[发明专利]大管径壳管式流化床污水换热装置

说明书

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，涉及到一种利用污水或地表水冷热源的可自动除污、强化换热与防抑垢的换热装置。

背景技术

污水或地表水冷热源的利用，可以缓解目前能源紧张的形势，有着良好的节能效果、环保效益与经济效益，将节约日益紧缺的淡水资源，为能源利用开辟新的领域，为综合全面利用水资源提供一条新的思路。而这些冷热源之所以没有大面积使用与推广主要是因为其水质不能满足目前水循环系统中所要求的水质标准，在实际运行的工程当中往往是这些污物堵塞水泵与换热器，造成系统性能明显下降，甚至不能运行。在实际运行中往往是污物堵塞水泵与换热器，为此笔者所获得CN200410020630.1与CN200420031799.2两项专利，采用自动反洗装置将大的污杂物去除，在很大程度上减轻了污物对水泵与换热器的堵塞问题，但上述两项专利不足在于其处理后的水源中仍然含有小型颗粒与毛发类污物，进入换热器的水源仍然满足不了国家标准，换热性能仍然不高，在运行较长时间后仍然出现污垢增长，尤其是毛发类污杂物堵塞换热管问题。

针对污杂物堵塞问题目前主要方法是采用2.5-3m/s高流速、胶球清洗与自动清洗小刷等方法。增大流速方法虽然能够抑制污垢的集聚，但由于流速的增大造成大量泵耗，其与节能的初衷相违背；胶球清洗与自动清洗小刷由于工艺等原因使用效果并不好，因而更多采用国外设备而造成较大投资。针对换热性能不高的问题，目前主要是加大换热器的面积来解决，但这样将增加系统的投资。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术存在的不足，有效解决污物的堵塞和现有技术为实现防堵塞而导致的工艺流程复杂与占地庞大等问题，提出一种具有换热效率高、抗堵塞、抗污垢、抗腐蚀与容易清洗等特点的换热装置。该发明装置中污水或地表水在垂直的大管径管内流动，含毛发类的污杂物顺畅通过，壳程的清水沿着大管径管的外壁与管程的污水或地表水成逆向流动；污水或地表水进入换热设备之前加入固体颗粒，强化设备换热能力、防止污物堵塞与污垢的生成，在换热设备的污水或地表水出口连接固液分离器，将固体颗粒分离出来依下降管再进入换热设备循环使用；固液分离后的污水或地表排到污水或地表水的下游。

为了达到上述目的，本发明提供一种大管径壳管式流化床污水换热装置，包括污水流道和清水流道，所述污水流道与所述清水流道之间存在通过管壁进行热交换的区域。其中，所述热交换区域的污水流道选用直径为50~120mm的大管径；而且在所述污水大管径流道的入水口处另设固体颗粒导入口，所述固体颗粒导入口后端连接固体颗粒存储、输送组件。此外，所述固体颗粒直径为2~8mm；固体颗粒体积分率为2%~8%；密度大于污水。

优选方式下，所述固体颗粒为沙粒、钢球、铜球或有机塑料球的不溶颗粒。

本发明大管径壳管式流化床污水换热装置，改进在于，所述污水大管径流道的出水口处设置固液分离器；所述固液分离器的固体输出口连通至所述固体颗粒存储、输送组件，向所述固体颗粒导入口输送固体颗粒。其中，所述固液分离器为离心甩干式固液分离设备或沉淀滤除式分离设备。

最优方式下，所述固液分离器竖向设置；所述固体输出口位于固液分离器的底部，并直接通过管道连至位于下方的所述固体颗粒导入口。

为了增加污水带动颗粒进入导入口的冲击力，优选方式下，所述污水大管径流道的入水口处位于所述固体颗粒导入口的之前设置一段管径变窄的增压管道。

此外，为了增加热交换的区域的热交换率以及减少热交换区域所占据的空间，优选方式下，在所述热交换的区域，所述污水流道呈S型通道设置，而所述清水流道围于所述S型污水流道的外部，通过侧壁板、隔板也隔置成S型通道，此外，所述污水流道与所述清水流道的流向相反，增加换热效率。为了进一步增加热交换的面积，提高热交换率，上述结构的进一步改进在于，所述S型污水流道为由同一污水出口分出的多个并行S型污水流通支路；所述S型清水流道围于全部所述S型污水流通支路的外部。

本发明主要用于污水或地表水的冷热源利用，污水流道内主要流通介质为污水或地表水。

此外，所述热交换的区域的清水流道和污水流道为竖向设置，且污水入口位于下部，清水入口位于上部。