一种用于矿井降温工程的综合防结垢系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿业工程及地热工程的综合利用领域，尤其是关于用于矿井降温工程的综合防结垢系统。
【背景技术】
[0002]结垢问题是矿井降温和矿山地热利用工程循环水系统中普遍存在的问题。据调研，日本、冰岛以及我国西藏、北京、天津、河南、辽宁等国家和地区的地热系统都存在不同程度的结垢现象，90%以上的换热器都存在不同程度的结垢问题。结垢量的增大直接导致管道传热系数的降低，结垢0.5mm，传热系数下降30%，结垢Imm则降低50 %。Steinhagen对1992年发达国家各国工业部门因污垢造成的损失进行了粗略估计，美国、德国、英国及日本因污垢而增加的费用均约占当年GNP的0.25% ;全世界污垢损失大约为450亿美元，平均占GNP总值的0.2%。
[0003]管道壁面的污垢不但对管道中水的输运造成影响，同时影响了管道中水的传热效率。管道壁面污垢的导热系数一般只有碳钢的数十分之一，当管道壁面污垢量增多时，管道表面与管道中运输的水之间的热传导速度下降。在换热器的设计中，由于考虑到污垢的影响，换热器的设计面积比所需面积增大70?80%，其中30?50%是为了应对污垢导致的性能的降低。除此之外，污垢的存在还会引起管道的局部腐蚀乃至穿孔，严重地威胁了管道系统的安全运行。
[0004]因此，对矿井降温系统的换热管道定期安排除垢的措施，显得意义非凡，从设备维护成本、节省能源消耗方面都具有重要的经济价值。目前，业内有采用化学方法进行除垢的做法，但除垢所用的化学物质往往为酸性，在除垢同时也会对管道本身和管道的密封圈都构件存在一定程度的腐蚀，减少了管道的使用寿命。另外，虽然目前存在一些管道除垢的物理系统或设备，但其除垢效率不高、污垢残留量大、除垢系统结构复杂、控制和操作程序麻烦、设备维护成本高等等问题。
[0005]为此，本发明人的目的是设计一种综合的物理除垢装置防止结垢的系统，可以防止、减少、清理矿井降温系统和矿山地热利用系统中水管路的结垢，从而提高换热效率，减少运行费用。
【发明内容】
[0006]本发明的目是提供一种综合的物理除垢装置防结垢系统，以缓解或解决矿井降温系统中或矿山地热利用系统中的管路结垢问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的一种用于矿井降温工程的综合防结垢系统物理除垢装置，物理除垢装置，所述防结垢系统包括:
[0008]一个多级多通道过滤器，包括一个供矿井水流过的入水口和一个出水口，在该入水口和出水口之间并联连接数个独立的通道，各通道内串联有至少两个具不同孔径滤网的过滤器，各过滤器底部具有一个固体颗粒收集槽；
[0009]一个换热管段，其包括一个换热器及与该换热器两端连接的入水管端和出水管端，所述入水管端连接所述多级多通道过滤器的出水口 ；所述换热器包括一个管壳及设于内部的换热管束，所述换热管束的两端分别连接该入水管端和出水管端，所述换热管壳内通入循环冷却水；
[0010]一个物理除垢装置，并联在所述换热管段的两端之间，其包括:
[0011]一个捕球器，其设于该换热管段的出水管端，用于回收已通过该换热管段的清洗小球，所述捕球器与一个小球收集器以一个回球管连接，将回收的清洗小球集中收纳至所述的小球收集器内；一个发球管，所述发球管的一端接设并连通于该换热管段的入水管端的一侧管壁，所述发球管另一端与该小球收集器连接，所述发球管能够供该小球收集器内小球通过并进入所述换热管段的入水管端；一个发射水泵，该发射水泵与该换热管段之间以两套取水路径和回水路径连接；当所述发射水泵是以第一套取水路径和回水路径工作时，该发射水泵的回水流经所述小球收集器及发球管，将清洗小球以高速高压水冲入该换热管段；当所述发射水泵是以第二套取水路径和出水路径工作时，该发射水泵的取水流经所述捕球器及小球收集器；且所述发射水泵分别以第一套、第二套取水路径和回水路径工作时，流经该小球收集器的水流方向相反。
[0012]本发明的一个实施例，所述物理除垢装置包括I个第一三通管，所述第一三通管的第一支管与所述捕球器连接，所述第一三通管的第一支管构成所述回球管；所述第一三通管的第二支管与该换热管段连接，该第一三通管道的第二支管构成所述的发球管；所述第一三通管的第三支管与所述小球收集器连接，且所述小球收集器设于所述第一三通管的第三支管的管道内。
[0013]如上述所述的方案，所述物理除垢装置的第一三通管的第三支管末端开口为排污口，用于排除经清洗小球清洗后从管壁脱离的污垢碎渣；在该排污口处进一步可设排污阀。
[0014]如上所述的方案，所述物理除垢装置还包括I个第二三通管，所述第二三通管的第一支管与所述换热管段连接，所述第二三通管的第二支管与所述发射水泵的入水口连接，所述第二三通管的第一支管与第二支管构成所述发射水泵的第一取水路径；所述第二三通管的第三支管与该所述第一三通管的第三支管连接。
[0015]如上所述的方案，所述物理除垢装置还包括I个第三三通管，所述第三三通管的第一支管与所述换热管段连接，所述第三三通管的第二支管与所述发射水泵的出水口连接，所述第三三通管的第一支管与第二支管构成所述发射水泵的第二回水路径；所述第三三通管的第三支管与所述第一三通管的第三支管连接。
[0016]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述第二三通管的第三支管、所述第一三通管的第三支管以及所述发球管构成所述发射水泵的第一回水路径。
[0017]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述回球管、所述第一三通管的第三支管、第二三通管的第三支管、所述第二三通管的第二支管构成所述发射水泵的第二取水路径。
[0018]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述发球管及回球管、所述第二三通管的第一支管及第三支管、所述第三三通管的第一支管及第三支管的管路上设有至少一个阀门，所述阀门为电子阀门或手动阀门。
[0019]如上所述的方案，所述物理除垢装置的还包括一个控制器，所述阀门为电子阀门，所述各电子阀门皆与所述控制器信号连接，由所述控制器控制各该电子阀门的启闭，以使得所述发射水泵以不同的取水路径、回水路径工作。
[0020]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述控制器为防爆电控系统。
[0021]如上所述的方案，所述多级多通道过滤器的各过滤器底部设有排污口。
[0022]如上所述的方案，所述物理除垢装置的清洗小球概呈球状结构，其表面具有若干毛刺。例如可采用密度较大的核心，在外部包裹一层耐磨橡胶的外壳制成，在外壳表面形成若干毛刺。耐磨橡胶，其摩擦力大，除垢力强，重复利用率高，且在除垢时不会伤及较为坚硬的管道内壁；或者所述小球为钢丝缠绕形成的球状结构。
[0023]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述小球收集器为筛状或篮状容纳装置，即能收集所述的清洗小球，但不影响水流通过。小球收集器由碳钢制成，外面烤制抗腐蚀油漆。可包括一个透明窗口，以便从外部观察其中清洗小球的状况，若小球被磨损无表面的毛刺时，可打开透明窗即可更换其中的清洗小球。
[0024]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述捕球器筛状或篮状的漏斗形结构，可捕捉清洗小球并通过底端的开口将清洗小球汇集至小球收集器。捕球器可由碳钢制成，夕卜面烤制抗腐蚀油漆，内部的筛子由SS316L不锈钢金属片打孔制成。通过捕球器筛孔应满足水流通过，且水压力损失不应大于5kPa，并且不能允许小球漏出或卡入筛孔。
[0025]如上所述的方案，所述物理除垢装置的所述发射水泵为能够产生高压高速水流的泵，又可称之为高压水泵，例如大山DZ-X125/1.6、盛世JH-HR-YFY-60。
[0026]本发明的有益技术效果包括:
[0027]1、本发明的综合防结垢系统，包括处于换热管段上游的多级多通道过滤器，可将矿井水预先进行处理，以滤除其中颗粒颗粒较大的矿物质，以避免堵塞换热管段；所述换热管段包括一个换热器，换热管束为具有钛纳米防腐涂层的换热管，所述换热器较佳选择为一种具防堵塞、防腐蚀、防爆功能的三防换热器。
[0028]此外，还可在所述管壳内沿长度方向设