多效直熱的製造方法
2023-05-07 12:14:01 2
多效直熱的製造方法
【專利摘要】本發明給出一種從中高溫廢水中回收餘熱的多效直熱機，它的結構包括：蒸發器，蒸汽通道，冷凝器，底座與排水機構。多效直熱機主體結構分為左右兩大塊：一側是的蒸發器，蒸發器內上下分成多個蒸發室；另一側是的冷凝器，冷凝器內上下分成多個冷凝室；蒸發器與冷凝器中間有多個條蒸汽通道。中高溫廢水通過進水管，進入蒸發器，通過篩板進入蒸發室，蒸發產生的蒸汽通過出汽口，經過風機推動，通過蒸汽通道，進入冷凝器的冷凝室；蒸發器內的中高溫廢水，通過多級蒸發降溫；冷凝器內的供暖循環水，通過多級蒸汽凝結加熱升溫。蒸發器內的中高溫廢水與冷凝器內的供暖循環水，二者通過蒸發凝結，實現逆流相變換熱。
【專利說明】多效直熱機
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱工技術，特別是涉及一種多效直熱機。
【背景技術】
[0002]我國已經是鋼鐵生產的大國，鋼鐵的年產量佔世界總產量的40%。無論是煉鋼還是煉鐵，都要產生大量的爐渣。爐渣是和鋼鐵相伴隨生成，它是鋼鐵冶煉的副產品，又是一系列重要冶金反應的基本條件，它直接參與鋼鐵冶煉過程的物理化學反應和傳質傳熱過程，它不僅影響到鋼鐵產量、質量，而且與原材料、能量的消耗都有密切的關係。
[0003]鋼鐵冶金爐內，產生1400-1500°C的高溫爐渣，經渣口流出後，再經渣溝進入衝渣流槽時，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，熔渣受冷衝擊，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分離後，爐渣用作建築材料；與高溫爐渣進行熱交換的衝渣水，進入衝渣水池。衝渣水池通常佔地幾千平方米，衝渣水池上方熱汽騰空，衝渣水溫度常年保持在60-80°C，是一個巨大的潛在的熱能能源，如果能有效地加以利用，比如說利用衝渣水的熱能，冬天為居民區供暖，不僅可以為國家節約大量燃料，而且減少了碳排放，保護了環境。
[0004]衝渣水的熱能回收利用問題，至今還沒有得到很好的解決。
[0005]由於衝渣水反覆使用，衝渣水中溶進了爐渣中含有的多種無機鹽和氧化物，形成了幾乎是飽和的鹽鹼水溶液。當爐渣受冷衝擊炸裂成水渣過程中,還有一部分細小的爐渣進入水中懸浮。經實際檢測，衝渣水濁度為60-80mg / I。
[0006]某供暖企業，通過間壁式換熱器，將衝渣水的熱量傳遞給循環水，利用循環水向居民區供暖。僅僅一個冬天，不到4個月的供暖時間，間壁式換熱器的衝渣水側，結垢達3-5釐米，垢層堅硬，風化後變鬆散。經分析後認為，衝渣水在換熱器內結垢的成份為多種含結晶水的無機鹽，例如含結晶水的矽酸鹽。衝渣水堅硬的結晶水垢，使間壁式換熱器幾乎完全報廢。
[0007]有人試圖有過濾器過濾衝渣水，以解決衝渣水在換熱器上結水垢問題。衝渣水是多種成分的鹽鹼水，對於鹽鹼水，過濾器完全沒有用。鹽鹼水可以順利通過任何過濾器，而到了換熱器內部，遇到冷的換熱器壁面，鹽鹼水降溫，過飽和，立刻在冷壁面上結晶。
[0008]鹽鹼水溶液中，晶體形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有兩種:一種是蒸發溶劑法，它適用於溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區生產曬鹽就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法，此法適用於溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石鹼(Na2C03.10H20)、芒硝(Na2S04.10H20)等物質就從鹽湖裡析出來。衝渣水結垢，正是由於在換熱器壁面上，冷卻了鹽鹼水熱飽和溶液，產生的結晶。
[0009]在工農業和人民生活中，排放各種各樣的汙水，其中一部分是溫度為50-100°C中高溫廢水，例如衝渣水。由於中高溫廢水中含有的雜質成分複雜，若利用通常的間壁式換熱器回收熱能，換熱器間壁很快就被結垢汙染而不能正常工作。
[0010]目前，為了解決包括衝渣水在內的中高溫廢水熱能的回收問題，出現了一種直熱機，它的特點是中高溫廢水不是通過間壁換熱，而是在飽和壓力下蒸發汽化，產生的蒸汽與低溫流體進行熱交換，從而避免了中高溫廢水直接與冷流體間壁接觸，防止了因為間壁結垢，而造成換熱器失效。
[0011]但這種直熱機有一個問題，它的蒸發器產生的蒸汽向冷凝器擴散的速度較慢，因此，這種直熱機的傳熱功率較小，這種相變傳熱的傳熱係數，甚至小於板式換熱器。因此。這種直熱機的體積較大，成本較高，市場競爭力大打折扣。
[0012]包括衝渣水在內的中高溫廢水換熱器與普通換熱器工作條件有很大的區別，普通換熱器的設計方法，使用經驗，不能用於中高溫廢水換熱器。儘管普通換熱器的設計方法與製造工藝，都很成熟，但是，中高溫廢水換熱器科學設計方法，至今，還沒有很好解決。
[0013]上述有關中高溫廢水換熱器的【背景技術】，在以下專著中有詳細描述:
[0014]1、餘建祖編著，換熱器原理與設計，北京:北京航空航天大學出版社，2010。
[0015]2、(美)沙拉,塞庫利克著,程林譯，換熱器設計技術,北京:機械工業出版社，2010。
【發明內容】
[0016]為了解決各行業中高溫廢水熱能的回收問題，本發明給出一種多效直熱機，它的結構包括:蒸發器、冷凝器、蒸汽通道、底座與排水機構，蒸發器和冷凝器呈左右直立設置，中高溫廢水在蒸發器裡蒸發產生蒸汽，蒸汽通過蒸發器與冷凝器間的蒸汽通道，進入冷凝器凝結放熱，其特徵在於:
[0017](I)所說的蒸發器和冷凝器，其內部上下均分為多室，二者室數相等；
[0018](2)所說的蒸汽通道有多條，與蒸發器或冷凝器室數相等，每條蒸汽通道內部均設有風機。
[0019]所述蒸發器，它的結構包括:筒體、上封頭、下封頭、進水管、排水管、多個蒸發室、每個蒸發室一個篩板和一個出汽口 ；中高溫廢水通過上封頭進水管，進入蒸發器第一蒸發室，通過多孔的篩板形成密集向下的細水流，中高溫廢水部分蒸發，產生的蒸汽通過出汽口輸出；然後再向下進入第二蒸發室，通過篩板又形成密集向下的細水流，中高溫廢水部分蒸發，產生的蒸汽通過出汽口輸出；同樣地經過多個蒸發室後，蒸發降溫了的剩餘廢水到達下封頭，通過排水管排出。
[0020]所述冷凝器，它的結構包括:簡體、上封頭、下封頭、進水管、排水管、真空泵、多個冷凝室、每個冷凝室一個進汽口和一個篩板、每個篩板上一個通氣管；供暖回水通過上封頭進水管，進入冷凝器第一冷凝室，通過篩板形成密集向下的細水流，通過進汽口輸入的蒸汽，在密集細水流的表面凝結放熱；然後供暖回水再向下進入第二冷凝室，通過篩板又形成密集向下的細水流，通過進汽口輸入的蒸汽，在密集細水流的表面凝結放熱；同樣地流過多個冷凝室後，被加熱了的供暖回水到達下封頭，通過排水管排出；在上封頭上，設有真空泵，它通過抽氣管和各級篩板上的通氣管，連續地抽出冷凝器內的不凝氣體。
[0021]所述蒸汽通道，它的結構包括風機和蒸汽管，它是連接蒸發器的蒸發室與冷凝器的冷凝室間蒸汽傳輸通道，一個蒸發室與一個冷凝室間有一個蒸汽通道，蒸發器各室與冷凝器各室之間的蒸汽通道的連接順序相反，第一蒸發室產生的蒸汽，通過出汽口，經過風機加壓推動，通過蒸汽管，進入冷凝器的最後的一個冷凝室；蒸發器最後一個蒸發室產生的蒸汽，通過出汽口，經過風機加壓推動，通過蒸汽管，進入冷凝器的第一冷凝室；中間幾個蒸汽通道連接方法以此類推。
[0022]所述底座與排水機構，它的結構包括:底座，蒸發器排水管，蒸發器排水泵，冷凝器排水管，冷凝器排水泵；底座的高度不低於2.5米，排水泵電機轉數不高於1450轉/分鐘；蒸發器內蒸發剩餘廢水，從下部的蒸發器排水管流下，再經蒸發器排水泵排出；冷凝器內被蒸汽凝結加熱的供暖水，從下部的冷凝器排水管流下，再經冷凝器排水泵排出。
[0023]所說風機，它可以是通風機，鼓風機，或氣體壓縮機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明多效直熱機實施例結構圖；
[0025]圖2是本發明多效直熱機實施例的蒸發器結構圖；
[0026]圖3是本發明多效直熱機實施例的冷凝器結構圖；
[0027]圖4是本發明多效直熱機實施例的蒸汽通道結構圖；
[0028]圖5是本發明多效直熱機實施例的底座與排水機構圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳細描述。
[0030]圖1給出了本發明多效直熱機實施例結構圖。
[0031]本發明多效直熱機實施例結構，它包括:蒸發器100，蒸汽通道，冷凝器200和底座與排水機構等四部分。本圖1給出了多效直熱機實施例主體結構的蒸發器100，蒸汽通道和冷凝器200等三部分。
[0032]多效直熱機實施例主體結構分為左右兩大塊:左側是的蒸發器100，蒸發器100內上下分成三個蒸發室；右側是的冷凝器200，冷凝器200內上下分成三個冷凝室；蒸發器與冷凝器中間有三條蒸汽通道。
[0033]中高溫廢水通過進水管105，進入蒸發器100，通過篩板107進入第一蒸發室115，蒸發室115內的壓力低於中高溫廢水溫度對應的飽和壓力，所以，中高溫廢水進入蒸發室115後立刻部分蒸發，也稱作是閃蒸或擴容。蒸發室115內產生的蒸汽，通過蒸發室115的出汽口，經過風機310推動，通過蒸汽通道315，進入冷凝器200的第三冷凝室235。
[0034]蒸發器100的第一蒸發室115內蒸發剩餘水，經過篩板，向下進入第二蒸發室。第二蒸發室蒸發產生的蒸汽，通過第二蒸發室出汽口，經過風機推動，通過蒸汽通道，進入冷凝器200的第二冷凝室。
[0035]蒸發器100的第二蒸發室內的蒸發剩餘水，經過篩板，向下進入第三蒸發室，第三蒸發室蒸發產生的蒸汽，通過第三蒸發室出汽口，經過風機推動，通過蒸汽通道，進入冷凝器200的第一冷凝室215。
[0036]蒸發器100內，三級蒸發剩餘廢水，從下部的排水管150，經排水泵排出。
[0037]S卩，蒸發器100內，上下三級蒸發室產生的蒸汽，分別通過風機加壓，分別通過蒸汽通道，按照上下相反順序進入冷凝器200的三個冷凝室。
[0038]供暖循環水的回水從冷凝器的進水管205，進入冷凝器200。通過篩板207，進入冷凝器的第一冷凝室215。被蒸汽加熱後，再通過篩板向下進入第二冷凝室。再次被蒸汽加熱後，再通過篩板向下進入第三冷凝室235。最後，被加熱的供暖循環水從冷凝器的出水管250，經排水泵排出。
[0039]在冷凝器200的上方，有一個真空泵201。真空泵201通過抽氣管，不斷地抽出不凝氣體，主要就是中高溫廢水析出的溶解氣體，以及系統內漏入的空氣，從而可以保證蒸發器和冷凝器系統內的真空度。
[0040]蒸發器內的中高溫廢水，通過三級蒸發降溫；冷凝器內的供暖循環水，通過三級蒸汽凝結加熱。蒸發器內的中高溫廢水，與冷凝器內的供暖循環水，二者通過蒸發凝結相變，實現逆流換熱。
[0041]本發明多效直熱機實施例，本圖給出三級三效直熱機，實際上，可以是任意多級。比如5級5效，即，蒸發器有5個蒸發室，冷凝器有5個冷凝室，蒸發器與冷凝器之間有五個蒸汽通道。
[0042]圖2給出了本發明多效直熱機實施例的蒸發器結構圖。
[0043]本發明多效直熱機實施例的蒸發器，它是一個壓力容器，它的結構包括:簡體108、上封頭106、下封頭149、進水管105、第一篩板107、第一蒸發室115、第一出汽口 110、第二篩板117、第二蒸發室125、第二出汽口 120、第三篩板127、第三蒸發室135、第三出汽口130和排水管150。
[0044]中高溫廢水通過進水管105，進入蒸發器100，通過第一篩板107進入第一蒸發室115，由於第一出汽口 110外接風機的抽力作用，蒸發室115內的壓力低於中高溫廢水溫度對應的飽和壓力，所以，中高溫廢水進入蒸發室115後立刻部分蒸發，也稱作是閃蒸或擴容。第一蒸發室115內產生的蒸汽,通過第一蒸發室115的出汽口 110,經過風機推動,通過蒸汽通道，送往冷凝器。
[0045]篩板是一個多孔板，其作用有兩個:1，中高溫廢水通過篩板後，形成眾多細水條向下流淌，擴大了蒸發麵積，有利於產生蒸汽；2，篩板上表面能保持有一薄層水，對上下兩個蒸發室起到水封作用，上下兩個蒸發室中的蒸發是在不同的壓力下進行的，上下兩個蒸發室產生不同溫度的蒸汽。
[0046]蒸發器的第一蒸發室115內蒸發剩餘水，經過篩板117，向下進入第二蒸發室125，第二蒸發室125蒸發產生的蒸汽，通過第二蒸發室出汽口 120，經過風機推動，通過蒸汽通道，送往冷凝器。
[0047]蒸發器的第二蒸發室125內的蒸發剩餘水，經過篩板127，向下進入第三蒸發室135，第三蒸發室135蒸發產生的蒸汽，通過第三蒸發室的出汽口 130，經過風機推動，通過蒸汽通道，送往冷凝器。
[0048]蒸發器內，三級蒸發剩餘廢水，從下部的排水管150，經排水泵排出。
[0049]圖3給出了本發明多效直熱機實施例的冷凝器結構圖。
[0050]本發明多效直熱機實施例的冷凝器結構，它是一個壓力容器，它的結構包括:筒體208、上封頭206、下封頭249、進水管205、第一篩板207、通氣管202、第一冷凝室215、第一進汽口 210、第二篩板217、通氣管203、第二冷凝室225、第二進汽口 220、第三篩板227、通氣管204、第三冷凝室235、第三進汽口 230、排水管250。
[0051]供暖循環水的回水從冷凝器的上封頭206上的進水管205，經過第一篩板207，進入冷凝器的第一冷凝室215，被從第一進汽口 210進來的蒸汽凝結加熱後，通過篩板217，向下進入第二冷凝室225，再被從第二進汽口 220進來的蒸汽凝結加熱後，通過篩板227，向下進入第三冷凝室235，再被從第三進汽口 230進來的蒸汽凝結加熱後，從冷凝器下封頭249的出水管250，經排水泵排出。
[0052]冷凝器的篩板與蒸發器的篩板作用相似，它也是一個多孔板，其作用有兩個:1，供暖循環水通過篩板後，形成眾多細水條向下流淌，擴大了冷凝面積，有利於凝結蒸汽；2，篩板上表面能保持有一薄層水，對上下兩個冷凝室起到水封作用，上下兩個冷凝室中的蒸汽冷凝是在不同的壓力下進行的，上下兩個冷凝室產生不同溫度的供暖循環水。
[0053]在冷凝器的每層篩板上，有一個通氣管。進入冷凝器的第三冷凝室235的不凝氣體，通過篩板227上的通氣管204，向上進入第二冷凝室225 ;第二冷凝室225內的不凝氣體，通過篩板217上的通氣管203，向上進入第一冷凝室215 ;第一冷凝室215內的不凝氣體，通過篩板207上的通氣管202，向上進入上封頭206。
[0054]在冷凝器的上封頭206上方，有一個真空泵201，它通過抽氣管，不斷地抽出冷凝器內的不凝氣體，主要就是中高溫廢水在蒸發器和冷凝器中析出的溶解氣體，以及系統內漏入的空氣，排到大氣中，從而可以保證系統內的真空度，即保證蒸發器蒸發溫度，又保證冷凝器凝結傳熱。
[0055]圖4是本發明多效直熱機實施例的蒸汽通道結構圖。
[0056]本發明多效直熱機實施例的蒸汽通道的結構包括風機310和蒸汽管315，它是連接蒸發器100與冷凝器200的蒸汽傳熱通道，共有三條:蒸發器100第一蒸發室內產生的蒸汽，通過第一蒸發室的出汽口 110，經過風機310推動，通過第一蒸汽通道的蒸汽管315，進入冷凝器200的第三冷凝室的蒸汽進口 230 ;蒸發器100第二蒸發室內產生的蒸汽，通過第二蒸發室的出汽口，經過風機推動，通過第二蒸汽通道，進入冷凝器200的第二冷凝室的蒸汽進口 ；蒸發器100第三蒸發室內產生的蒸汽，通過第三蒸發室的出汽口，經過風機推動，通過第三蒸汽通道，進入冷凝器200的第一冷凝室的蒸汽進口。
[0057]風機310用於對蒸汽施壓，推動蒸汽流動，克服蒸汽流動過程的阻力，使蒸發器內產生的蒸汽快速通過蒸汽通道，進入冷凝器，以提高換熱量。風機310可以是通風機，鼓風機或氣體壓縮機，根據是否需要大幅提高蒸汽壓力或溫度，綜合考慮能耗，確定採用何種風機。
[0058]蒸汽通道的蒸汽管315的設計要考慮強度，還要考慮蒸汽流速，蒸汽流速不宜大於40米/秒。蒸汽流速過大時，除了阻力大，功耗大外，蒸發器內蒸汽進入蒸汽通道時，可能帶有大量水滴，隨著蒸汽一起進入冷凝器，使供暖循環水受到汙染。
[0059]圖5是本發明多效直熱機實施例的底座與排水機構圖。
[0060]本發明多效直熱機實施例的底座與排水機構包括:底座400，蒸發器排水管151，蒸發器排水泵152，冷凝器排水管251，冷凝器排水泵252。
[0061]蒸發器100內蒸發剩餘的飽和廢水，從下部的蒸發器排水管151流下，流到底部，由於底座400的高度差產生的靜壓力，飽和廢水壓力升高，變成不飽和水，再經電機轉數每分鐘為1450轉的蒸發器排水泵152排出，在蒸發器排水泵152內不會發生汽蝕。
[0062]冷凝器內被蒸汽凝結加熱的供暖循環水接近飽和水，從下部的冷凝器排水管251流下，流到底部，由於底座400的高度差產生的靜壓力，排水壓力升高，變成不飽和水，再經電機轉數每分鐘為1450轉的冷凝器排水泵252排出，在冷凝器排水泵252內不會發生汽蝕。
[0063]為防止蒸發器和冷凝器排水時，在排水泵內發生汽蝕，影響正常排水，底座400的高度不能低於2.5米，蒸發器和冷凝器排水泵電機轉數不能高於1450轉/分鐘。
【權利要求】
1.一種多效直熱機，它的結構包括:蒸發器、冷凝器、蒸汽通道、底座與排水機構，蒸發器和冷凝器呈左右直立設置，中高溫廢水在蒸發器裡蒸發產生蒸汽，蒸汽通過蒸發器與冷凝器間的蒸汽通道，進入冷凝器凝結放熱，其特徵在於: (1)所說的蒸發器和冷凝器，其內部上下均分為多室，二者室數相等； (2)所說的蒸汽通道有多條，與蒸發器或冷凝器室數相等，每條蒸汽通道內部均設有風機。
2.按照權利要求1所述的多效直熱機，其特徵在於:所述蒸發器，它的結構包括:筒體、上封頭、下封頭、進水管、排水管、多個蒸發室、每個蒸發室一個篩板和一個出汽口 ；中高溫廢水通過上封頭進水管，進入蒸發器第一蒸發室，通過多孔的篩板形成密集向下的細水流，中高溫廢水部分蒸發，產生的蒸汽通過出汽口輸出；然後再向下進入第二蒸發室，通過篩板又形成密集向下的細水流，中高溫廢水部分蒸發，產生的蒸汽通過出汽口輸出；同樣地經過多個蒸發室後，蒸發降溫了的剩餘廢水到達下封頭，通過排水管排出。
3.按照權利要求1所述的多效直熱機，其特徵在於:所述冷凝器，它的結構包括:簡體、上封頭、下封頭、進水管、排水管、真空泵、多個冷凝室、每個冷凝室一個進汽口和一個篩板、每個篩板上一個通氣管；供暖回水通過上封頭進水管，進入冷凝器第一冷凝室，通過篩板形成密集向下的細水流，通過進汽口輸入的蒸汽，在密集細水流的表面凝結放熱；然後供暖回水再向下進入第二冷凝室，通過篩板又形成密集向下的細水流，通過進汽口輸入的蒸汽，在密集細水流的表面凝結放熱；同樣地流過多個冷凝室後，被加熱了的供暖回水到達下封頭，通過排水管排出；在上封頭上，設有真空泵，它通過抽氣管和各級篩板上的通氣管，連續地抽出冷凝器內的不凝氣體。
4.按照權利要求1所述的多效直熱機，其特徵在於:所述蒸汽通道，它的結構包括風機和蒸汽管，它是連接蒸發器的蒸發室與冷凝器的冷凝室間蒸汽傳輸通道，一個蒸發室與一個冷凝室間有一個蒸汽通道，蒸發器各室與冷凝器各室之間的蒸汽通道的連接順序相反，第一蒸發室產生的蒸汽，通過出汽口，經過風機加壓推動，通過蒸汽管，進入冷凝器的最後的一個冷凝室；蒸發器最後一個蒸發室產生的蒸汽，通過出汽口，經過風機加壓推動，通過蒸汽管，進入冷凝器的第一冷凝室；中間幾個蒸汽通道連接方法以此類推。
5.按照權利要求1所述的多效直熱機，其特徵在於:所述底座與排水機構，它的結構包括:底座，蒸發器排水管，蒸發器排水泵，冷凝器排水管，冷凝器排水泵；底座的高度不低於2.5米，排水泵電機轉數不高於1450轉/分鐘；蒸發器內蒸發剩餘廢水，從下部的蒸發器排水管流下，再經蒸發器排水泵排出；冷凝器內被蒸汽凝結加熱的供暖水，從下部的冷凝器排水管流下，再經冷凝器排水泵排出。
【文檔編號】F28F17/00GK104515408SQ201310488718
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年10月1日 優先權日:2013年10月1日
【發明者】李偉, 李金峰, 尚德敏 申請人:黑龍江省金永科技開發有限公司