申请日2015.05.08
公开(公告)日2015.09.09
IPC分类号F28D11/04; F28F5/00; F28G9/00; F28F27/00; F28F21/08
摘要
本发明公开了一种污水换热装置，属热交换设备领域。包括：上供水箱，其设污水进口和设在底部的布水器接管;锯齿溢流槽布水器，设在上供水箱的布水器接管下面;换热管列，设在锯齿溢流槽布水器下方，该换热管列设有换热介质入口和换热介质出口;接水箱，设在换热管列下方，该接水箱设有污水出口。该装置通过使污水以液滴或液柱形态在重力的作用下通过锯齿溢流槽布水器垂直均匀滴落在内部流动换热介质的换热管列表面，形成在换热管列表面连续流动的液膜与换热管列内换热介质换热，由于污水以连续流动液膜在换热管列表面流动，可大幅减缓和改善换热表面软垢等污垢生成，无污水在通道内流动无堵塞现象，能保持长期连续运行的抑垢效果，提高换热效率。
权利要求书
1.一种能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，包括：
污水提升泵(1)、上供水箱(10)、换热装置框架(11)、上供水箱污水进口(2)、上 供水箱排污口(3)、上供水箱底部布水器接管(20)、锯齿溢流槽布水器(9)、转轮式换 热管列(12)、第一、第二转动连接器(4、13)、传动部件(8)、传动装置(17)、驱动装 置(15)、转动控制器(16)、接水箱(6)、接水箱排污口(7)和污水出口(18);其中，
所述上供水箱(10)固定设在所述换热装置框架(11)上，所述上供水箱污水进口(2)、 上供水箱排污口(3)均设在所述上供水箱(10)侧面，所述上供水箱底部布水器接管(20) 设在所述上供水箱(10)底部并与所述上供水箱(10)内连通;
所述污水提升泵(1)设在连接所述上供水箱污水进口(2)的管道上;
所述锯齿溢流槽布水器(9)设在所述上供水箱(10)底部，与所述上供水箱底部布 水器接管(20)连接;
所述转轮式换热管列(12)设在所述锯齿溢流槽布水器(9)的垂直下方，处于所述 换热装置框架(11)内，该转轮式换热管列(12)的两端分别通过所述第一、第二转动连 接器(4、13)活动连接在所述换热装置框架(11)上;
所述转轮式换热管列(12)由换热盘管管列(23)、第一、第二转轮式盘管框架(22、 24)、换热介质入口(21)和换热介质出口(25)构成;其中，所述换热盘管管列(23) 水平固定设在所述第一、第二转轮式盘管框架(22、24)上，所述第一、第二转轮式盘管 框架(22、24)呈盘状，所述换热介质入口(21)设在所述第一转轮式盘管框架(22)外 侧，所述换热介质出口(25)设在所述第二转轮式盘管框架(24)外侧，所述换热介质入 口(21)与所述换热盘管管列(23)的入口连接，所述换热介质出口(25)与所述换热盘 管管列(23)的出口连接;
所述转轮式换热管列(12)一侧的第一转动式连接器(13)设有传动部件(8)，所述 传动部件(8)经所述传动装置(17)与所述驱动装置(15)连接，所述驱动装置(15) 能驱动所述转轮式换热管列(12)以其轴线按顺时针或逆时针方向旋转设定的角度;
所述转动控制器(16)，与所述驱动装置(15)连接，能控制所述驱动装置(15)驱动 所述转轮式换热管列(12)以其轴线按顺时针或逆时针方向旋转设定的角度;
所述接水箱(6)，设在所述转轮式换热管列(12)下方，处于所述换热装置框架(11) 内，该接水箱(6)设有污水出口(18)和接水箱排污口(7)，所述污水出口(18)连接 排污管道。
2.根据权利要求1所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述转轮 式换热管列(12)的换热盘管管列(23)为蛇形水平布置的管列。
3.根据权利要求1或2所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述 换热盘管管列(23)的管体为铜材质的圆形直管或不锈钢材质的圆形直管。
4.根据权利要求1或2所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述 换热盘管管列(23)的管体为铜材质的圆形波纹管或不锈钢材质的圆形波纹管。
5.根据权利要求1或2所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述 换热盘管管列(23)的管体为铜材质的圆形螺旋纹管或不锈钢材质的圆形螺旋纹管。
6.根据权利要求1或2所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述 传动部件(8)为传动齿轮;
所述传动装置(17)为传动链条或传动皮带;
所述驱动装置(15)采用电机;
所述转动控制器(16)采用电控制器，与所述驱动装置(15)电气连接。
7.根据权利要求1所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述转动 控制器(16)控制所述驱动装置(15)驱动所述转轮式换热管列(12)以其轴线按顺时针 或逆时针方向旋转设定角度的方式如下：
该污水换热装置连续运行1天或1天以上，以所述转轮式换热管列(12)的第一、第 二转轮式盘管框架22、24的框架圆心连线为水平轴，所述转动控制器(16)控制所述驱 动装置(15)带动所述转轮式换热管列(12)以该转轮式换热管列(12)的竖向对称轴按 顺时针或逆时针方向旋转，由垂直角度(29)转至θ角角度(28)，θ角为旋转角度，该 旋转角度范围为80度至100度。
8.根据权利要求1所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述转动 控制器(16)控制所述驱动装置(15)驱动所述转轮式换热管列(12)以其轴线按顺时针 或逆时针方向旋转设定角度的方式如下：
该污水换热装置连续运行3天或3天以上，以所述转轮式换热管列(12)的第一、第 二转轮式盘管框架22、24的框架圆心连线为水平轴，所述转动控制器(16)控制所述驱 动装置(15)带动所述转轮式换热管列(12)以该转轮式换热管列(12)的竖向对称轴按 顺时针或逆时针方向旋转，由垂直角度(29)转至θ角角度(28)，θ角为旋转角度，该 旋转角度范围为170度至190度。
9.根据权利要求1所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于，所述接水 箱(6)的污水出口(18)所连接的排污管道向下倾斜设置，倾斜坡度不小于3%;
或者，还包括：污水排出泵19，设在所述接水箱(6)的污水出口(18)连接的所述 排污管道上。
10.根据权利要求1、7或8所述的能自清洁与抑垢的污水换热装置，其特征在于， 所述驱动装置(15)采用转轮;
所述转动控制器(16)采用扳手，连接在所述驱动装置(15)上。
说明书
能自清洁与抑垢的污水换热装置
技术领域
本发明涉及热交换设备领域，特别是涉及一种能自清洁与抑垢的污水换热装置。
背景技术
城市所排放污水中热量占城市总排热量的15%左右，城市污水量较大、水温高于地下 水、地表水等普通水源，是良好的可再生能源，采用污水源热泵系统提取其热量以回收低 位能源用于城市供冷供热具有较好的节能环保意义。目前污水源热泵系统提取污水热能的 突出问题在于热能提取环节，污水中含有大量漂浮和悬浮的大小固体颗粒、胶状和凝胶状 扩散物等污染物，造成热泵取热的换热装置的换热表面结垢、堵塞等问题，使换热表面热 阻增加、换热表面的流动阻力加大，从而降低换热装置传热效率并增加热泵系统能耗。
现有的用于从污水中取热的换热装置主要有沉浸式、管壳式和喷淋式三种。沉浸式换 热装置的换热效率较低，占地面积大，且易于结垢并难于清理;管壳式换热装置在换热面 未结垢之前换热效率高，但污水在管程或壳程内流动极易造成污垢在流动通道生成和堆 积，严重时造成流动通道内堵塞，结垢后的换热面换热效率急剧下降，需要经常清理所结 成的污垢，管壳式的闭式结构也造成清理污垢的难度加大，管壳式换热装置通常还需配合 防阻机共同使用，但防阻机通常对于处理2mm以下的大尺度污垢具有一定的去除作用，仍 无法防止和改善换热表面软垢等污垢生成现象，且增设防阻机大幅增加换热装置成本。现 有的改进污水管壳式换热装置的方案还有的是加大污水流通的通道，形成“宽流道”，虽 可降低污水在流动通道内堵塞概率，但换热面的结垢仍存在，且大幅加大换热装置的尺寸 和占地面积，换热效率也将下降;申请人已在中国专利CN202747844U和CN202747842U公开 了一种抗垢的污水热能回收装置，该装置采用喷淋式换热方式，需要采用特定尺寸和加工 方法的换热表面，如在换热表面开特定尺寸的槽、加肋片等方式，换热器加工难度和成本 均明显增加，换热器整体尺寸也较大，且其抑垢的实现方法是降低污垢生成诱导期，在长 期连续运行仍有污垢持续生长现象，限制了装置的长期运行抑垢效果和可靠性，并且所述 的装置在长期运行后易结垢而并不能实现对结垢自洁。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种能自清洁与抑垢的污水换热装置， 无须增设防阻机等附属设备、污水水质要求宽泛、且长期连续运行仍具有抑垢效果，保持 较高换热效率的污水换热装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种能自清洁与抑垢的污水换热装置，包括：
污水提升泵、上供水箱、换热装置框架、上供水箱污水进口、上供水箱排污口、上供 水箱底部布水器接管、锯齿溢流槽布水器、转轮式换热管列、第一、第二转动连接器、传 动部件、传动装置、驱动装置、转动控制器、接水箱、接水箱排污口和污水出口;其中，
所述上供水箱固定设在所述换热装置框架上，所述上供水箱污水进口、上供水箱排污 口均设在所述上供水箱侧面，所述上供水箱底部布水器接管设在所述上供水箱底部并与所 述上供水箱内连通;
所述污水提升泵设在连接所述上供水箱污水进口的管道上;
所述锯齿溢流槽布水器设在所述上供水箱底部，与所述上供水箱底部布水器接管连 接;
所述转轮式换热管列设在所述锯齿溢流槽布水器的垂直下方，处于所述换热装置框架 内，该转轮式换热管列的两端分别通过所述第一、第二转动连接器活动连接在所述换热装 置框架上;
所述转轮式换热管列由换热盘管管列、第一、第二转轮式盘管框架、换热介质入口和 换热介质出口构成;其中，所述换热盘管管列水平固定设在所述第一、第二转轮式盘管框 架上，所述第一、第二转轮式盘管框架呈盘状，所述换热介质入口设在所述第一转轮式盘 管框架外侧，所述换热介质出口设在所述第二转轮式盘管框架外侧，所述换热介质入口与 所述换热盘管管列的入口连接，所述换热介质出口与所述换热盘管管列的出口连接;
所述转轮式换热管列一侧的第一转动式连接器设有传动部件，所述传动部件经所述传 动装置与所述驱动装置连接，所述驱动装置能驱动所述转轮式换热管列以其轴线按顺时针 或逆时针方向旋转设定的角度;
所述转动控制器，与所述驱动装置连接，能控制所述驱动装置驱动所述转轮式换热管 列以其轴线按顺时针或逆时针方向旋转设定的角度;
所述接水箱，设在所述转轮式换热管列下方，处于所述换热装置框架内，该接水箱设 有污水出口和接水箱排污口，所述污水出口连接排污管道。
本发明的有益效果为：通过按从上至下设置上供水箱、转轮式换热管列和接水箱，并 在上供水箱底部设置布水器接管和在该布水器接管下面设置锯齿溢流槽布水器，转轮式换 热管列处于锯齿溢流槽布水器的垂直下方，使污水以液滴或液柱形态在重力的作用下通过 锯齿溢流槽布水器垂直均匀滴落在内部流动换热介质的转轮式换热管列表面，形成在重力 的作用下在转轮式换热管列表面流动连续流动液膜，与转轮式换热管列内的换热介质换 热，液膜垂直向下流动，污水流动速度持续提高，最后垂直滴落汇集于接水箱经污水出口 流入排污管道，由于污水以连续流动液膜方式在转轮式换热管列表面流动，可大幅减缓和 改善换热表面软垢等污垢生成，无污水在通道内流动无堵塞现象，能保持长期连续运行的 抑垢效果，提高换热效率。同时由于转轮式换热管能在驱动装置和转动控制器的驱动下以 其轴线按顺时针或逆时针方向旋转设定的角度，旋转使转轮式换热管列的换热盘管管列中 各水平布置的换热盘管与固定的锯齿溢流槽布水器的相对位置发生改变，改变通过锯齿溢 流槽布水器垂直均匀滴落在转轮式换热管列的水平布置的换热盘管表面形成连续流动液 膜与各水平布置的换热盘管的垂直距离、连续流动液膜与各水平布置的换热盘管的流动角 度，进而改变连续流动液膜在各水平布置的换热盘管的流动状态，以强化换热盘管表面流 动液膜的扰动作用，达到除垢效果。
