CN101864332B - 脱水器 - Google Patents

Abstract

本发明脱水器，包括脱水器壳体、冷却器，所述脱水器壳体上设置有进气口、出气口和排水口；所述冷却器包括水槽和冷却盘管，所述与水槽连通的冷却水盘管位于所述脱水器壳体内的气室内。本发明脱水器，具有脱水效率高，系统结构简单，投资费用和维护费用低等特点。

Description

脱水器

技术领域

本发明涉及一种脱水装置。

背景技术

在国家的大力扶植下，农村建设了很多产生绿色能源的沼气站，将农村的秸秆、畜禽粪便转化成沼气供农民使用，变废为宝，利国利民。沼气站在运行期间，产生的沼气中带有大量的水蒸气，水蒸气会腐蚀管道，同时会影响脱硫效果，在脱硫过程中也会产生水份，因此，在脱硫前后，加设脱水器脱除沼气中的水份是非常必要的，这样可以保证脱硫设备的安全及沼气站的正常运行。所以，脱水器是沼气站内的关键设备之一。

目前沼气站脱水器主要有以下两种：

(1)在比较小的沼气站(每天产沼气小于10000立方米)，一般采用重力法脱水，即通过脱水器进口端管径变小，提高气体流速，高速气流沿脱水器切线方向进入脱水器，在脱水器内夹带有液态水滴的气流在脱水器内旋转流动，高速旋转的气流在脱水器内形成较大离心力，使较重的水滴撞击到脱水器内壁上凝结成大水滴，在重力作用下沿内壁流到脱水器底部，达到沼气脱水的效果。这种脱水器有一个前提条件是沼气内的水份进入脱水器之前，首先应形成水雾，足够大的水滴才会产生足够离心力。而饱和水蒸汽凝结成水雾的前提条件是要被冷却使其温度低于露点温度，但大部分小型沼气站由于设备投资的原因无冷却设施，不具备形成水雾的条件，因此，在这种小型沼气站利用重力法脱水的效果不好。

(2)在比较大的沼气站(每天产沼气大于10000立方)，一般采用冷分离法脱水，即对通过脱水器内的沼气进行降温，将沼气内的水份蒸发热带走，使气态水分子蒸气凝结成水滴，起到脱水的作用。这种方法脱水率高，但采用成套的冷却设备及其冷却介质循环动力设备使沼气站结构复杂，一次性投资大，平时用电量也较大，维护费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱水效率高，系统结构简单，投资费用和维护费用低的脱水器。

本发明通过以下技术方案实现：

一种脱水器，包括脱水器壳体、冷却器，所述脱水器壳体上设置有进气口、出气口和排水口；所述冷却器包括水槽和与水槽连通的换热盘管，所述换热盘管位于所述脱水器壳体内的气室内。

换热盘管可以为不锈钢管或铜管，换热盘管管径大时冷却液的阻力小，水流性能好，但相对换热面积小；管径小时相对换热面积大，但冷却液的阻力大，水流性能差。因此，应根据以上两方面情况综合来选择换热盘管的管径和长度，换热盘管管径一般为8-12mm为宜。

在所述脱水器壳体内位于换热盘管与脱水器壳体内壁之间的空隙内填充有金属丝，金属丝可以为不锈钢丝。不锈钢丝是热的良导体，它的传热性能好，不锈钢丝缠绕在换热盘管上，增大了换热盘管的换热面积，与沼气的接触面积大，以利于在沼气中吸收更多的热量，能提高换热效果，采用不锈钢，防止因生锈而堵塞脱水器壳体。另外不锈钢丝的扰流作用也利于沼气的传质和传热，和气流中水液滴的析出和凝结，实现气液分离。

所述水槽位于所述脱水器壳体顶部，所述换热盘管的出水口和进水口位于水槽内，且出水口的位置高于进水口的位置，由于水的温度度越高相对密度越小，利用出入水口的高度差，和水槽内蓄的水上下部的温度差导致的密度差，可以在没有驱动装置的情况下实现水经过换热盘管自循环，以减少设备费用运行费用。

水槽外壳位于液位以上的位置设置有进风口，所述水槽内靠近槽壁处还装有吸水网，吸水网向上延伸到进风口处，通过进风口的气流通过吸水网时，可以将吸水网内通过毛细现象吸附的水以气态形式带走，利用水汽化时吸收的潜热来实现水槽内水的冷却。

所述吸水网由支撑板和吸水材料连接而成，在所述支撑板位于水槽液面以上的部分设置有孔；所述吸水材料为植物纤维编织制成的网。支撑板可以为聚氯乙烯板，厚度为3mm，支撑板上的孔的孔径为5mm，这些孔使得吸水网有吸水能力的同时有通风能力。所述吸水材料可以为粗制竹、木、麻纤维等植物纤维编织制成的网，厚度为30mm，网眼为5mm。

水槽顶部有蒸发孔，所述蒸发孔处安装有驱动水槽内空气向外流动的风扇。风扇的目的是增大冷却器的通风量，带走水槽内的水蒸汽。通过风扇强制排风，在水槽内产生负气压，外面的空气通过进风口进入，强化吸水网内水的蒸发，从而达到对冷却液进行冷却的目的。

所述脱水器还包括密闭的补水瓶，补水瓶位于所述水槽上方，可以自动补水。接于补水瓶下部的出水连通管的出水口向下延伸到所述水槽液面位置，补水瓶出口设置有出水阀。

所述补水瓶上部设置有进水口和进水阀。

所述的补水瓶还包括一个喇叭口，所述进水阀安装在喇叭口和进水口之间。

补水瓶是带有两个阀门的密闭水瓶，只打开出水口瓶体内能够保持真空状态，瓶体最好为透明的塑料水瓶或是玻璃水瓶，以方便观察水量的多少。当补水瓶与冷却器连接时，关闭进水阀打开出水阀，向冷却器内补充水，在水瓶内有水的情况下，补水瓶可以使冷却器内的水位保持不变。当补水瓶位于脱水器壳体的下方时，打开进水阀关闭出水阀，收集来自于脱水器壳体底部的冷却水。设立喇叭口的目的是在收集冷却水时会比较方便。

在初步运用脱水器时，冷却液最好用纯净水，纯净水易蒸发，这样能带走更多的热量。当沼气站运行一段时间后，补水瓶中收集的从脱水器壳体内流下来的冷却水也可作为冷却液使用。

所述脱水器壳体的排水口位于脱水器壳体底部，排水口装有排水阀和疏水器，冷却水通过疏水器从脱水器壳体的底部自动排出。

本发明脱水器的脱水器壳体和冷却器之间通过换热盘管连接起来，带有水蒸气的沼气进入脱水器壳体，经过热交换被冷却，使气态水冷凝成液态水滴在重力作用下实现与沼气的分离，脱水之后的沼气通过出气口排出，冷却水通过疏水器从脱水器壳体的底部排出，水蒸气潜热利用换热盘管换到冷却器内的冷却液——水中，又通过吸水网将热散发掉，从而达到了循环脱水的目的。本发明脱水器，具有脱水效率高，系统结构简单，投资费用和维护费用低等特点。这种脱水器除可用于沼气脱水外，也可用于其它气体脱水领域。

附图说明

图1为本发明脱水器的结构示意图；

图中：1-脱水器壳体，2-冷却器，3-进气口，4-出气口，5-排水口，6-水槽，7-换热盘管，8-不锈钢丝，9-进水口，10-出水口，11-进风口，12-吸水网，13-风扇，14-补水瓶，15-进水口，16-进水阀，17-喇叭口，18-连通管，19-出水阀，20-排水阀，21-疏水阀，22-水槽液面位置。

具体实施方式

下方通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。

如说明书附图1所示，是本发明的一种脱水器，包括脱水器壳体1、冷却器2，脱水器壳体1上设置有进气口3、出气口4和排水口5；冷却器2包括盛冷却液-水和通过蒸发冷却的水槽6和与水槽连通的换热盘管7，换热盘管7位于脱水器壳体1内的气室内，以使沼气在气室内被冷却降温，使水由气态凝结为液态水。

在脱水器壳体1内位于换热盘管7与脱水器壳体1内壁之间的空隙内填充有金属丝，金属丝为不锈钢丝8。不锈钢丝8缠绕在换热盘管7上，以利于冷却盘管内水与沼气的换热，和有利于使小水滴在不锈钢网上凝结成大水滴，在重力作用下与沼气分离。

水槽6位于脱水器壳体1顶部，换热盘管7的出水口10和进水口9位于水槽6内，且出水口10的位置高于进水口9的位置。由于经过换热盘管7吸收热量后的水温度高于吸热前，所以换热盘管内吸热后的水的密度小于吸热前(即左侧盘管内水的密度小于右侧竖直管段内水的密度)，水槽6内上部水的温度高于下部，同样上部密度小，在密度差的作用下冷却水会通过换热盘管在水槽和换热盘管之间进行循环，不需要泵等强制循环设备。

水槽6位于液位以上的外壳的上端位置设置有进风口11，进风口可以为百叶格栅，水槽6内靠近槽壁处还装有吸水网12，吸水网12向上延伸到进风口11处，风从进风口进入时经过吸水网，以强化吸水网吸附的液态水的汽化蒸发，可以自动带走水槽6内的热蒸汽，通过水的蒸发带走从沼气交换来的热量，实现作为换热介质的冷却水在水槽内的冷却。

蒸发孔位于水槽6顶部，蒸发孔内安装有驱动水槽6内空气向外流动的风扇13。风扇13的目的是增大冷却器2的通风量，通过强制通风带走水槽6内的水蒸汽。通过风扇13强制排风，在水槽6内产生负气压，外面的空气进入冷却吸水网12，从而达到强化对冷却液进行冷却的目的。

脱水器还包括密闭的补水瓶14，补水瓶14位于水槽6上方，可以自动补水。接于补水瓶14下部的出水连通管18的出水口向下延伸到水槽液面位置22，补水瓶14出口设置有出水阀19。补水瓶14上部设置有进水口15和进水阀16。补水瓶14还包括一个喇叭口17，进水阀16安装在喇叭口17和进水口15之间。使用时关闭进水阀16打开出水阀19，当水槽内液位随水的蒸发下降低于出水连通管18出水口时，空气可由出水连通管18进入补水瓶内使其真空度降低，其内位气压差小于液柱压力时水会从出水连通管18向水槽6内补水，同时补水瓶14内真空度又增大，当水槽6的水位回复到正常设计水位使出水连通管18出水口被水封住时，空气不能进入补水瓶内，补水瓶内、外气压差与液柱压力平衡，自动停止向水槽补水。补水过程不需要额外采用控制装置进行控制。

脱水器壳体1的排水口5位于脱水器壳体1底部，排水口5装有排水阀20和疏水器21，冷却水通过疏水器21从脱水器壳体1的底部自动排出。排出的液态水可以通过补水瓶上的进水口15、进水阀16和喇叭口17被收集到补水瓶中，以作为冷却介质用于水槽补水。

本发明脱水器的脱水器壳体和冷却器之间通过换热盘管连接起来，带有水蒸气的沼气进入脱水器壳体，经过热交换使沼气降温，温度低于沼气中水的露点温度时，水凝结为水滴，从沼气中脱出，实现沼气脱水之后的沼气通过出气口排出，冷却水通过疏水器从脱水器壳体的底部排出，水蒸气热利用换热盘管换到冷却器内的冷却液中，又通过吸水网将热散发掉，从而达到了循环脱水的目的。

Claims (8)

1.一种脱水器，包括脱水器壳体、冷却器，所述脱水器壳体上设置有进气口、出气口和排水口；其特征在于：所述冷却器包括水槽和与水槽连通的换热盘管，所述水槽位于所述脱水器壳体顶部，所述换热盘管位于所述脱水器壳体内的气室内，所述换热盘管的出水口和进水口位于水槽内，且出水口的位置高于进水口的位置，在水槽外壳位于液位以上的位置设置有进风口，所述水槽内靠近槽壁处还装有吸水网，吸水网向上延伸到所述进风口处，所述水槽顶部有蒸发孔。

2.如权利要求1所述的脱水器，其特征在于：在所述脱水器壳体内位于所述换热盘管与脱水器壳体内壁之间的空隙内填充有金属丝。

3.如权利要求1或2所述的脱水器，其特征在于：所述吸水网由支撑板和吸水材料复合成，所述支撑板位于冷却液面以上的部分设置有孔；所述吸水材料为植物纤维编织制成的网。

4.如权利要求1或2所述的脱水器，其特征在于：所述蒸发孔处安装有驱动水槽内空气向外流动的风扇。

5.如权利要求1或2所述的脱水器，其特征在于：还包括密闭的补水瓶，补水瓶位于所述水槽上方，接于补水瓶下部的出水连通管的出水口向下延伸到所述水槽液面位置，补水瓶出口设置有出水阀。

6.如权利要求5所述的脱水器，其特征在于：所述补水瓶上部设置有进水口和进水阀。

7.如权利要求6所述的脱水器，其特征在于：所述的补水瓶还包括一个喇叭口，所述进水阀安装在喇叭口和进水口之间。

8.如权利要求1或2所述的脱水器，其特征在于：所述脱水器壳体的排水口位于脱水器壳体底部，排水口装有排水阀和疏水器。

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