一种印染热废水余热回收装置

技术领域

本发明属于余热回收设备技术领域，具体涉及一种印染热废水余热回收装置。

背景技术

印染加工属于高耗能行业，会消耗大量蒸汽，向环境排放含热量巨大的废水；每加工100m产品，平均产生3.5-5.5t不同温度的废水。印染废水具有水量和有机污染物含量大、成分复杂、色度深、水质变化大等特点，是难处理的工业废水。

目前，印染企业或是将印染热废水直接排放至废水处理系统，使废水处理系统中废水温度达到50℃左右，不仅抑制生化处理效率，还会造成余热资源的严重浪费；或是将印染热废水直接通入热交换器或污水源热泵中进行换热，既达到余热回收的目的，又达到对热废水冷却降温的效果。但由于印染热废水中含有大量的胶体颗粒和杂质，这些胶体颗粒和杂质容易发生吸附现象，导致热交换或污水源热泵的效率下降，甚至导致热交换器或污水源热泵被堵塞、污染及腐蚀，不仅影响换热效率，更可能需要频繁地对热交换器或污水源热泵进行清洗和维护，增加了工艺成本和时间。

另外，热交换的水流量控制是确保热交换器正常工作的关键，不同的热交换器和工作条件可能需要不同的水流量。例如，板式热交换器的水流量一般控制在0.2-0.6m/s，这样可以保证在该流速下的较小初始投资和运行成本。同时，热交换过程中，热水流量和冷水流量的比例要控制恰当，否则，可能会导致热水的热回收率过低或冷水的终端温度无法满足使用要求等问题。因此，为了实现精确的水流量控制，一些先进的换热机组采用了高效热敏传感换热器作为主机，并结合了流量变频控制、热量自动监测控制、远传网络通信控制等技术，从而实现了高度的自动化和智能化。但是，与此同时，这也会增加系统的成本和复杂性。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种印染热废水余热回收装置，能够在热交换过程中自动控制热水流量和冷水流量的合适比例，确保换热效果良好的同时降低系统的成本和复杂性。

为了实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种印染热废水余热回收装置，包括热废水预处理池，用于除去热废水中的有机物胶体和杂质，还包括热交换装置，所述热废水预处理池的输出端与热交换装置的供热介质输入端连接，所述热交换装置的供热介质输出端为常温废水，所述热交换装置的吸热介质输出端连接至高温热水使用工段，或连接至闪蒸设备和蒸汽压缩机以制备高温蒸汽并输送至高温蒸汽使用工段；所述热交换装置包括基体筒，基体筒的一端设置废水端封机构，废水端封机构内部设置动力腔；

所述基体筒内设置用于供应清洁水的供应机构，所述供应机构包括清水管、沿清水管的轴向转动设置于清水管内的转杆、螺旋状固定套设于转杆上的绞龙叶，清水管远离废水端封机构的一端为清水进口，清水管的环周侧壁靠近废水端封机构的一端设有清水出管，清水出管贯穿基体筒，基体筒上贯穿开设废水出孔，清水管靠近废水端封机构的一端密封，转杆贯穿清水管的密封端并延伸至动力腔内，转杆的端部设置动力盘，动力盘位于动力腔内，热废水预处理池的输出端与废水端封机构连接，以向动力腔内输送热废水，通过水流驱动动力盘旋转；

所述动力盘包括中心处与转杆垂直连接的转盘、均匀设置于转盘侧壁上的多个弧形板，多个弧形板环绕转盘的中心处布置，所述弧形板从转盘的中心处向外围边缘发散延伸，所述转盘上均匀贯穿开设多个透孔。

通过采用上述技术方案，热废水预处理池的输出端向动力腔内输送热废水，热废水冲击向弧形板，从而推动转盘旋转，热废水的流速/流量越大，推动转盘的转速越快，带动转杆和绞龙叶的旋转速度越快，使得清水的供应流速/流量越大，即热废水预处理池的输出端向动力腔内输送热废水的流量直接关系着动力盘的转速，热废水的流速/流量直接与清水的流速/流量正相关，确保能够在热交换过程中自动控制热水(热废水)流量和冷水(清水)流量的比例，无需通过采用复杂的控制技术进行控制，保障换热效果良好的同时降低系统的成本和复杂性。

进一步的，所述废水端封机构包括用于封堵基体筒的一端的端盖，端盖的环周侧壁上套设废水槽壳，废水槽壳内为废水环槽，废水环槽的截面为C型，废水槽壳远离端盖的一端可拆卸设置封板，转盘的外围边缘位于废水环槽内。

进一步的，所述废水槽壳上均匀设置多个废水进口，所述废水进口上可拆卸设置用于封堵废水进口的封堵塞，拆除封堵塞后，热废水预处理池的输出端与废水进口连接。

通过上述技术方案，可根据实际情况选择开启废水进口的数量，选择废水流量，实用性更强；热废水流入废水环槽后，由于废水环槽的截面为C型，流动出口收缩，使得废水环槽对进入其内的热废水起到一定的滞流作用，提升热废水对弧形环板边缘部位的冲击力度。

进一步的，所述端盖的中心处贯穿开设开孔，所述端盖靠近基体筒的一侧侧壁上与开孔对应的位置固定设置加固管，清水管的密封端套设在加固管内。

进一步的，所述转杆通过两个安装组件转动设置于清水管内，两个安装组件分别位于绞龙叶的两侧，绞龙叶靠近动力盘的一端位于清水出管的正上方，所述安装组件包括套设于转杆上的轴承、套设于轴承外部的套环板、均匀设置于清水管的内侧壁和套环板的外环周侧壁之间的多个固定杆。

进一步的，所述基体筒包括沿水平方向设置的第一筒体和固定套设于第一筒体一端的第二筒体，第一筒体的内径小于第二筒体的内径，废水出孔位于第一筒体的底部，清水出管贯穿第二筒体，第一筒体靠近第二筒体的一端内环周侧壁上沿周向固定设置间隔环板，清水管套设于间隔环板内，间隔环板上均匀贯穿开设多个间隔通孔。

进一步的，第一筒体和第二筒体的底部固定设置基座，基座上开设多个开槽，基座的底部均匀设置多个用于穿装螺栓的固定板。

进一步的，第一筒体远离第二筒体的一端内环周侧壁上沿周向固定设置卡紧环板，清水管与卡紧环板的端部相抵接，清水管的一端固定设置衔接管，衔接管套设于卡紧环板内。

进一步的，转盘的中心处朝向远离绞龙叶的一侧外凸形成限位槽，转杆的端部插入限位槽内，限位槽的中心处贯穿开设定位孔，转杆的端部开设与定位孔相对应的螺纹孔，定位孔和螺纹孔内穿装螺钉。

通过上述技术方案，便于定位安装，且拆装便捷。

进一步的，相邻两个弧形板之间均匀设置多个透孔，多个透孔的口径从靠近转盘中心处的一端向远离转盘中心处的一端递增。

通过上述技术方案，使得进入动力腔并冲击在弧形板上的热废水，越是靠近转盘边缘的位置，穿过透孔的流量越大，有利于热废水在冲击向弧形板的边缘位置后快速穿过透孔并与清水进行换热，避免新进入动力腔的热废水在冲击至弧形板上后因来不及穿过透孔而向中心处流动、聚集，影响转盘的转速。

本申请具有以下有益效果：

1、本发明热废水预处理池的输出端向动力腔内输送热废水，带动动力盘旋转，即热废水预处理池的输出端向动力腔内输送热废水的流量直接关系着动力盘的转速；动力盘带动转杆和绞龙叶一起旋转，从而对清水进行输送；热废水的流速/流量直接与清水的流速/流量正相关，确保能够在热交换过程中自动控制热水流量和冷水流量的合适比例，无需通过采用复杂的控制技术进行控制，确保换热效果良好的同时降低系统的成本和复杂性。

2、热废水通过废水进口流入废水环槽内，并冲击向弧形板，从而推动转盘旋转，热废水的流速/流量越大，推动转盘的转速越快，带动转杆和绞龙叶的旋转速度越快，使得清水的流速/流量越大，以使清水的流速/流量自动与热废水的流速/流量相匹配，确保换热效果良好。

3、相邻两个弧形板之间均匀安装多个透孔，多个透孔的口径从靠近转盘中心处的一端向远离转盘中心处的一端递增，这样一来，进入动力腔并冲击在弧形板上的热废水，越是靠近转盘边缘的位置，穿过透孔的流量越大，有利于热废水在冲击向弧形板的边缘位置后快速穿过透孔并与清水进行换热，避免新进入动力腔的热废水在冲击至弧形板上后因来不及穿过透孔而向中心处流动、聚集，影响转盘的转速。

附图说明

图1为本发明热交换装置的爆炸图；

图2为本发明热交换装置的端部结构示意图；

图3为图2中A-A方向的剖面结构示意图；

图4为本发明废水端封机构的结构示意图；

图5为本发明动力盘(未开设透孔)的立体图；

图6为本发明动力盘的结构示意图；

图7为本发明印染热废水余热回收装置的工作流程图。

1、基座；2、开槽；3、固定板；4、进水壳；5、进水端板；6、进水抵接板；7、间隔环板；8、间隔通孔；9、废水出孔；10、卡紧环板；11、抵紧环板；12、密封圈；13、第一连接座；14、废水槽壳；15、废水环槽；16、废水进口；17、动力腔；18、封堵塞；19、端盖；20、端孔；21、加固管；22、第二连接座；23、配合端板；24、配合抵接板；25、清水管；26、衔接管；27、清水出管；28、转杆；29、绞龙叶；30、封端环板；31、套管；32、法兰板；33、转盘；34、弧形板；35、透孔；36、套环板；37、固定杆；38、轴承；39、限位槽；40、定位孔。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

如图7所示，一种印染热废水余热回收装置，包括热废水预处理池，用于除去热废水中的有机物胶体和杂质。印染热废水的水温为35～98℃，可按照热废水的温度区间不同，可以采用单独收集、单独输送的方式对不同温度区间的热废水进行收集、输送及预处理。热废水预处理池内安装有密闭保温式的过滤器，用于对热废水进行过滤除杂。

热废水预处理池内通过混凝沉淀，向废水中投入混凝剂，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去，混凝沉淀可以降低废水中的浊度和色度，去除某些重金属和放射性物质及高分子有机物。或者通过气浮水处理技术，将空气通入废水中，产生微小气泡，这些微小气泡会作为载体，使废水中的乳化油、微小悬浮物等污染物质黏附在气泡上，形成浮选体，利用气泡的浮力，这些浮选体上升到水面，然后通过收集水面上的泡沫或浮渣，达到分离杂质和净化污水的目的。气浮法有几种不同的类型，包括充气气浮法、溶气气浮法和电解气浮法。这些不同类型的气浮法利用不同的气泡产生方式和浸润性物质，适用于处理不同类型和不同处理效果的污水，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。

印染热废水余热回收装置还包括热交换装置，热废水预处理池的输出端与热交换装置的供热介质输入端连接，热交换装置的供热介质输出端为常温废水，热交换装置的吸热介质输出端连接至高温热水使用工段，也可以连接至闪蒸设备和蒸汽压缩机。

闪蒸设备和蒸汽压缩机都是工业过程中重要的设备，它们都对蒸汽的状态进行调整。闪蒸设备是将高压水变为低压时产生的蒸汽，这个过程称为闪蒸。当冷凝水从蒸汽疏水阀经过的时候，通常上游温度足够高，就会产生闪蒸蒸汽。而蒸汽压缩机则是将低温低压的蒸汽通过压缩提升温度和压力，使其达到要求的工作条件。特别是机械蒸汽再压缩技术(MVR)，这是一种高效节能技术，它将蒸发过程的二次蒸汽用压缩机进行压缩，提高其温度、压力，重新作为热源加热需要被蒸发的物料，从而达到循环利用蒸汽的目的。在这个过程中，蒸汽压缩机是核心部件，起着关键作用。本发明技术人员可根据实际需要，对上述工段设备进行选择使用。

本发明通过优化、创新印染热废水余热回收流程，将印染热废水中的余热资源充分回收，并利用回收得到的余热资源来制备高温热水或高温蒸汽，以达到印染热废水余热回收利用、印染企业环保减排节能降碳的目的。

如图1所示，热交换装置包括基体筒，基体筒的一端安装废水端封机构，废水端封机构内部有动力腔17；基体筒内安装有用于供应清洁水的供应机构，供应机构包括清水管25、沿清水管25的轴向转动安装于清水管25内的转杆28、螺旋状固定套设于转杆28上的绞龙叶29，清水管25远离废水端封机构的一端为清水进口，清水管25的环周侧壁靠近废水端封机构的一端设有清水出管27，清水出管27贯穿基体筒，基体筒上贯穿开设废水出孔9。

如图3所示，转杆28通过两个安装组件转动安装在清水管25内，两个安装组件分别位于绞龙叶29的两侧，绞龙叶29靠近动力盘的一端位于清水出管27的正上方，安装组件包括套设于转杆28上的轴承38、套设于轴承38外部的套环板36、均匀安装在清水管25的内侧壁和套环板36的外环周侧壁之间的多个固定杆37。确保转杆28旋转稳定、顺畅，保障工作持续稳定进行。

如图3所示，清水管25靠近废水端封机构的一端密封，转杆28贯穿清水管25的密封端并延伸至动力腔17内，转杆28的端部安装动力盘，动力盘位于动力腔17内，热废水预处理池的输出端与废水端封机构连接，以向动力腔17内输送热废水，通过水流驱动动力盘旋转。

热废水预处理池的输出端向动力腔17内输送热废水，热废水流动带动动力盘旋转，即热废水预处理池的输出端向动力腔17内输送热废水的流量直接关系着动力盘的转速；动力盘带动转杆28和绞龙叶29一起旋转，从而对清水进行输送；也就是说，热废水的流速/流量直接与清水的流速/流量正相关，确保能够在热交换过程中自动控制热水流量和冷水流量的合适比例，无需通过采用复杂的控制技术进行控制，确保换热效果良好的同时降低系统的成本和复杂性。

如图1和图3所示，基体筒包括沿水平方向安装的第一筒体和固定套装在第一筒体一端的第二筒体4，第一筒体的内径小于第二筒体4的内径，废水出孔9位于第一筒体的底部，清水出管27贯穿第二筒体4，第一筒体靠近第二筒体4的一端内环周侧壁上沿周向固定安装间隔环板7，清水管25套装在间隔环板7内，间隔环板7上均匀贯穿开设多个间隔通孔8。第一筒体和第二筒体4的底部固定安装基座1，基座1上开设多个开槽2，基座1的底部均匀安装多个用于穿装螺栓的固定板3。第一筒体远离第二筒体4的一端内环周侧壁上沿周向固定安装卡紧环板10，清水管25与卡紧环板10的端部相抵接，清水管25的一端固定安装衔接管26，衔接管26套装在卡紧环板10内。确保对清水管25和衔接管26进行可靠限位及固定。

抵紧环板11的外部套装密封圈12，抵紧环板11和密封圈12的外部套装封端环板30，进一步起到密封固定的效果。衔接管26的外部套装套管31，套管31的另一端焊接法兰板32，便于外接提供清水水源的管道。

如图1、图3和图4所示，废水端封机构包括用于封堵第二筒体4远离第一筒体的一端的端盖19，端盖19的环周侧壁上套设废水槽壳14，废水槽壳14内为废水环槽15，废水环槽15的截面为C型，废水槽壳14远离端盖19的一端通过螺栓可拆卸安装封板，转盘33的外围边缘位于废水环槽15内。端盖19上焊接有第二连接座22，第二筒体4上焊接有第一连接座13，第一连接座13和第二连接座22上均开设安装孔，安装螺栓进行连接。端盖19上均匀贯穿开设多个端孔20，确保热废水流向第二筒体4内与清水管25内的清水换热。

第二筒体4的端部焊接环状的进水端板5，进水端板5上焊接环状的进水抵接板6，进水抵接板6和进水端板5之间形成进水抵接槽；端盖19上焊接环状的配合端板23，配合端板23上焊接环状的配合抵接板24，配合端板23和配合抵接板24之间形成配合抵接槽。当第一连接座13和第二连接座22通过螺栓连接在一起时，进水抵接槽与配合抵接槽恰好卡紧，达到密封效果，避免漏水。

废水槽壳14上均匀安装多个废水进口16，废水进口16上螺纹安装用于封堵废水进口16的封堵塞18，拆除封堵塞18后，热废水预处理池的输出端与废水进口16连接。可根据实际需要，选择使用废水进口16的数量。端盖19的中心处贯穿开设开孔，端盖19靠近基体筒的一侧侧壁上与开孔对应的位置固定焊接加固管21，清水管25的密封端套设在加固管21内，进一步对清水管25进行限位及固定，保障工作持续稳定进行。

如图2、如图5和图6所示，动力盘包括中心处与转杆28垂直连接的转盘33、均匀焊接在转盘33侧壁上的多个弧形板34，多个弧形板34环绕转盘33的中心处布置，弧形板34从转盘33的中心处向外围边缘发散延伸，转盘33上均匀贯穿开设多个透孔35。热废水通过废水进口16流入废水环槽15内，并冲击向弧形板34，从而推动转盘33旋转，热废水的流速/流量越大，推动转盘33的转速越快，带动转杆28和绞龙叶29的旋转速度越快，使得清水的流速/流量越大，以使清水的流速/流量自动与热废水的流速/流量相匹配，确保换热效果良好。

转盘33的中心处朝向远离绞龙叶29的一侧外凸形成限位槽39，转杆28的端部插入限位槽39内，限位槽39的中心处贯穿开设定位孔40，转杆28的端部开设与定位孔40相对应的螺纹孔，定位孔40和螺纹孔内穿装螺钉。便于定位，拆装便捷。

相邻两个弧形板34之间均匀安装多个透孔35，多个透孔35的口径从靠近转盘33中心处的一端向远离转盘33中心处的一端递增。这样一来，进入动力腔17并冲击在弧形板34上的热废水，越是靠近转盘33边缘的位置，穿过透孔35的流量越大，有利于热废水在冲击向弧形板34的边缘位置后快速穿过透孔35并与清水进行换热，避免新进入动力腔17的热废水在冲击至弧形板34上后因来不及穿过透孔35而向中心处流动、聚集，影响转盘33的转速。

本发明的工作原理：印染设备产生的印染热废水按照温度区间的不同，单独收集、单独输送至热废水预处理池，经过密闭保温式的过滤、混凝沉淀或气浮等预处理系统处理后进入热交换装置。

热交换装置倾斜安装，法兰板32外接供水源水管，用于向水清管内供应清洁软化水，水位位于绞龙叶29靠近法兰板32的一端，确保转杆28和蛟龙叶旋转时能够持续不断地向清水管25内输送清洁软化水。经过预处理后的印染热废水通过废水进口16流进废水环槽15内，热废水冲击向弧形板34，从而推动转盘33旋转，热废水的流速/流量越大，推动转盘33的转速越快，带动转杆28和绞龙叶29的旋转速度越快，使得清洁软化水的供应流速/流量越大。

热废水依次穿过透孔35和端孔20，流入第二筒体4内，与此同时，旋转的转杆28和绞龙叶29将清洁软化水输送至清水管25内，第二筒体4内的热废水与清水管25内的清洁软化水持续不断地进行换热，换热后温度升高的清洁软化水从清水出管27流出。换热后温度降低的热废水穿过间隔通孔8，从废水出孔9流出。换热过程中，热废水的流速/流量直接与清洁软化水的流速/流量自动正相关，确保能够自动控制热水(热废水)流量和冷水(清洁软化水)流量的比例，无需通过采用复杂的控制技术进行控制，保障换热效果良好的同时降低系统的成本和复杂性。

印染热废水经热交换装置余热回收后成为常温废水，并从废水出孔9排出，可直接通入生化处理系统进行水质处理；清洁软化水经热交换装置加热后形成高温热水，可以直接连接至高温热水使用工段，也可以依次连接至闪蒸设备、蒸汽压缩机，通过加压升温来制备高温蒸汽，并连接至高温蒸汽使用工段，用于印染企业车间生产。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。