一种立式旋转污水换热器的制作方法

本实用新型涉及能源利用领域，尤其涉及一种立式旋转污水换热器。

背景技术：

城市污水作为一种可再生的低温热源，可替代部分燃煤、燃油锅炉，能适当缓解我国的环境问题，而且可优化我国的能源结构，对国家节能减排的意义重大。

污水换热器是实现城市污水热量利用的关键设备，污水和清洁水在污水换热器内实现非接触式换热。然而，污水作为一种恶劣水质，将其引入换热器中，不可避免会在换热表面上结垢，导致换热表面热阻增大，换热器总体传热系数下降很快。污水污物甚至会堵塞换热管路，影响换热器持续稳定换热。因此，污水换热器存在易结垢，难清洗，易堵塞等诸多技术难题。

目前污水换热器主要有沉浸式、管壳式、淋激式这三种。沉浸式污水换热器将污水换热器直接浸泡在污水坑池中，具有良好的防腐蚀和防堵塞性能。但是换热方式为自然对流，换热效率低，换热面积大，换热池中的污物沉积与清理也难以解决，不适宜在大型工程中推广。管壳式污水换热器换热形式为强制对流，传热系数大，但是清洗困难，维护工作量较大。淋激式污水换热器有效解决了换热器的阻塞结垢问题，传热系数较高。但是换热器表面外侧需要周期性清洗，且周期短，形式系统存在二次污染问题。

本实用新型提出了一种立式旋转污水换热器，不存在脏堵问题，利用换热管的旋转，具有强化传热和一定的除垢能力，配合胶球清洗，可以实现换热器的实时在线免拆卸清洗。换热为强制对流，且清洁水与污水是逆流换热。本实用新型克服了上述换热器的缺点，为更好地利用污水资源，提供了一种新的途径和方法。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种立式旋转污水换热器，能实现实时在线胶球清洗，具有强制对流和逆流换热的特性，避免了脏堵可能，能够实现污水的高效连续的换热。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种立式旋转污水换热器，其包括圆筒状箱体和转动轴，以及和转动轴焊接在一起的螺旋状换热板。所述箱体上部具有污水入口和清水出口，下部具有污水出口和清水入口，其特征在于，所述螺旋状换热板里面是空心的，包括上下两块螺旋状换热面，换热面一端与转动轴焊接在一起，另一端端部封闭且距离箱体内壁面有一定间隙。所述的螺旋状换热板内部的空心是清水的流道，清水的入口位于箱体底部的转动轴，清水的出口位于箱体顶部的转动轴。两个相邻螺旋状换热板之间围成的空间是污水的主要流道，污水入口在箱体上端部，污水出口在箱体下端部。所述的转动轴位于圆筒状箱体的中心位置，转动轴上部的转动轴承和箱体的上端部连接，转动轴下部的转动轴承和箱体的下端部连接。转动轴承采用推力调心滚子轴承，轴向载荷能力很大，也能承受一定的径向载荷。转动轴采用厚壁的不锈钢管，位于箱体内部的转动轴最下部开一段螺旋形的口与螺旋状的换热板焊接，位于箱体内部的转动轴的最上部开一段螺旋形的口与螺旋状的换热板焊接，转动轴的其余部分直接与螺旋状换热板焊接。转动轴中间管子内部空腔采用填充材料填实，两端保留内部空腔便于清水流动。转动轴下部露在箱体外面的部分装设有从动轮，通过齿轮或皮带与电动机主动轮连接，实现转轴及换热板的转动。转动轴伸出箱体上下端部的部分均通过轴连接装置与不转动的管道实现连接。

箱体外侧面安装有胶球清洗循环管，循环管上部连接换热器箱体顶部，循环管下部连接换热器箱体底部。循环管上设有胶球循环阀门，靠近循环阀门上方有管道与收球阀门和收球室连接。收球室兼作发球室，其底部设有管道与发球阀门和胶球清洗循环管相连接。

优选的，所述螺旋状换热板的采用不锈钢材料。

优选的，所述箱体采用不锈钢材料。

本实用新型的优点是：

1，它适用于污水换热，污水流道采用宽流道，流道内部通畅，不易堵塞；

2，换热面是一个螺旋状平面，采用不锈钢制成，表面抛光处理，污垢难以沉积和粘附。由于污水的流动是沿着倾斜的螺旋状流道从上往下流动，在重力作用下，后面的污水不断冲刷前面的污水，使得换热器不易结垢，具有一定的自洁能力，从而清洗周期长；

3，污水和清水的换热是强迫对流换热，且污水与清水是逆流换热，换热系数高，换热温差大；

4，清洗时，开启转动轴的旋转装置，进入换热器的胶球在螺旋的作用下沿着螺旋状污水流道由下而上滚动，与流道的换热面摩擦、撞击，带走其表面的污垢。胶球到达上部后沿胶球循环管靠重力滚到换热器底部，进入底部螺旋，如此循环，实现在线胶球清洗；

5，换热器由不锈钢制成，具有防腐蚀的特性。

可以看出，本实用新型提供的立式旋转污水换热器，它适用于污水换热，不易堵塞，杂质污垢不易在换热面沉积，具有一定自洁能力，换热系数高，实现在线胶球清洗。该污水换热器可以长期稳定工作，始终可以保持较高的换热效率。

附图说明

图1是立式旋转污水换热器的原理图。

图2是立式旋转污水换热器工作过程中污水及清水流动方向示意图。

图3是旋转轴与不转轴连接示意图。

图中，1是箱体，2是清水入口，3是清水出口，4是污水入口，5是污水出口，6是转动轴，7是螺旋状换热板，8是转动周从动轮，9是电动机主动转轮，10是电动机，11是转动轴与不动轴连接装置，12是胶球循环管路控制阀门，13 是收球阀门，14是内开式活页门，15是收球室(兼作发球室)，16是胶球，17 是发球阀门，18是胶球循环管路，19是转轴转动轴承，20是箱体支撑基础，111 是连接螺栓，112是转动轴密封填料，113是转动轴连接轴套，114是不转轴连接轴套。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型提供的立式旋转污水换热器的原理图，其包括圆筒状箱体1和螺旋状换热板7，箱体1上部具有污水入口4和清水出口3，下部具有污水出口5和清水入口2。转动轴6位于箱体1顶面和底面的中心，由厚壁不锈钢管制成。与转动轴6连接的轴承19通过连接装置固定在箱体1顶面和底面。螺旋状换热板7包括上下两个换热面，中间是空心的，构成清水的流动通道。换热板7的两个换热面一端与转动轴6焊接在一起，另一端端部封闭且距离箱体1 内壁面有小间隙。位于箱体1内部的转动轴6最下部开一段螺旋形的口与螺旋状的换热板7焊接，位于箱体1内部的转动轴6的最上部开一段螺旋形的口与螺旋状的换热板7焊接，转动轴6的其余部分直接与螺旋状换热板7焊接。转动轴6中间管子内部空腔采用填充材料填实，两端保留内部空腔便于清水流动。转动轴6下部露在箱体1外面的部分装设有从动轮8，通过齿轮或皮带与电动机 10带动的主动轮9连接，实现转轴6及换热板7的转动。转动轴6伸出箱体上下端部的部分均通过轴连接装置11与清水入口管道2及清水出口管道3实现连接。

箱体1外侧面安装有胶球清洗循环管18，循环管18上部连接换热器箱体1 顶部，循环管18下部连接换热器箱体1底部。循环管18上设有胶球循环阀门 12，靠近循环阀门12上方有管道与收球阀门13和收球室15连接。收球室兼作发球室，其底部设有管道与发球阀门17和胶球清洗循环管18相连接。收球室 15外侧面上设有一个活页内开门14，便于往外拿出胶球或往里添加胶球。正常换热时，转动轴6是不动的，需要清洗时，关闭污水进口阀门和清水进口阀门，不让污水和清水进入换热器。然后开启电动机10，带动主动轮9转动，主动轮 9通过皮带或齿轮与从动轮8连接，带动从动轮8转动，从而实现轴6及螺旋状换热板7的转动。螺旋状换热板7的转动时，打开循环阀门12及发球阀门17，关闭收球阀门13，胶球16在重力的作用下沿着循环管18进入螺旋状换热板7 中。胶球16在旋转力的作用下沿着螺旋状污水流道由下而上运动，与螺旋状换热板7的换热面摩擦、撞击，带走其表面的污垢。设计中，让相邻两个螺旋板17之间的间距适当大于胶球16的直径，使得胶球可以清洗到流道内的两个表面，且不被卡住。胶球16到达螺旋状换热板7顶部后沿胶球循环管18依靠重力滚到换热器底部，进入底部螺旋，如此循环，实现在线胶球清洗。清洗时，可以通过活页门14往收球室15内加入清水，增强胶球清洗的效果。清洗结束后，保持转轴6转动，关闭循环阀门12及发球阀门17，打开收球阀门13，让胶球 16进入收球室15内。待胶球16全部进入收球室15内后，关闭电动机10，停止转轴6的转动，然后关闭收球阀门13，开启污水入口阀门和清水入口阀门，转入正常的换热模式。

如图2所示，本图给出了换热器清水的流道和污水的流道。清水从换热器底部的清水入口2，通过轴连接装置11进入到转动轴6的下端。通过转动轴6 的下端的螺旋状开口，进入螺旋状的换热板7内部通道中，沿着内部通道一直向上，到达转动轴6的上端的螺旋状开口，然后进入转动轴上部，通过轴连接装置11后，经由清水出口3流出。转动轴上下两端螺旋状开口之间的部分用填料填实，不允许清水通过。

污水从上部的污水入口4进入换热器，沿着相邻两个螺旋状换热板7之间形成的螺旋状的空间从上往下流动，到达换热器底部后，沿着污水出口5排走。污水也能沿着换热板7与箱体1的内壁面间的空隙流动，但是该空隙设计的很小，故绝大多数的污水还是沿着螺旋状的空间流动的。污水沿螺旋状空间由上往下流动，对换热面有冲刷作用，污垢在水流冲刷和重力作用下，不易堆积。因此，该换热器有一定的自洁作用，延长了换热器清洗的时间间隔。

如图3所示，轴连接装置11包括连接螺栓111，转动轴的密封填料112，转动轴的连接轴套113和不转轴的连接轴套114组成。填料采用密封性好的耐磨损的填料，保证了转动轴在转动中水不会泄漏。

由于换热板7的上下两个换热表面与箱体1的内表面均为污水的接触面，因此，换热板7优选采用不锈钢材料，为了防止污物沉积，可以采用抛光处理。

本实用新型适用于污水换热，污水流道采用宽流道，流道内部通畅，不易堵塞，换热器内的清水与污水进行逆流换热，换热温差较大，换热效率较高。并且，本实用新型的污水换热器，采用了胶球在线清洗，适用于水质比较差的污水的换热。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。