CN2088000U - 旋流式地热水除砂器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地热水除砂设备，它广泛用 于地热水中含砂粒的清除。它是由圆柱筒筒端与圆 锥筒大头端相连，圆柱筒顶端连接排水管、侧面连接 入水管、圆锥筒小头端连接带观察窗的积砂缸，以及 装在排水管上的排气器所组成。从入水管流入筒体 内的地热水形成转向相同的内外两股高速涡旋；砂粒 沿筒壁落入积砂筒排出，地下水流入排水管，中途经 排气器清除毒气后进入供热系统。该除砂器除砂效 率达90％，还能排毒气、防腐蚀。

Description

本实用新型涉及一种地热水除砂设备，它广泛用于地热开发利用的地热水中含砂粒的清除。

由于地质和施工方面的缘故，已开发的地热井水中往往含有很多砂粒，所以在地热水利用之前，需要进行除砂过程，才能符合国家规定的工业用水含砂量标准。目前常见的地热水除砂设备不外乎两种：

1）沉砂池除砂

地热水流入池中，砂粒自然地沉降在池底，其缺点如下：

a）需要建造较大的水池，一般要几千立方米。

b）大面积的地热水与空气接触，增加水中溶氧量（地热水中有c1离子遇氧后产生强裂腐蚀性），会加快地下水设备的氧化腐蚀。

c）地热水在池中停留一定时间，才能让砂粒沉降，此时地热水中大量热量散失。

2）扩大管除砂

地热水流入经过逐渐扩大的管道后，又经过逐渐缩小的管道输送给供热管网，砂粒自然沉降在扩大管底部，其缺点如下：

a）扩大管占地面积较大，一般扩大管长度在4米左右，

b）需要定时用清水反冲沉积在扩大管内的砂粒。

鉴此，本实用新型的目的是针对上述除砂设备存在的缺陷，我们根据液体中悬浮固体物质在除砂器内旋转过程的筛分理论，提出一种旋流式地热水除砂器，它是由圆柱筒筒端与园锥筒大头端相连，圆柱筒顶端连接排水管、侧面连接入水管，圆锥筒小头端连接带观察窗的积砂缸，以及装在排水管上的排气器所组成。地热水流入圆柱筒内顶端，向下倾斜高速旋转，到达圆锥筒小头端，经筒体中心反转向上高速旋转，砂粒沿筒壁落入积砂筒而后排出，此外排水管上的排气器把混在水中的不凝有害气体（如氯化氢等）排出。因此，这种除砂器占地面积小（仅占地0.5平方米）、除砂效率高（效率90％）、除砂所需时间短、排除地热水中的毒气、地热水不直接与空气接触，减少了氧化腐蚀，筒体内壁的防腐层防地热水腐蚀，因此提高了设备使用寿命。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型的特征在于：设有圆柱筒1、设有大头端连通圆柱筒1下端的圆锥筒2、设有连接圆柱筒1顶端的排水管3、设有连通圆柱筒侧面的入水管4、设有连通圆锥筒2小头端的积砂缸5，以及设有在排水管3上的排气器6，此外，入水管4中心线与圆柱筒1横截面向下倾斜一导入角。

本实用新型的其它特征在于：排气器6包括扩容室6a、截止阀6b及气液分离器6c。

本实用新型的其它特征在于：在积砂缸5上部相隔180°的两侧设有观察窗5a和下端设有排污闸阀5b。

本实用新型的其它特征在于：入水管4中心线与圆柱筒1横截面向下倾斜的导入角为4°。

图1是本实用新型的一个实施例的主视图。

参照图1详细叙述本实用新型的一个实施例如下：

为了叙述方便起见，先把图1的代号说明如下：

1－－圆柱筒

2－－圆锥筒

3－－排水管

4－－入水管

5－－积砂缸

6－－排气器

5a－－观察窗

5b－－排污闸阀

6a－－扩容室

6b－－截止阀

6c－－气液分离器

旋流式地热水除砂器的工作过程如下：

来自入水管4的含砂地热水流，经圆柱筒1侧面沿导向角4°的切线方向流入圆柱筒1内，高速螺旋向下转动。进入圆锥筒2、直至圆锥筒2小头端后，转变为沿筒体中央螺旋向上转动，然后地热水流入圆柱筒1顶端的排水管3，当地热水流经排水管3上的排气器6中的扩容器6a，地热水静压力降低（扩容器的管径比排水管管径大），混入在地热水中的不凝有害气体（如氯化氢等）从水中闪蒸出来，通过截止阀6b、气液分离器6c分离开水和气，不凝有害气体自动排出，从而使洁净的地热水进入地热水供热系统。筒体内的地热水流动过程如下：地热水边旋转、边向轴心流动，从而形成转向相同的内外两股涡旋，其内涡旋流体的切向速度离轴心距离越远越大，而外涡旋流体的切向速度离轴心距离越远越小，因此，在内外涡旋交汇处切向速度达到最大，此时离心力也最大，某些粒径较大的砂粒在此处能克服流体的径向流动产生的惯性力，向筒壁处移动，到达筒壁的砂粒经水流和自身重力作用下，沿壁而落下积砂缸5内，从积砂缸5上部侧面两观察窗5a中能观察到积砂缸5内沉积砂是否堆满，可以随时打开排污闸阀5b排出沉积砂和污物。

旋流式地热水除砂器的设计是以“筛分理论”为设计的理论基础，实际上粉砂在旋流式地热水除砂器内的分离过程，是一个很复杂的现象，除砂效率很难以计算中得出，经过我们多次试验测出该除砂器效率达90％以上。

影响旋流式地热水除砂器性能的主要因素包括如下几方面：

1）地热水进入除砂器的流速u，一般来说，u增加，除砂效率提高，但u过高，水在除砂器中的阻力损失Δp也增加（Δp与u的平方成正比），从多次实验证实u＝1.5－2.5米／秒之间除砂效率最高。

2）圆柱筒体直径D（也是圆锥体大头端直径）和排水管直径d的关系，一般来说，d减小，除砂效率提高，但d过小阻力又会增大，从多次实验证实d＝0.5D左右较为合适。

3）圆柱筒和圆锥筒高度H，从直观上看，H愈大，增加地热水在除砂器里的旋转圈数，有利于砂粒分离，实际上由于外涡旋有向心的径向运动，当外涡旋由上向下旋转时，流体会不断流入内涡  旋而排出，因此圆柱筒和圆锥筒高度过大，没有多少实际意义。

Claims (5)

1、一种旋流式地热水除砂器，其特征在于：设有圆柱筒1、设有大头端连通圆柱筒1下端的圆锥筒2、设有连接圆柱筒1顶端的排水管3、设有连通圆柱筒侧面的入水管4、设有连通圆锥筒2小头端的积砂缸5、以及设有在排水管3上的排气器6，此外，入水管4中心线与圆柱筒1横截面向下倾斜一导入角。

2、按权利要求1所述的旋流式地热水除砂器，其特征在于：排气器6包括扩容室6a、截止阀6b及气液分离器6c。

3、按权利要求1所述的旋流式地热水除砂器，其特征在于：在积砂缸5上部相隔180°的两侧设有两观察窗5a和下端设有排污闸阀5b。

4、按权利要求1所述的旋流式地热水除砂器，其特征在于：入水管4中心线与圆柱筒1横截面向下倾斜的导入角为4°。

5、按权利要求1所述的旋流式地热水除砂器，其特征在于：圆柱筒1直径D和排水管直径的关系为d＝0.5D左右。

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