一种热水锅炉排污降温方法及系统与流程

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种热水锅炉排污降温方法及系统。

背景技术：

锅炉排污是指锅炉在运行中排走一部分含盐浓度大的和含水渣浓度大的炉水。

目前传统的锅炉排污的方法是：采用排污降温池或排污降温罐将污水降至先对污水降温，再将污水中的有害成分去除，使污水符合排放标准后直接排放到外部环境中。

采用排污降温池或排污降温罐对污水降温，降温池或降温罐需要较大的投资，而且占地空间大，还没有采取余热回收措施，造成锅炉排污余热资源的极大浪费。

综上，现有技术中的污水降温设备没有余热回收功能，导致锅炉排污的余热资源的极大浪费。

技术实现要素：

本发明提供一种热水锅炉排污降温方法及系统，用以解决现有技术中存在的污水降温设备缺少余热回收功能，导致锅炉排污的余热资源的极大浪费的问题。

本发明实施例提供一种热水锅炉排污降温方法，包括：

将从热水锅炉的污水排放出口排出的污水，传输至与所述污水排放出口连通的排污管道；

将进入所述排污管道的污水，依次传输至所述排污管道的起始端、热交换部和末端，使得传输至所述热交换部的污水与所述软化水箱中的冷水发生热交换；

其中，所述起始端与所述污水排放出口连通，并铺设在所述热水锅炉和软化水箱之间，所述热交换部铺设在所述软化水箱中，所述末端从所述软化水箱伸出。

进一步地，所述热交换部的交换热量，根据传输至所述排污管道的起始端的污水温度和输入至所述排污管道的末端的污水温度确定；

通过以下方式确定所述热交换部的交换热量，其中，所述热交换部的交换热量为所述传输至所述热交换部的污水与所述软化水箱中的冷水发生热交换的热量；

$G=3.6\frac{Q}{c(t_1-t_2)}$

其中，G为所述热水锅炉的污水排放流量，Q为所述热交换部的交换热量，c为水的比热容，t₁为输入至所述排污管道的起始端的污水温度，t2为输入至所述排污管道的末端的污水温度。

进一步地，所述热交换部的长度为所述排污管道铺设在所述软化水箱中的长度，所述热交换部的长度根据所述热交换部的换热面积确定，所述热交换部的换热面积根据所述热交换部的交换热量确定。

进一步地，通过以下方式确定所述热交换部的换热面积：

Q＝K×F×Δt

其中，Q为所述热交换部的交换热量，K为传热系数，Δt为对数温差，F为所述热交换部的换热面积。

进一步地，通过以下方式确定所述热交换部的长度：

F＝2πrL

其中，r为所述排污管道的内半径，L为所述热交换部的长度，F为所述热交换部的换热面积。

进一步地，所述热交换部铺设在所述软化水箱中，具体包括：

根据所述热交换部的长度和所述软化水箱的内部尺寸，确定所述热交换部在所述软化水箱中的盘绕圈数和盘绕形状；

根据所述盘绕圈数和所述盘绕形状，在所述软化水箱中设置用于固定所述热交换部固定装置；并将所述热交换部铺设在所述固定装置内。

进一步地，所述热交换部的盘绕形状为沿所述软化水箱的底部向所述软化水箱的顶部盘绕成环形。

本发明是实施例提供一种热水锅炉排污降温系统，包括：热水锅炉、排污管道和软化水箱；

所述热水锅炉设置有污水排放出口；

所述排污管道包括起始端、热交换部和末端，所述起始端与所述污水排放出口连通，并铺设在所述热水锅炉和软化水箱之间，所述热交换部铺设在所述软化水箱中，所述末端从所述软化水箱伸出，使得从所述污水排放出口进入所述排污管道的污水，依次传输至所述起始端、所述热交换部和所述末端；

其中，传输至所述热交换部的污水与所述软化水箱中的冷水发生热交换，使得传输至所述末端的污水温度为阈值温度。

进一步地，所述软化水箱中设置有用于固定所述热交换部的固定装置；所述热交换部以设定的盘绕圈数和盘绕形状铺设在所述固定装置内，其中，所述盘绕圈数和盘绕形状，是根据所述热交换部的长度和所述软化水箱的内部尺寸确定的。

进一步地，所述热交换部的长度根据所述热交换部的换热面积确定，所述热交换部的换热面积根据所述热交换部的交换热量确定；所述热交换部的交换热量，根据传输至所述排污管道的起始端的污水温度和输入至所述排污管道的末端的污水温度确定。

本发明实施例中，只需将排污管道铺设在软化水箱中，利用排污管道内污水的余热对软化水箱中的冷水进行加热，实现将污水降温后排放、污水余热回收的目的。具体的，排污通道与热水锅炉、软化水箱的连接关系为：排污通道的起始端与热水锅炉的污水排放出口连通，排污通道的起始端铺设在热水锅炉和软化水箱之间；排污通道的热交换部铺设在软化水箱中，排污通道的末端为排污通道从软化水箱伸出的部分；进而按照上述连接关系，从热水锅炉的污水排放出口排出的污水，进入排污管道后，依次传输至所述排污管道的起始端、热交换部和末端，传输至所述热交换部的污水与所述软化水箱中的冷水发生热交换，以使传输至所述末端的污水温度下降至阈值温度，传输至排污通道的末端的污水，排放到软化水箱外部的排水系统中。将排污通道的污水与软化水箱中的冷水进行热交换，既可以达到将污水的温度降至阈值温度后排放的目的，又能利用污水的余热将软化水箱中的水进行加热，实现污水的余热回收，节约资源。

本发明实施例中，只需将排污管道铺设在软化水箱中，无需设置专门的降温设备来进行排污降温，还可以节省设备投资，减少设备占地空间。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种热水锅炉排污降温系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种热水锅炉排污降温方法的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种在软化水箱中铺设排污管道的方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有效果更加清楚明白，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了解决现有技术中存在的污水降温设备缺少余热回收功能，导致锅炉排污的余热资源的极大浪费的问题，本发明实施例提供一种热水锅炉排污降温方法及系统，利用现有锅炉系统中的软化水箱作为热水锅炉排放的污水的余热回收装置，通过将排污管道铺设在软化水箱中，利用排污管道内污水的余热对软化水箱中的冷水进行加热，实现将污水降温后排放、污水余热回收的目的。

如图1所示，本发明实施例提供的热水锅炉污水降温系统，包括：

热水锅炉、排污管道和软化水箱；热水锅炉设置有污水排放出口；排污管道包括起始端、热交换部和末端；

如图1所示，排污管道与热水锅炉、软化水箱的连接关系为：排污管道的起始端与热水锅炉的污水排放出口连通，排污管道的起始端铺设在热水锅炉和软化水箱之间；排污管道的热交换部铺设在软化水箱中，排污管道的末端从软化水箱伸出，即排污通道的末端为排污通道从软化水箱伸出的部分。

其中，排污管道的热交换部以设定的盘绕圈数和盘绕形状铺设在软化水箱内。具体实例中，软化水箱内通过设置一个固定装置来固定排污管道的热交换部，使排污管道的热交换部以设定的盘绕圈数和盘绕形状铺设在软化水箱内。热交换部在软化水箱中的盘绕圈数和盘绕形状，是根据排污管道的热交换部的长度和软化水箱的内部尺寸确定的，热交换部的长度为排污管道铺设在软化水箱中的长度。

具体实例中，排污管道的热交换部的长度，主要根据热交换部的换热面积确定。

具体实例中，热交换部的换热面积，主要根据热交换部的交换热量确定，其中，热交换部的交换热量为传输至热交换部的污水与软化水箱中的冷水发生热交换的热量。

具体实例中，热交换部的交换热量，主要根据传输至排污管道的起始端的污水温度和输入至排污管道的末端的污水温度确定。

排污管道与热水锅炉、软化水箱的上述连接关系，使得从污水排放出口进入排污管道的污水，依次传输至排污管道的起始端、排污管道的热交换部和排污管道的末端；并且传输至排污管道的热交换部的污水与软化水箱中的冷水发生热交换，使得传输至排污管道的末端的污水温度为阈值温度，该阈值温度低于或等于工业污水的标准排放温度，传输至排污通道的末端的污水的温度符合排放标准后即可排放到软化水箱外部的排水系统中。

利用现有锅炉系统中的软化水箱作为热水锅炉排放的污水的余热回收装置，通过将排污管道铺设在软化水箱中，并利用排污管道内污水的余热对软化水箱中的冷水进行加热，既可以达到将污水的温度降至排放标准后排放到排水系统的目的，又能利用污水的余热将软化水箱中的水进行加热，实现污水的余热回收，节约资源。

本发明实施例中，只需将排污管道铺设在软化水箱中，无需设置专门的降温设备来进行排污降温，还可以节省设备投资，减少设备占地空间。

基于图1所示的热水锅炉排污降温系统，本发明实施例提供了一种热水锅炉排污降温方法，如图2所示，具体包括：

步骤201，将从热水锅炉的污水排放出口排出的污水，传输至与热水锅炉的污水排放出口连通的排污管道；

步骤202，将进入排污管道的污水，依次传输至排污管道的起始端、热交换部和末端，使得传输至排污管道的热交换部的污水与软化水箱中的冷水发生热交换；

其中，排污管道的起始端与污水排放出口连通，并铺设在热水锅炉和软化水箱之间，排污管道的热交换部铺设在软化水箱中，末端从软化水箱伸出。

本发明实施例中，还提供了在软化水箱中铺设排污管道的过程，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301，根据公式一，计算热交换部的交换热量；

其中，G为热水锅炉的污水排放流量，Q为热交换部的交换热量，c为水的比热容，t₁为输入至排污管道的起始端的污水温度，t2为输入至排污管道的末端的污水温度。

公式一中，t₁为已知量，输入至排污管道的末端的污水温度，等于从热水锅炉排出的污水的温度，从热水锅炉排出的污水的温度不固定，通常从热水锅炉排出的污水的温度，由用户的供热要求决定，热水锅炉供水温度高，排出污水温度就高，通常常用数据60度至90度之间。

公式一中，t2为已知量，输入至排污管道的末端的污水温度为设定的阈值温度，该阈值温度低于或等于工业污水的标准排放温度，如选取阈值温度为40℃。

公式一中，热水锅炉的污水排放流量排放量G的取值为已知量，G的取值根据所选热水锅炉的规格型号确定，G为单位小时内排放的水的重量，单位为吨/小时(t/h)，在将G的取值代入公式一时，可换算为通用单位，如(10³kg/h)。

公式一中，水的比热容c＝4.2×10³J/(kg·℃)，表示1干克水温度升高(或降低)l℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。

公式一中，计算出的Q的单位为kJ/h，即(J/(kg·℃)*℃*10³kg/h)。

步骤302，根据公式二，计算热交换部的换热面积；

Q＝K×F×Δt (公式二)

其中，Q为热交换部的交换热量，K为传热系数，Δt为对数温差，F为热交换部的换热面积。

公式二中，Q的单位为kJ/h，在代入公式二时，要将小时h换算成3600s。

公式二中，K为排污管道的传热系数，传热系数称总传热系数，国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K的值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度，1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/(平方米·度)(W/m²·℃)。其中，1千瓦时＝1千瓦·小时＝1000瓦·小时＝1000*3600瓦·秒＝3600000焦，因此，在将K代入公式二时，应当按照1千瓦时＝3600000焦，进行单位换算。

传热系数取决于排污管道自身的材料，如果不严格的话，可以取2000～3000。

公式二中，对数温差Δt，是指二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值，本发明实施例中是指，进入排污管道热交换部的污水与软化水箱中的冷水发生热交换时产生的温差的积分的平均值。

对数温差Δt的通常计算方法为：

逆流时，△T1＝T1-t2，△T2＝T2-t1；

顺流时，△T1＝T1-t1，△T2＝T2-t2；

当△T1/△T2>1.7时，对数温差Δt＝(△T1-△T2)/㏑(△T1/△T2)，

当△T1/△T2≤1.7时，对数温差Δt＝(△T1+△T2)/2，

其中，T1为热流进口温度，℃；T2为热流出口温度，℃；t1为冷流进口温度，℃；t2为冷流出口温度，℃；ln为自然对数。

上述对数温差的计算方法属于公知技术，详细可参考具体的文献，此处不再累述。

公式二中，热交换部的换热面积的单位为m²。

步骤303，根据公式三，计算热交换部的长度；

本发明实施例中，通过以下方式确定热交换部的长度：

F＝2πrL (公式三)

其中，π为圆周率，r为排污管道的内半径，L为热交换部的长度，F为热交换部的换热面积。

公式三中，由于软化水箱内的软化水的流速微小，为防止换热不完全，在代入公式三计算排污管道热交换部的长度时，热交换部的换热面积F需要乘以一个安全系数，如1.2。

公式三中，所选用的排污管道的内半径是已知量，单位为m。

步骤304，设计热交换部在软化水箱中的盘绕圈数和盘绕形状；

具体的，结合热交换部的长度和软化水箱的内部尺寸，确定热交换部在软化水箱中的盘绕圈数和盘绕形状，例如，为了使软化水箱内的热交换比较充分，述热交换部的盘绕形状可以为沿所述软化水箱的底部向所述软化水箱的顶部盘绕成环形。

步骤305，设计用于固定热交换部的固定装置在软化水箱中的位置和形状；

根据盘绕圈数和盘绕形状，确定固定装置的形状和位置。

步骤306，将热交换部铺设在固定装置内。

本发明上述热水锅炉排污降温方法中，利用现有锅炉系统中的软化水箱作为热水锅炉排放的污水的余热回收装置，通过将排污管道铺设在软化水箱中，并利用排污管道内污水的余热对软化水箱中的冷水进行加热，既可以达到将污水的温度降至排放标准后排放到排水系统的目的，又能利用污水的余热将软化水箱中的水进行加热，实现污水的余热回收，节约资源。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。