汙水熱能回收系統的製作方法

2023-04-28 05:28:46 1

專利名稱：汙水熱能回收系統的製作方法
汙水熱能回收系統
技術領域：
本發明涉及一種熱汙水熱能回收系統，屬於汙水熱能回收領域。背景技術：
廢熱回收可以產生經濟效益和社會效益，在節能節源，保護環境方面起 到重要作用。國內廢熱回收普遍採用包括熱交換機在內的換熱設備。對於汙 水中的廢熱，例如集中供暖的學校、機關和賓館、浴場等場所排出的熱汙水， 現有的汙水熱回收系統往往是採取將汙水經過簡單過濾，除去大部分較粗的 雜質後再進入熱交換設備進行換熱，汙水中仍存在大顆粒雜質和懸浮雜質， 會對熱交換器造成堵塞、汙染和磨損，為了保證熱交換器的正常運轉，需要 定期的清洗過濾器、熱交換器和管道，不但會耗費大量的人力、還要承擔由 於清洗而造成的停工所帶來的損失，清洗過濾器、熱交換器和其他管道還需 要大量的清水，從而造成水資源的浪費和二次汙染。另外對於整套汙水熱回 收系統運轉性能確認和節能量確認等技術問題，現在都正處於研究中。
發明內容
本發明要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有技術的缺陷，提 供一種能廣泛應用於回收汙水熱能的熱回收系統，它能提高熱能回收率和熱 交換機正常運轉的時間及效率，實現自動控制過濾器切換和反衝洗過程。本 發明進一步的目的在於實現實時確認設備運行狀態和性能的功能。為此，本 發明採用如下技術方案
汙水熱能回收系統，包括過濾裝置、通過管道與過濾裝置連接的熱交換 裝置、電氣控制裝置，其特徵在於所述的過濾器為兩臺並列的顆粒型過濾器， 過濾器上方設有汙水入口，下方設有濾水出口；兩臺過濾器的汙水入口上方 設有橋式閥，所述的橋式閥包括兩組並列的組閥，每列組閥包括兩個串聯的單閥，所述的汙水入口通過管道分別連接在橋式閥對應組閥的串聯單閥中端； 橋式閥兩並列組閥的上端連接有汙水管，下端有排水管；濾水出口通過管道 與熱交換裝置的兩個雙向汙水進出口連接；所述的熱交換裝置還設有冷水進 口和溫水出口 。這種設置能在不停止系統運行的情況下就能對過濾器進行清 洗，提高了系統的運行效率。兩個顆粒型過濾器能夠自動切換運行和實現反 衝洗功能，從而使過濾器清潔不易堵塞，始終保持高質量的過濾狀態；此外， 反衝洗用水採用的是換熱後的汙水，節約了水資源。
汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的汙水管上設置壓力傳感器；所述 的單閥為氣動閥。在電氣控制裝置中設置一個預設的值，壓力傳感器將信號 傳輸至電氣控制裝置，電氣控制裝置自動發出控制信號使反衝洗閥門打開， 過濾閥門關閉，執行反衝洗過程；同時，另一顆粒型過濾器的反衝洗閥門關 閉，過濾閥門打開，執行過濾過程，從而過濾過程和反衝洗過程的自動切換， 無須人員管理，節省人力資源成本，還提高生產效率。這裡的電氣控制裝置 採用常規電氣控制技術，故不多描述，也可以用壓差控制器、流量計取代壓 力傳感器，其效果是類似的。由於本方案涉及較重的負載且安全性能要求較 高，故選用氣動閥為佳。
對於上述技術方案的完善和補充，可以增加如下技術特徵 汙水熱能回收系統，其特徵在於所述熱交換裝置為板型熱交換機，位於 熱交換機一側的冷水進口高於另一側的溫水出口。這種設置可以延長冷、熱 水水流在熱交換機中的流動路線，更充分地進行熱量交換，提高換熱效率。
汙水熱能回收系統，其特徵在於在所述的冷水進口處設置一冷水溫感器 和一流量計，所述的溫水出口處設置一溫水溫感器，所述的冷水溫感器、溫 水溫感器以及流量計分別通過導線與一累積熱量計連接。由於增加了累積熱 量計，從而能夠累計換熱量。
汙水熱能回收系統，其特徵在於所述顆粒型過濾裝置中設有帶濾孔的濾 板，濾板上填有圓球型不鏽鋼鋼珠，鋼珠的直徑大於濾孔的孔徑。此材料能將汙水中的懸浮顆粒雜質截留在其表面。由於圓形材料在交錯排列時，留有 空隙，能讓汙水通過。另外，將圓球濾料的直徑設置大於底部支撐的過濾板 濾孔的單一孔徑，則不會出現過濾中遇到的"漏料"和"跑料"等現象。所 述圓球型過濾材料為不鏽鋼鋼珠，其不易被腐蝕，使用壽命與過濾器相當， 而常規的石英砂或濾芯等過濾材料不足半年就需要更換一次；另外，鋼珠比 較重，相互間壓得更緊，從而使得相互間的縫隙小，所以過濾效果更好。
汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的顆粒型過濾器前置一離心過濾器 或汙水罐，所述離心過濾器或汙水罐設有初級汙水進水口和初級濾水口，底 部設有廢渣排出口，初級濾水口與汙水管連接。對於雜質和異物比較大，懸 浮物比較多，可能有油汙的汙水，只設置一級過濾器，雜質和異物過濾不充 分，通過離心式過濾器能更好地去除雜質和油汙。離心式過濾器為常規的固 液分離裝置，用來過濾汙水中比重比水大的異物和油汙，顆粒型過濾器屬於 上下壓力式截留分離過濾，用來截留汙水中的懸浮顆粒物質。經過兩級過濾 後，熱汙水中的絕大部分雜質和異物被過濾掉了，熱汙水進入熱交換裝置後 不會使熱交換機堵塞、汙染和磨損，從而能夠使熱交換機更好地做到性能穩 定，實現正常運行。汙水罐是用靜置沉澱等方式初步分離汙水和雜質，保護 後續單元更好地運行。
汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的初級濾水口後置一汙水提升泵。 便於將汙水提升輸送到過濾器中。
本汙水熱能回收系統優化了熱交換裝置和過濾器的組合安裝關係，其優 點體現在l.並列的顆粒型過濾器與電氣控制裝置結合，能實現該過濾器自 動切換和反衝洗過程控制，大大提高了熱交換效率，最高有望達到85-98%; 2.本發明採用熱交換後的汙水對過濾器進行自動反衝洗，既適當減少了汙水 排放量，又節約了寶貴的水資源；3.本發明依靠先進的過濾器，有效去除汙 水中的大顆粒和懸浮物質，防止汙水中的異物阻塞和磨損熱交換裝置；4.合 理結構的熱交換裝置能使熱汙水和冷水充分的熱交換，最大程度地提取汙水
6中的熱能，以期達到能源二次利用的效果，降低企業實際生產過程中的生產
成本；5.可以在線顯示計算熱量和實時確認設備運行狀態；6.其餘的輔助設
計，可以更好地實現本發明的運用效果。

下面結合附圖對本發明作進一步說明。 圖1是本發明的設備工藝原理圖。
圖中A.橋式閥，B. 汙水管，10、離心過濾器或汙水罐，11、汙水提 升泵，20.左顆粒型過濾器，20a.右顆粒型過濾器，2L左汙水入口， 21a.右 汙水入口， 22.左濾水口， 22a.右濾水口， 23.壓力傳感器，24.左上閥，24a. 左下閥，25.右上閥，25a.右下閥，24c、 24d.分別為橋式閥的兩並列組閥的 上端和下端，26.汙水收集池，30.熱交換機，31.左汙水進出口， 32.右汙水 進出口， 33.冷水進口， 34.溫水出口， 40.累計熱量計，41.冷水溫感器，42. 溫水溫感器，43.流量計。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發明的實質性特點作進一歩的 說明。
圖1中箭頭所指流向即是整個系統的水流方向，高溫汙水首先經過集中 收集後，進入過濾器，過濾器為兩臺並列的同種規格類型的左顆粒型過濾器 20和右顆粒型過濾器20a，其整個筒體呈圓柱體形狀，過濾器上方設有左汙 水入口 21和右汙水入口 21a，下方設有左濾水出口 22和右濾水出口 22a;兩 臺過濾器的汙水入口上方設有一橋式閥A，所述的橋式閥包括兩組並列的組 閥，每列組閥包括兩個串聯的單閥，它們分別是左上閥24、左下閥24a、右 上閥25、右下閥25a，所述的左汙水入口 21和右汙水入口 21a通過管道分別 連接在橋式閥A對應組閥的串聯單閥中端；橋式閥兩並列組閥的上端24c連 接有汙水管B，下端24d有排水管；左濾水出口 22和右濾水出口 22a分別通 過管道與熱交換機的左汙水進出口 31和右汙水進出口 32連接，雙向進出口表明既可以作為一種流向的汙水進口，也可以作為反流向的汙水出口；所述 的熱交換裝置還設有冷水進口 33和溫水出口 34。汙水先由左顆粒型過濾器 20上方的左汙水入口 21進入，汙水中的雜質被球形鋼珠濾料截留在其表面， 水通過濾料間的空隙流入過濾器的下部，由左顆粒型過濾器20下方的左濾水 出口 22進入熱交換機30。當左顆粒型過濾器20運行時，右顆粒型過濾器20a 進行反衝洗，此時在和壓力傳感器23相連接的電氣控制裝置的作用下，左上 閥24、右下閥25a呈打開狀態，左下閥24a、右上閥25呈關閉狀態。從左濾 水出口 22流出的熱汙水進入熱交換機30的左汙水進出口 31，由熱交換機30 的右汙水進出口 32流出的汙水通過右濾水出口 22a對右顆粒型過濾器20a進 行反衝洗。相應的，當右顆粒型過濾器20a運行時，左顆粒型過濾器20進行 反衝洗，此時左下閥24a、右上閥25呈打開狀態，左上閥24、右下閥25a呈 關閉狀態。從右濾水出口 22a流出的熱汙水進入熱交換機30的右汙水進出口 32，由熱交換機30的左汙水進出口 31流出的汙水通過左濾水口 22對左顆粒 型過濾器20進行反衝洗。反衝洗後的雜物和汙水排入汙水收集池26或排入 外界。
在實際操作時，需要在電氣控制裝置中設置一個預設的值，壓力傳感器 將採集到的壓力信號傳輸至電氣控制裝置，電氣控制裝置比較接收的信號值 和預設值後，自動發出控制相應組閥的信號分別執行過濾和反衝洗，並實現 過濾過程和反衝洗過程的自動切換。也可以用壓差控制器、流量計取代壓力 傳感器，其效果是類似的。
顆粒型過濾器的過濾材料為圓球形不鏽鋼鋼珠，由於鋼珠在交錯排列時， 留有空隙，汙水從空隙中通過，另外，將鋼珠的直徑設置大於底部支撐的過 濾板的濾孔的單一孔徑，則不會出現過濾中遇到的"漏料"和"跑料"等現 象。過濾效果更好，反衝洗時也不易被衝走。
用以冷熱水熱交換的熱交換機為板型熱交換機，板型熱交換機為現有設 備，通常由一組金屬板組成，金屬板形成流體管道的部分開有四個角孔，用
8向的金屬板上開有信號孔，複數根金屬板並聯安裝在一固定板 和一活動壓緊板之間，並用夾緊螺栓夾緊，角孔周邊裝有密封墊圈。金屬板 和活動壓緊板上部開有上凹槽， 一上導杆有與凹槽相對應的凸扣，金屬板和 活動壓緊板通過凹槽和凸扣懸掛在上導杆上，金屬板和活動壓緊板下部部開 有與一下導杆相應的下凹槽，上導杆和下導杆固接在支撐柱上。在固定板和 活動壓緊板的下部開有汙水進出口 ，在固定板和活動壓緊板的上部開有冷水 進口和溫水出口，汙水經過過濾之後，其中絕大部分的雜質都被清除，水質 較乾淨，而且汙水一般來源於生活汙水，和工業汙水相比，粘性低，流動性 好，即使在較細的管道中流動或者在金屬板表面流動都不會造成堵塞和滯留， 因此很適合此種熱交換機進行熱交換。熱交換機的金屬板為波紋板，可以使
水流形成湍流，減慢流速，延長熱交換時間，提高換熱效率，最高達到85。/。-98%。 在熱交換機30設有左、右汙水進出口 31和32，設有冷水進口 33和溫水 出口34，冷水進口高於另一側的溫水出口並且不在同側，熱交換機30左、右 汙水進出口31、 32與左右顆粒型過濾器20、 20a的左右濾水出口 22、 22a分 別連接，通過熱交換過程，用汙水中的熱能對冷水進行升溫。經過濾後的汙 水進入熱交換機30的左汙水進出口 31，同時需要升溫的冷水輸送至熱交換機 30的冷水進口 33，由左汙水進出口 31和冷水進口 33分別引入的過濾汙水和 乾淨的冷水實現在熱交換機30中的熱交換，汙水中的熱能通過金屬板熱傳遞 間接地轉移給冷水，並且因為熱交換前設置了過濾器，所以汙水中的顆粒物 質被有效去除，不會再隨著水流進入到熱交換機30的內部，阻塞其內部的細 小管道，影響熱交換機的運行，磨損熱交換機而使熱交換性能降低。
實際操作時，還可以在顆粒型過濾器前置一離心過濾器或汙水罐，離心 過濾器或汙水罐設有初級汙水進水口和初級濾水口 ，底部設有廢渣排出口 ， 初級濾水口與汙水管連接。這種情況用在雜質和異物比較大，懸浮物比較多， 可能有油汙的汙水，如果只設置一級過濾器，雜質和異物過濾不充分，通過 離心式過濾器能更好地去除雜質和油汙。
9說明書第7/7頁
離心式過濾器為常規的固液分離裝置，用來過濾汙水中比重比水大的異 物和油汙；顆粒型過濾器屬於上下壓力式截留分離過濾，用來截留汙水中的
懸浮顆粒物質。經過兩級過濾後，熱汙水中的絕大部分雜質和異物被過濾掉 了，熱汙水進入熱交換裝置後不會使熱交換機堵塞、汙染和磨損，從而能夠 使熱交換機更好地做到性能穩定，實現正常運行。
汙水罐是用靜置沉澱等方式初步分離汙水和雜質，保護後續單元更好地 運行。還可以根據需要在初級濾水口後置一汙水提升泵。便於將汙水提升輸 送到過濾器中。
熱交換機30的冷水入口處設有冷水溫感器41和流量計43，在溫水出口 處設有溫水溫感器42，冷水的流量和溫度以及升溫後的溫水溫度數值，都會 傳輸給一側的確認燃料節約量的裝置40，它是一種自動節約量的累積熱量計， 帶有在線累計顯示等功能，完全可以實時確認設備運行狀態和性能。溫水溫 感器42與冷水溫感器41的溫度差值乘以流量計43的水量值就是計算出的供 應溫水熱量值，熱量值會累計起來。通過燃料節約量科學計算和在線顯示， 解決了目前有關汙水熱回收裝置不能在線顯示和累計計算熱量的缺陷，排除 了工廠汙水熱能節約量確認的疑慮。同時，本發明還可配備遠程監視功能， 整個設備的運行狀態、汙水和冷水的進出口溫度曲線圖、換熱後的溫水供應 量確認以及熱量確認，都能通過電腦監視和報告自動列印。設備發生異常現 象時自動停止並報警，同時在監視器上顯示發生異常的部位，提升了汙水熱 回收設備的技術含量，使之更加智能化。
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權利要求
1.汙水熱能回收系統，包括過濾裝置、通過管道與過濾裝置連接的熱交換裝置(30)、電氣控制裝置，其特徵在於所述的過濾裝置為兩臺並列的顆粒型過濾器(20、20a)，過濾器上方設有汙水入口(21、21a)，下方設有濾水出口(22、22a)；兩臺過濾器的熱汙水入口上方設有一橋式閥(A)，所述的橋式閥包括兩組並列的組閥，每列組閥包括兩個串聯的單閥(24、24a、25、25a)，所述的汙水入口(21、21a)通過管道分別連接在橋式閥(A)對應組閥的串聯單閥的中端；橋式閥兩並列組閥的上端(24c)連接有汙水管(B)，下端(24d)有排水管；濾水出口(22、22a)通過管道與熱交換裝置的兩個雙向汙水進出口(31、32)連接；所述的熱交換裝置還設有冷水進口(33)和溫水出口(34)。
2. 按照權利要求1所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的汙水管 (B)上設置壓力傳感器(23);所述的單閥(24、 24a、 25、 25a)為氣動閥。
3. 按照權利要求2所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述熱交換裝 置為板型熱交換機(30)，位於熱交換機一側的冷水進口 (33)高於另一側的 溫水出口 (34)。
4. 按照權利要求3所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的冷水進 口 (33)處設置一冷水溫感器(41)和一流量計(43)，所述的溫水出口 (34) 處設置一溫水溫感器(42)，所述的冷水溫感器(41)、溫水溫感器(42)以 及流量計(43)分別通過導線與一累計熱量計(40)連接。
5. 按照權利要求4所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述顆粒型過 濾裝置中設有帶濾孔的濾板，濾板上填有圓球型不鏽鋼鋼珠，鋼珠的直徑大於濾 孔的孔徑。
6. 按照權利要求5所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的顆粒型 過濾器前置一離心過濾器或汙水罐(10)，在所述離心過濾器或汙水罐(10) 設有初級汙水進水口和初級濾水口，底部設有廢渣排出口，初級濾水口與汙水管(B)連接。
7、按照權利要求6所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的離初級濾水口後置一汙水提升泵(11)。
8、按照權利要求1或6所述的汙水熱能回收系統，其特徵在於所述的橋式閥兩並列組閥的下端(24d)連接有汙水收集池(26)。
全文摘要
本發明涉及汙水熱能回收系統，屬於工業汙水熱能回收領域。國內普遍採用的熱能回收系統換熱效率低，過濾器不能自動反衝洗且需要使用大量清水，熱交換機堵塞和汙染嚴重，而且不能在線顯示和累計計算熱量。本發明包括自動切換運行和反衝洗的顆粒型過濾裝置，冷熱水換熱的熱交換機，還包括過濾器的自動切換運行和反衝洗系統以及整個熱能回收系統的熱量累計確認裝置。本發明提供的熱能回收系統，既能實現過濾器的自動運行和反衝洗過程控制，又能提高汙水雜質過濾和熱交換效率，還能提供累計計算和在線顯示熱量的功能，實現對系統性能的實時監測。
文檔編號F28D9/00GK101493292SQ20081005952
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月24日 優先權日2008年1月24日
發明者甄躍進, 胡亞春 申請人:仁新節能環保設備(上海)有限公司