多方面不理想。以上类型的过滤器反洗时或要求系统工作压力高，或耗用大量被过滤介质(地热水)，或在过滤器内部设置复杂机构等方式来实现反冲洗，不但效果不理想、耗水量大、耗时长且无法消除过滤器化学结垢堵塞及吸附力强的黏土泥饼类颗粒物，后期维护检修同样困难。多数过滤器由于过滤介质选用不当，使用一定时期后需更换内部过滤耗材，造成运行成本过高。
控制方面一般过滤器使用液位开关作为开启过滤器出液阀门的控制信号，但是由于水流波动等原因，可能在过滤装置内未满液，空气未排净时液位开关检测到满液信号，由此打开出液口阀门，导致大量空气进入过滤液体中，而且需在每个过滤装置顶部安装液位开关，安装维护困难。个别类型的过滤器虽使用压缩空气实现反冲洗，但会致使大量空气进入系统，导致地热水含气量大幅增加构成水质二次污染。
因此，有必要提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤置及系统，解决现有地热尾水回灌过滤装置存在的问题。
发明内容
本发明的目的是结合地热尾水回灌系统及水质特点，提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置及系统，解决和克服现有设备在使用过程中存在的问题及缺陷。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，该装置包括：
罐体，所述罐体侧壁上设置有进液口和出液口，所述罐体底部设置有排污口；所述罐体内壁上设有花盘承托件；
滤芯安装花盘，所述滤芯安装花盘与所述花盘承托件固定连接，所述滤芯安装花盘上开设置有多个滤芯安装孔；
可拆卸顶盖，所述可拆卸顶盖设置于所述罐体上，所述可拆卸顶盖上设置有反洗进气口和排气溢流口。
本发明另一方面提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，该系统包括：
一个或两个以上并联的过滤装置，所述过滤装置为上述的过滤装置；
空压机，所述空压机连接反洗储气罐后通过反洗进气管线与所述过滤装置的反洗进气口连接；
地热尾水进液管线，所述地热尾水进液管线与所述过滤装置的进液口连接；
地热尾水滤后出液管线，所述地热尾水滤后出液管线与所述过滤装置的出液口连接；
排气管线和溢流管线，所述排气管线和溢流管线分别与所述过滤装置的排气溢流口连接；
反洗液排放管线，所述反洗液排放管线与所述过滤装置的排污口连接；
多个阀门，所述多个阀门设置在各条管线上；
压力变送器，所述压力变送器设置在地热尾水进液管线和地热尾水滤后出液管线上；
流量开关，所述流量开关设置在反洗液排放管线和溢流管线上；
PLC电气控制单元，所述PLC电气控制单元与所述多个阀门、压力变送器和流量开关通过电气控制线路连接。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明提供的装置及系统可对地热回灌尾水进行连续的预过滤处理，并可实现全自动反冲洗，反冲洗使用压缩空气作为反冲介质及动力，只耗费极少量地热水，反洗耗时短，同时本发明提供的装置及系统运行中不会将空气带入系统内；
(2)本发明提供的系统的过滤或反洗功能的切换通过开闭阀门即可实现；过滤装置内无需安装任何运转组件或元件，故障率低，过滤装置加工制作简单、滤芯便于拆装；
(3)本发明的整个系统无特殊构件，利于维护，运行平稳可靠。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为根据本发明的一个实施例的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置的示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的滤芯安装花盘的结构示意图。
图3a-图3b为根据本发明的一个实施例的滤芯固定方式示意图。
图4为根据本发明的一个实施例的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统的示意图。
附图标记说明
1A、过滤装置，1A-A、罐体，1A-A1、进液口，1A-A2、出液口，1A-A3、排污口，1A-A4、花盘承托件，1A-B、可拆卸顶盖，1A-B1、反洗进气口，1A-B2、排气溢流口，1A-B3、加药进液口，1A-C、滤芯，1A-C1、密封外螺纹，1A-D、滤芯安装花盘，1A-D1、滤芯安装孔，1A-1、上部净液腔，1A-2、下部进液腔，1A-V1、进液电动阀，1A-V2、出液电动阀，1A-V3、排污气动阀，1A-V4、进气电动阀，1A-V5、溢流电动阀，1A-V6、排气电动阀，1A-P1、进液压力变送器，1A-P2、出液压力变送器，1B、过滤装置，1-F1反洗液流量开关，1-F2、溢流液流量开关，2、空压机，3、反洗储气罐，4、气动储气罐，5、加药罐，6、加药泵，7、PLC电气控制单元
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明一方面提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，该装置包括：
罐体，所述罐体侧壁上设置有进液口和出液口，所述罐体底部设置有排污口；所述罐体内壁上设有花盘承托件；
滤芯安装花盘，所述滤芯安装花盘与所述花盘承托件固定连接，所述滤芯安装花盘上开设置有多个滤芯安装孔；
可拆卸顶盖，所述可拆卸顶盖设置于所述罐体上，所述可拆卸顶盖上设置有反洗进气口和排气溢流口。
作为优选方案，所述可拆卸顶盖和所述罐体的结合处设置有密封圈。
所述滤芯安装花盘上开设置有多个滤芯安装孔，可根据处理水量增加过滤装置内滤芯数量。
反洗进气口用于反洗时将压缩空气通入过滤装置；排气溢流口用于排气及确保地热尾水完全充满过滤装置，防止空气进入回灌尾水中。
优选地，所述可拆卸顶盖上还设置有加药进液口。
由于过滤装置使用一定时间后滤芯会出现化学结垢造成堵塞，加药进液口用于通入化学药液浸泡滤芯，消除堵塞。
优选地，该装置还包括滤芯，所述滤芯与所述滤芯安装孔通过密封螺纹连接。作为优选方案，滤芯与滤芯安装孔接触部分设置有密封圈。
优选地，所述滤芯为楔形网滤芯。作为优选方案，所述滤芯由高精度楔形丝网制成。
采用楔形网滤芯，滤芯的使用寿命远远高于金属烧结类滤芯或非金属折叠类滤芯。
本发明的另一方面提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，该系统包括：
一个或两个以上并联的过滤装置，所述过滤装置为上述的过滤装置；
空压机，所述空压机连接反洗储气罐后通过反洗进气管线与所述过滤装置的反洗进气口连接；
地热尾水进液管线，所述地热尾水进液管线与所述过滤装置的进液口连接；
地热尾水滤后出液管线，所述地热尾水滤后出液管线与所述过滤装置的出液口连接；
排气管线和溢流管线，所述排气管线和溢流管线分别与所述过滤装置的排气溢流口连接；
反洗液排放管线，所述反洗液排放管线与所述过滤装置的排污口连接；
多个阀门，所述多个阀门设置在各条管线上；
压力变送器，所述压力变送器设置在地热尾水进液管线和地热尾水滤后出液管线上；
流量开关，所述流量开关设置在反洗液排放管线和溢流管线上；
PLC电气控制单元，所述PLC电气控制单元与所述多个阀门、压力变送器和流量开关通过电气控制线路连接。
过滤装置为整个系统过滤的主体，根据地热尾水及回灌水质要求，用于对地热尾水中特定粒径的固相颗粒物进行过滤分离；可根据处理水量灵活增加单个过滤装置内的滤芯数量或扩充过滤装置的数量。
空压机用于提供高压压缩空气，反洗储气罐用于储存空压机提供给过滤装置反洗使用的高压压缩空气。
整套系统由PLC控制单元控制，系统全自动运行无需人工操作。
作为优选方案，当系统中的过滤装置其中任一装置的过滤压差达到设定时，启动反洗功能；反洗时，当进液压力变送器或出液压力变送器感应到过滤装置内的压力达到充气设定时打开排污气动阀，排出过滤装置内的地热水。
通过过滤装置的排污口排出反洗管线中的地热尾水时，热尾水的流向同过滤时相反，即由滤芯内部流向滤芯外表面，由此冲刷掉滤芯外表面附着的砂粒、铁锈等滤渣。
优选地，所述过滤装置的可拆卸顶盖上还设置有加药进液口，所述系统还包括加药罐和加药泵，所述加药罐连接加药泵后通过加药进液管线与所述加药进液口连接；所述加药进液管线上设置有加药电动阀，所述加药电动阀与所述PLC电气控制单元通过电气控制线路连接。
当过滤装置使用一段时间后，可使用系统内配置的加药泵抽取加药罐内的药液对过滤装置进行浸泡，消除无法通过反洗清洁的滤饼；在回灌过程中，可根据需求通过加药泵向回灌尾水中注入解堵剂、阻垢剂等药液；在系统运行中的特定时刻，通过开启或者闭合加药电动阀来控制化学药液的给药。
优选地，所述过滤装置的数量为2个以上，可以实现轮换，从而使整个工艺更加连续。
优选地，所述地热尾水进液管线上设置有进液电动阀和进液压力变送器，所述地热尾水滤后出液管线上设置有出液压力变送器和出液电动阀。
进液压力变送器和出液压力变送器用于实时监测过滤装置的运行中的进出口压力和返冲洗冲气压力，并将监测到的压力反馈给PLC控制单元，PLC控制单元根据接收的压力情况相应进行各项控制。
优选地，所述排气管线上设置有排气电动阀，所述溢流管线上设置有溢流电动阀和溢流液流量开关。
溢流液流量开关用于在过滤装置再次投入过滤运行前，监测过滤装置内的空气是否排净，使得地热尾水充满过滤装置的罐体至满液溢流，并将信号反馈至PLC控制单元，只有当过滤装置满液溢流后，才可开启出液电动阀，同时关闭溢流电动阀。
优选地，所述反洗进气管线上设置有反冲调压阀和进气电动阀；所述反洗液排放管线上设置有排污气动阀和反洗液流量开关。
反冲调压阀用于调节来自反洗储气罐的反洗气的压力；通过进气电动阀的开启或者闭合来控制反洗气的供给；反洗液流量开关用于在反冲洗时，监测过滤装置内的地热尾水是否排净，并将信号反馈至PLC控制单元，PLC控制单元根据反馈情况控制排污气动阀的开启或者闭合。
优选地，该系统还包括气动储气罐，所述气动储气罐入口与所述空压机连接，所述气动储气罐出口处设置有气动调压阀，所述气动调压阀通过管线接至PLC电气控制单元，再与所述排污气动阀连接。
气动储气罐用于储存排污气动阀开闭时使用的压缩空气；气动调压阀用于调节压力。
实施例1
如图1-图3b所示，本发明提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，该装置包括：
罐体1A-A，所述罐体1A-A侧壁上设置有进液口1A-A1和出液口1A-A2，所述罐体1A-A底部设置有排污口1A-A3；所述罐体1A-A内壁上部焊接有花盘承托件1A-A4；
滤芯安装花盘1A-D，所述滤芯安装花盘1A-D与所述花盘承托件1A-A4通过螺栓(未示出)固定连接，所述滤芯安装花盘1A-D上开设置有多个滤芯安装孔1A-D1，滤芯安装孔1A-D1内侧加工密封内螺纹；
滤芯1A-C，所述滤芯1A-C为楔形网滤芯，其上部外侧加工密封外螺纹1A-C1，所述滤芯1A-C与所述滤芯安装孔1A-D1通过密封螺纹连接；
可拆卸顶盖1A-B，所述可拆卸顶盖1A-B利用快开螺栓固定于所述罐体1A-A上，所述可拆卸顶盖1A-B和所述罐体1A-A的结合处设置密封圈(未示出)，所述可拆卸顶盖1A-B上设置有反洗进气口1A-B1、排气溢流口1A-B2和加药进液口1A-B3。
滤芯安装花盘1A-D将罐体1A-A分隔成上部净液腔1A-1和下部过滤腔1A-2两部分，过滤时地热尾水从进液口1A-A1进入下部进液腔1A-2，从滤芯1A-C的外表面流向滤芯1A-C内部进行过滤，地热尾水中的砂粒、铁锈等固相颗粒物被拦截在滤芯1A-C的外表面，地热尾水净液由滤芯1A-C内部到达罐体1A-A的上部净液腔1A-1最终由出液口1A-A2流出。
实施例2
如图1和图4所示，本发明提供一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，该系统包括：
两个并联的过滤装置1A，1B，所述过滤装置1A，1B为实施例1中所述的过滤装置；
空压机2，所述空压机2连接反洗储气罐3后通过反洗进气管线与所述过滤装置1A的反洗进气口1A-B1连接；
地热尾水进液管线，所述地热尾水进液管线与所述过滤装置1A的进液口1A-A1连接；
地热尾水滤后出液管线，所述地热尾水滤后出液管线与所述过滤装置1A的出液口1A-A2连接；
排气管线和溢流管线，所述排气管线和溢流管线分别与所述过滤装置1A的排气溢流口1A-B2连接；
反洗液排放管线，所述反洗液排放管线与所述过滤装置1A的排污口1A-A3连接；
其中，所述地热尾水进液管线上设置有进液电动阀1A-V1和进液压力变送器1A-P1，所述地热尾水滤后出液管线上设置有出液压力变送器1A-P2和出液电动阀1A-V2；所述排气管线上设置有排气电动阀1A-V6，所述溢流管线上设置有溢流电动阀1A-V5和溢流液流量开关1-F2。所述反洗进气管线上设置有反冲调压阀3-V1和进气电动阀1A-V4；所述反洗液排放管线上设置有排污气动阀1A-V3和反洗液流量开关1-F1；
PLC电气控制单元7，所述PLC电气控制单元7与所述多个阀门、进液压力变送器1A-P1、出液压力变送器1A-P2、反洗液流量开关1-F1和溢流液流量开关1-F2通过电气控制线路连接，所述多个阀门包括进液电动阀1A-V1、出液电动阀1A-V2、排气电动阀1A-V6、溢流电动阀1A-V5、反冲调压阀3-V1、进气电动阀1A-V4、排污气动阀1A-V3；
加药罐5和加药泵6，所述加药罐5连接加药泵6后通过加药进液管线与所述加药进液口1A-B3连接；所述加药进液管线上设置有加药电动阀1A-V7，所述加药电动阀1A-V7与所述PLC电气控制单元7通过电气控制线路连接。
气动储气罐4，所述气动储气罐4入口与所述空压机2连接，所述气动储气罐4出口处设置有气动调压阀4-V1，所述气动调压阀通过管线接至PLC电气控制单元3，再与所述排污气动阀1A-V3连接。
具体工作过程如下，其中反洗时以先清洗过滤装置1A，再清洗过滤装置1B为例：
过滤时，地热尾水从过滤装置1A的进液口1A-A1进入下部净液腔1A-2后从各滤芯1A-C外表面流向滤芯1A-C内部，流向滤芯1A-C内部的滤后地热尾水最终到达上部净液腔1A-1，最后从过滤装置1A的出液口1A-A2排出；系统处于过滤状态时两个过滤装置1A，1B同时工作，相应管线上的进液电动阀1A-V1、出液电动阀1A-V2和排气电动阀1A-V6打开，其余阀门关闭；
当两个过滤装置1A，1B其中任一装置的过滤压差达到设定值时，启动反洗功能，反洗时，闭合其中过滤装置1A的进液电动阀1A-V1、出液电动阀1A-V2和排气电动阀1A-V6，开启进气电动阀1A-V4和反冲调压阀3-V1，然后空压机2提供的储存在反洗储气罐3内的高压空气进入该过滤装置1A内，当进液压力变送器1A-P1或出液压力变送器1A-P2感应到压力达到充气设定值时打开排污气动阀1A-A3，该过滤装置1A内的地热水在压缩空气的作用下迅速从上部净液腔1A-1压至下部净液腔1A-2并由排污口1A-A3排出；
当反洗液流量开关1-F感应到过滤装置1A内的地热尾水排净时关闭进气电动阀1A-V4和反冲调压阀3-V1，开启控制过滤装置1A的进液电动阀1A-V1、排气电动阀1A-V6和溢流电动阀1A-V5，使得地热尾水进入该过滤装置1A，当过滤装置1A内地热尾水液位升高逐步排净残余空气时，地热尾水会由过滤装置1A顶部的排气溢流口1A-B2满液溢流排出，当溢流液流量开关1-F2感应到有地热尾水满液溢流后，打开过滤装置1A的出液电动阀1A-V2，同时关闭溢流电动阀1A-V5，过滤装置1A再次投入过滤工作；然后对另一过滤装置1B执行同样操作；
上述过滤、反洗和再次投入过滤的全过程完全由PLC控制单元控制7，无需任何人工操作。
当过滤装置1A，1B使用一段时间后，可对其进行化学清洗，消除无法通过反洗清洁的滤饼。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，其特征在于，该装置包括：
罐体，所述罐体侧壁上设置有进液口和出液口，所述罐体底部设置有排污口；所述罐体内壁上设有花盘承托件；
滤芯安装花盘，所述滤芯安装花盘与所述花盘承托件固定连接，所述滤芯安装花盘上开设置有多个滤芯安装孔；
可拆卸顶盖，所述可拆卸顶盖设置于所述罐体上，所述可拆卸顶盖上设置有反洗进气口和排气溢流口。
2.根据权利要求1所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，其中，所述可拆卸顶盖上还设置有加药进液口。
3.根据权利要求1所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，其中，该装置还包括滤芯，所述滤芯与所述滤芯安装孔通过密封螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤装置，其中，所述滤芯为楔形网滤芯。
5.一种地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其特征在于，该系统包括：
一个或两个以上并联的过滤装置，所述过滤装置为权利要求1-4中任意一项所述的过滤装置；
空压机，所述空压机连接反洗储气罐后通过反洗进气管线与所述过滤装置的反洗进气口连接；
地热尾水进液管线，所述地热尾水进液管线与所述过滤装置的进液口连接；
地热尾水滤后出液管线，所述地热尾水滤后出液管线与所述过滤装置的出液口连接；
排气管线和溢流管线，所述排气管线和溢流管线分别与所述过滤装置的排气溢流口连接；
反洗液排放管线，所述反洗液排放管线与所述过滤装置的排污口连接；
多个阀门，所述多个阀门设置在各条管线上；
压力变送器，所述压力变送器设置在地热尾水进液管线和地热尾水滤后出液管线上；
流量开关，所述流量开关设置在反洗液排放管线和溢流管线上；
PLC电气控制单元，所述PLC电气控制单元与所述多个阀门、压力变送器和流量开关通过电气控制线路连接。
6.根据权利要求5所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其中，所述过滤装置的可拆卸顶盖上还设置有加药进液口，所述系统还包括加药罐和加药泵，所述加药罐连接加药泵后通过加药进液管线与所述加药进液口连接；所述加药进液管线上设置有加药电动阀，所述加药电动阀与所述PLC电气控制单元通过电气控制线路连接。
7.根据权利要求5所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其中，所述地热尾水进液管线上设置有进液电动阀和进液压力变送器，所述地热尾水滤后出液管线上设置有出液压力变送器和出液电动阀。
8.根据权利要求5所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其中，所述排气管线上设置有排气电动阀，所述溢流管线上设置有溢流电动阀和溢流液流量开关。
9.根据权利要求5所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其中，所述反洗进气管线上设置有反冲调压阀和进气电动阀；所述反洗液排放管线上设置有排污气动阀和反洗液流量开关。
10.根据权利要求9所述的地热尾水回灌用自动反冲洗预过滤系统，其中，该系统还包括气动储气罐，所述气动储气罐入口与所述空压机连接，所述气动储气罐出口处设置有气动调压阀，所述气动调压阀通过管线接至PLC电气控制单元，再与所述排污气动阀连接。
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