旋流式地熱水除砂器的製作方法
2023-09-24 03:53:00 2
專利名稱：旋流式地熱水除砂器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地熱水除砂設備，它廣泛用於地熱開發利用的地熱水中含砂粒的清除。
由於地質和施工方面的緣故，已開發的地熱井水中往往含有很多砂粒，所以在地熱水利用之前，需要進行除砂過程，才能符合國家規定的工業用水含砂量標準。目前常見的地熱水除砂設備不外乎兩種1)沉砂池除砂地熱水流入池中，砂粒自然地沉降在池底，其缺點如下a)需要建造較大的水池，一般要幾千立方米。
b)大面積的地熱水與空氣接觸，增加水中溶氧量(地熱水中有c1離子遇氧後產生強裂腐蝕性)，會加快地下水設備的氧化腐蝕。
c)地熱水在池中停留一定時間，才能讓砂粒沉降，此時地熱水中大量熱量散失。
2)擴大管除砂地熱水流入經過逐漸擴大的管道後，又經過逐漸縮小的管道輸送給供熱管網，砂粒自然沉降在擴大管底部，其缺點如下a)擴大管佔地面積較大，一般擴大管長度在4米左右，b)需要定時用清水反衝沉積在擴大管內的砂粒。
鑑此，本實用新型的目的是針對上述除砂設備存在的缺陷，我們根據液體中懸浮固體物質在除砂器內旋轉過程的篩分理論，提出一種旋流式地熱水除砂器，它是由圓柱筒筒端與園錐筒大頭端相連，圓柱筒頂端連接排水管、側面連接入水管，圓錐筒小頭端連接帶觀察窗的積砂缸，以及裝在排水管上的排氣器所組成。地熱水流入圓柱筒內頂端，向下傾斜高速旋轉，到達圓錐筒小頭端，經筒體中心反轉向上高速旋轉，砂粒沿筒壁落入積砂筒而後排出，此外排水管上的排氣器把混在水中的不凝有害氣體(如氯化氫等)排出。因此，這種除砂器佔地面積小(僅佔地0.5平方米)、除砂效率高(效率90％)、除砂所需時間短、排除地熱水中的毒氣、地熱水不直接與空氣接觸，減少了氧化腐蝕，筒體內壁的防腐層防地熱水腐蝕，因此提高了設備使用壽命。
為了實現本實用新型的目的，本實用新型的特徵在於設有圓柱筒1、設有大頭端連通圓柱筒1下端的圓錐筒2、設有連接圓柱筒1頂端的排水管3、設有連通圓柱筒側面的入水管4、設有連通圓錐筒2小頭端的積砂缸5，以及設有在排水管3上的排氣器6，此外，入水管4中心線與圓柱筒1橫截面向下傾斜一導入角。
本實用新型的其它特徵在於排氣器6包括擴容室6a、截止閥6b及氣液分離器6c。
本實用新型的其它特徵在於在積砂缸5上部相隔180°的兩側設有觀察窗5a和下端設有排汙閘閥5b。
本實用新型的其它特徵在於入水管4中心線與圓柱筒1橫截面向下傾斜的導入角為4°。
圖1是本實用新型的一個實施例的主視圖。
參照
圖1詳細敘述本實用新型的一個實施例如下為了敘述方便起見，先把
圖1的代號說明如下1－－圓柱筒2－－圓錐筒3－－排水管4－－入水管5－－積砂缸6－－排氣器5a－－觀察窗5b－－排汙閘閥6a－－擴容室6b－－截止閥6c－－氣液分離器旋流式地熱水除砂器的工作過程如下來自入水管4的含砂地熱水流，經圓柱筒1側面沿導向角4°的切線方向流入圓柱筒1內，高速螺旋向下轉動。進入圓錐筒2、直至圓錐筒2小頭端後，轉變為沿筒體中央螺旋向上轉動，然後地熱水流入圓柱筒1頂端的排水管3，當地熱水流經排水管3上的排氣器6中的擴容器6a，地熱水靜壓力降低(擴容器的管徑比排水管管徑大)，混入在地熱水中的不凝有害氣體(如氯化氫等)從水中閃蒸出來，通過截止閥6b、氣液分離器6c分離開水和氣，不凝有害氣體自動排出，從而使潔淨的地熱水進入地熱水供熱系統。筒體內的地熱水流動過程如下地熱水邊旋轉、邊向軸心流動，從而形成轉向相同的內外兩股渦旋，其內渦旋流體的切向速度離軸心距離越遠越大，而外渦旋流體的切向速度離軸心距離越遠越小，因此，在內外渦旋交匯處切向速度達到最大，此時離心力也最大，某些粒徑較大的砂粒在此處能克服流體的徑向流動產生的慣性力，向筒壁處移動，到達筒壁的砂粒經水流和自身重力作用下，沿壁而落下積砂缸5內，從積砂缸5上部側面兩觀察窗5a中能觀察到積砂缸5內沉積砂是否堆滿，可以隨時打開排汙閘閥5b排出沉積砂和汙物。
旋流式地熱水除砂器的設計是以「篩分理論」為設計的理論基礎，實際上粉砂在旋流式地熱水除砂器內的分離過程，是一個很複雜的現象，除砂效率很難以計算中得出，經過我們多次試驗測出該除砂器效率達90％以上。
影響旋流式地熱水除砂器性能的主要因素包括如下幾方面1)地熱水進入除砂器的流速u，一般來說，u增加，除砂效率提高，但u過高，水在除砂器中的阻力損失Δp也增加(Δp與u的平方成正比)，從多次實驗證實u＝1.5－2.5米／秒之間除砂效率最高。
2)圓柱筒體直徑D(也是圓錐體大頭端直徑)和排水管直徑d的關係，一般來說，d減小，除砂效率提高，但d過小阻力又會增大，從多次實驗證實d＝0.5D左右較為合適。
3)圓柱筒和圓錐筒高度H，從直觀上看，H愈大，增加地熱水在除砂器裡的旋轉圈數，有利於砂粒分離，實際上由於外渦旋有向心的徑向運動，當外渦旋由上向下旋轉時，流體會不斷流入內渦 旋而排出，因此圓柱筒和圓錐筒高度過大，沒有多少實際意義。
權利要求1.一種旋流式地熱水除砂器，其特徵在於設有圓柱筒1、設有大頭端連通圓柱筒1下端的圓錐筒2、設有連接圓柱筒1頂端的排水管3、設有連通圓柱筒側面的入水管4、設有連通圓錐筒2小頭端的積砂缸5、以及設有在排水管3上的排氣器6，此外，入水管4中心線與圓柱筒1橫截面向下傾斜一導入角。
2.按權利要求1所述的旋流式地熱水除砂器，其特徵在於排氣器6包括擴容室6a、截止閥6b及氣液分離器6c。
3.按權利要求1所述的旋流式地熱水除砂器，其特徵在於在積砂缸5上部相隔180°的兩側設有兩觀察窗5a和下端設有排汙閘閥5b。
4.按權利要求1所述的旋流式地熱水除砂器，其特徵在於入水管4中心線與圓柱筒1橫截面向下傾斜的導入角為4°。
5.按權利要求1所述的旋流式地熱水除砂器，其特徵在於圓柱筒1直徑D和排水管直徑的關係為d＝0.5D左右。
專利摘要本實用新型涉及一種地熱水除砂設備，它廣泛用於地熱水中含砂粒的清除。它是由圓柱筒筒端與圓錐筒大頭端相連，圓柱筒頂端連接排水管、側面連接入水管、圓錐筒小頭端連接帶觀察窗的積砂缸，以及裝在排水管上的排氣器所組成。從入水管流入筒體內的地熱水形成轉向相同的內外兩股高速渦旋；砂粒沿筒壁落入積砂筒排出，地下水流入排水管，中途經排氣器清除毒氣後進入供熱系統。該除砂器除砂效率達90％，還能排毒氣、防腐蝕。
文檔編號F24J3/00GK2088000SQ9120304
公開日1991年11月6日 申請日期1991年3月6日 優先權日1991年3月6日
發明者齊金生, 王萬達, 蔡義漢 申請人:天津地熱研究培訓中心