[实用新型]一种城镇原生污水冷热量的回收利用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种回收城镇原生污水冷热量并将其作为热泵冷热源的回收利用装置。

背景技术

利用各种清洁的可再生能源作为热泵冷热源为建筑物制冷、供暖和加热生活热水等具有重要的节能减排意义。城镇原生污水是一种尚未大规模开发和利用的优良低位热源，具有水温波动小、数量巨大、生成量稳定等特点。城镇原生污水的夏季温度低于室外环境温度，冬季温度则高于室外环境温度，在整个制冷季和供暖季，水温波动不大，水中蕴藏着大量低温热能。城镇污水生成量大，而且随着我国城镇化发展，其水量将越来越大。

污水源热泵系统本身不存在像地埋管地源热泵受地质条件限制，地下水源热泵受地下水水量和水资源保护限制，空气源热泵在热带地区室外环境温度很高或寒冷地区室外环境温度很低时运行效率低甚至无法运行以及冬季除霜等局限性。因此，城镇原生污水较其他冷热源具有明显优势和广阔的发展前景与综合效益。

自发展、推广可再生能源建筑应用技术以来，城镇原生污水的利用一直备受重视。然而到目前为止，污水源热泵技术未能大规模推广应用，主要原因是城镇原生污水水质很差。比如，城镇生活污水常含有较高的有机物（如淀粉、蛋白质、油脂等），大量柔性纤维状杂物与发丝、柔性漂浮物和微尺度悬浮物；而工业污水水质也各不相同，一般来讲，工业污水中含有金属及无机化合物、油类、有机污染物等成分，同时工业污水的pH值往往偏离7，具有一定酸碱度。正是因为污水的这些特殊性导致污水源热泵在应用过程中出现下列问题。

1.污水流经管道和换热设备时，由于污水中小尺度污染物浓度高，极易在换热表面沉积形成污垢、黏性污泥层或贴附形成生物膜、油膜等。而漂浮物和悬浮物等堵塞管道和设备入口，其最终会阻塞污水的流动，同时由于传热热阻的增加而恶化换热过程。

2.污水常引起管道和设备腐蚀，尤其是污水中的硫化氢易使管道和设备腐蚀生锈。

3.由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断增大，引起流经换热设备污水量的不断减少，同时传热热阻的不断增大，又引起传热系数的不断减小，因此污水源热泵运行稳定性比其他水源热泵差，其制冷量和供热量随运行时间延长而衰减的速率越来越快。

4.由于污水的流动阻塞和换热量的衰减，使得污水源热泵的运行维护频繁。

因此，要推广应用该技术，必须开发出一套既高效适用又能长期稳定运行的应用方法。

中国专利CN1687677A公开了一种“城市原生污水冷热源直流输送换热应用方法”，该方法适用于城市污水干渠中污水的余热回收利用，其工作原理为：污水泵将污水从城市污水干渠输送至热泵机组附近并返回时，利用直流输送管线兼作污水换热系统，污水通过输送管壁将冷热量传递给管外环间流动的热载体后返回污水干渠下游，热载体将冷热量经热载体管线和热载泵传递给热泵机组后经过热载体管线返回直流输送管线的内外管间环状空间。为了减少原生污水进入直流输送管线可能发生阻塞，并保证污水进入管线水量，该方法要求输送管线内管直径至少为50mm，管内流速至少为0.5m/s。但由于原生污水水质的影响，若将该方法用于回收提取城市原生污水中的冷热量，在换热过程中，并不能避免直流输送管线和污水泵等设备的结垢、腐蚀与污染甚至阻塞以及其所导致换热量衰减等问题。。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种无阻塞、无污染、无（主动式）清污维护过程的城镇原生污水冷热量的回收利用装置，能适应原生污水来水量自然变化的高效、稳定回收城镇原生污水冷热量的换热应用。

本实用新型的技术方案是：一种城镇原生污水冷热量的回收利用装置，包括套管式管段、中介水系统、热泵机组和末端循环系统；所述套管式管段包括外管和内管，在内外管之间设置有螺旋状翅片，在套管式管段两端分别设置有传热介质进水管和传热介质出水管；中介水系统的输送管线依次联接套管式管段上的传热介质出水管、中介水系统的输送泵、热泵机组和传热介质进水管；末端循环系统的循环管道依次联接热泵机组、循环泵和末端供冷供热设备。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：城镇原生污水在城镇污水管网流动过程中，作为污水管网组成部分的套管式管段兼作为污水换热器，污水始终保持在污水管网中流动，不进入其他管道和设备。原生污水通过套管式管段的内管管壁将冷热量传递给内外管间流动的传热介质（中介水），传热介质在内外管间收集原生污水冷热量后，进入热泵机组的冷凝器或蒸发器，将冷热量传递给热泵机组后返回套管式管段的内外管间。