专利名称：一种流化床换热器的固液分离方法
技术领域：
本发明属于自然能源综合利用技术领域，涉及到提取直流式水源(江河水、城市污水、湖水、地下水、海水等)作为低位热源或冷却水时，一种流化床换热器技术的固液分离方法。
背景技术：
直流式水源(江河水、城市污水、湖水、地下水、海水等)冷热源的利用，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较差，在实际运行中往往是污物堵塞水泵与换热器，为此申请人所获得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直流式水源中仍然含有小型颗粒与污物，进入换热器的直流式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甚至堵塞问题。
针对污垢堵塞问题目前主要方法是采用2.5-3m/s高流速、胶球清洗、自动清洗小刷与流化床换热器技术等方法。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。针对直流式水源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。流化床换热器技术有着强化换热与清除污垢的双重功能，即可以克服污垢阻塞问题又可以提高换热效率，解决换热面积增大的问题，但目前流化床换热器技术中的固液分离器需采用动力设备进行固液分离，需消耗额外的动力，这与节能初衷相违背；并且其无法完全将固体粒子分离出来。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术存在的不足，彻底解决直流式水源低位冷热源利用中的污杂物堵塞换热器与换热性能不好等缺点，提供一种不消耗额外动力就可自动完全分离流化床换热设备固体粒子的方法。该发明是在流化床换热设备直流式水源出口上安装无动力的重力沉降式固液分离器，在不增加额外能耗的基础上，实现了完全将固体颗粒从直流式水源中分离出来再进入换热设备循环使用。
本发明是通过以下技术方案实现的，主要由直流式水源管网、自动取水除污装置、水泵、直流式水源进水管路、下降管底部构件、立式流化床换热器、无动力的重力沉降式固液分离器、下降管、溢流管路等组成。水源依直流式水源进水管路4进到自动取水除污装置2中，大型污杂物被去除，再经过进水管路由水泵3进入立式流化床换热器6，直流式水源进入换热设备之前加入固体颗粒来强化设备换热能力与防止污垢的生成，在立式流化床换热器6的直流式水源出口上安装无动力的重力沉降式固液分离器7，将这些固体颗粒分离出来依下降管8再进入换热设备循环使用，直流式水源排放或吸收热量后，由溢流管路9返回直流式水源管网1中。
下降管底部构件5通过减小水平管路的管径来增大流速与减小净压，从而将下降管中的粒子带入到换热器中。从立式流化床换热器6的直流式水源进入无动力的重力沉降式固液分离器7的箱体后基本静止，固体粒子在自身重力作用下沉降，箱体底部采用圆锥式方式使固体粒子很好地沉降到下降管当中。
下降管与底部构件5连接处采用25～60°的角度，以便固体粒子可以很好的进入水平管路中。在下降管底部构件5处造成净压减小与无动力的重力沉降式固液分离器7的液位所形成水压的共同作用下，下降管8中液体基本处于悬浮状态，固体粒子依靠重力作用自由沉降到下降管8的底部，进而在下降管底部构件5处的高速水流下带回到立式流化床换热器6中。重力沉降式固液分离器7上的溢流口11处安装孔径稍小于固体粒子直径的过滤网，以保证固体粒子完全分离出来，固体粒子要耐磨损，强度好，不易破碎，易采用密度大于直流式水源的沙子、钢球、铜球、聚四氟乙烯粒子、聚甲醛粒子、玻璃、陶瓷等。
直流式水源(江河水、城市污水、湖水、地下水、海水等)低位热能利用的关键技术在于直流式水源的能量提取过程，即换热性能与污垢堵塞问题。同以前已有的技术相比，本发明具有实质性特点和显著的进步，该发明采用循环流化床技术来增强换热与抑制污垢，在换热设备的直流式水源出口上安装无动力的重力沉降式固液分离器，该固液分离方法不消耗额外的能量，实现固体颗粒从直流式水源中分离出来依下降管再进入换热设备循环使用。
本发明的益处与效果是不增加系统额外能耗，彻底解决了直流式水源低位冷热源利用中的污杂物堵塞换热器与换热性能不好的缺点，可为热泵提供冷热源，也可用于冷却大型设备的循环用水。该系统可用于供暖、空调，还可供生活用水，适于在宾馆、商场、办公楼以及别墅住宅等场合使用，具有明显的环保效益、社会效益和经济效益。
图1是流化床换热器固液分离方法的原理示意图。
图中1直流式水源管网；2自动取水除污装置；3水泵；4直流式水源进水管路；5下降管底部构件；6立式流化床换热器；7无动力的重力沉降式同液分离器；8下降管；9溢流管路。
图2是无动力的重力沉降式固液分离器的结构示意图。
图中4直流式水源进水管路；5下降管底部构件；8下降管；11溢流口；12锥形底座；13控制阀。
图3是下降管底部构件的结构示意图。
图中4直流式水源进水管路；8下降管；10喷口。
具体实施例方式
以下结合技术方案与附图详细叙述本发明的具体实施方式
。
如图1、2、3所示，首先将控制阀13打开，启动水泵3将水源从直流式水源管网1经直流式水源进水管路4吸入自动取水除污装置2中，大型污杂物被去除，再经过进水管路进入立式流化床换热器6，直流式水源进入换热设备之前加入固体颗粒来强化设备换热能力与防止污垢的生成，在立式流化床换热器6的直流式水源出口上安装无动力的重力沉降式固液分离器7，将这些同体颗粒分离出来，固体粒子沿着锥形底座12、下降管8、下降管底部构件5依靠自身重力沉降下来进入换热设备循环使用，直流式水源排放或吸收热量后，从重力沉降式固液分离器7上的溢流口11处由溢流管路9返回直流式水源管网1中。
权利要求
1.一种流化床换热器的固液分离方法，是在由直流式水源管网(1)、自动取水除污装置(2)、水泵(3)、直流式水源进水管路(4)、下降管底部构件(5)、立式循环流化床换热器(6)、无动力的重力沉降式固液分离器(7)、下降管(8)、溢流管路(9)组成的装置上实现，其特征在于采用无动力的重力沉降式固液分离器(7)、下降管(8)、溢流管路(9)、下降管底部构件(5)与立式循环流化床换热器(6)从直流式水源中分离了固体粒子，其不增加额外的能耗，实现了采用流化床换热器技术来利用直流式水源中的低位能源；在下降管底部构件(5)处造成净压减小与无动力的重力沉降式固液分离器(7)的液位所形成水压的共同作用下，下降管(8)中液体基本处于悬浮状态，固体粒子依靠重力作用自由沉降到下降管(8)的底部，进而在下降管底部构件(5)处的高速水流下带回到立式流化床换热器(6)中。
2.根据权利要求1所述一种流化床换热器的固液分离方法，其特征在于下降管底部构件(5)通过减小水平管路的管径来增加动压与减小净压；下降管与底部构件(5)连接处采用25～60°的角度，以便固体粒子可以进入水平管路中。
3.根据权利要求1所述一种流化床换热器的固液分离方法，其特征在于无动力的重力沉降式固液分离器(7)的箱体底部采用圆锥式方式；箱体上部溢流口(11)处安装孔径稍小于固体粒子直径的过滤网，以保证固体粒子完全分离出来。
全文摘要
本发明属于自然能源综合利用技术领域，涉及到提取直流式水源(江河水、城市污水、湖水、地下水、海水等)作为低位热源或冷却水时，一种流化床换热器技术的固液分离方法。其特征在于采用无动力的重力沉降式固液分离器、下降管、溢流管路、下降管底部构件与立式循环流化床换热器等从直流式水源中完全分离了固体粒子，其不增加额外的能耗，实现了采用流化床换热器技术来利用直流式水源中低位能源的目的。本发明的益处与效果是不增加额外能耗，彻底解决了污杂物堵塞换热器与换热性能不好的缺点，可用于利用直流式水源进行供冷供热或冷却工业设备，具有明显的环保效益、社会效益与经济效益。
文档编号B01D21/00GK1995890SQ20061013438
公开日2007年7月11日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年11月23日
发明者端木琳, 毕海洋 申请人:大连理工大学