CN103523841B - 高温高压废水热量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压废水热量回收装置，包括承压外壳、闪蒸区、间接换热区、直接换热区和分离区五部分；集闪蒸、换热、分离于一体，体积小，节约占地面积，省去设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了工艺流程和生产操作程序；通过换热内件A和换热内件B的设置，在设备内同时进行了间接换热和直接换热，有效提高了废水中热量的回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及废水热量回收装置，特别涉及用于高温高压废水的热量回收装置。
背景技术
随着现代化工业的迅猛发展，各种废水的排放量逐年增加，如何将废水进行有效利用，成为各界人士所关心解决的问题，其中煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题，受到广泛重视。
煤气化废水中除含有大量酚、氰化物、油、氨氮等有毒、有害物质外，一般还具有高温高压的特点，因此在处理前，需要对其进行热量回收，实现能量的有效利用，节约能源。
现有回收煤气化废水热量的方法主要可以归纳为两种，一种是通过设置一个或多个闪蒸罐，按照蒸汽压力等级进行逐级闪蒸，闪蒸蒸汽供换热设备使用，从而减少蒸汽管网的蒸汽需求量；另一种是通过换热设备，直接将煤气化废水对需要加热的工艺介质进行加热，实现热量的回收。
这两种方法中，第一种方法工艺流程长，操作复杂，随闪蒸蒸汽同时解析出来的有害气体处理困难，并且由于设置了多个闪蒸罐的缘故，需要的占地面积也较大；而对于第二种方法，只能进行间接换热，废水中的热量并未得到充分利用。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出一种高温高压废水热量回收装置。
为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：
高温高压废水热量回收装置，包括：内部带有密封容纳腔的承压外壳体和由下至上依次设置于承压外壳体内容纳腔中的闪蒸区、间接换热区、气体分布器、直接换热区和分离区；闪蒸区位于承压外壳体内容纳腔底部；承压外壳体顶端设置有不凝气出口，底端设置有排液口；承压外壳体底部为锥状，且锥尖方向向下；排液口设置于承压外壳体底部锥尖处；
承压外壳体上且位于闪蒸区气相空间设置有用于废水进入承压外壳体内容纳腔中的废水入口；
间接换热区位于废水入口上方；
间接换热区包括：固定于承压外壳体内部的换热内件A，用于冷工艺介质进入的第一进入口和用于冷工艺介质排出的第一排出口；换热内件A为单管程的管式换热器或板式换热器；
第一进入口与第一排出口分别位于间接换热区两个相对侧面的上部和下部，第一进入口与第一排出口分别与换热内件A内的两个端口连通；
气体分布器固定于承压外壳体内，且位于间接换热区上方；
直接换热区位于气体分布器上方；
直接换热区包括：固定于承压外壳体内部的换热内件B，用于冷工艺介质进入的第二进入口和用于冷工艺介质排出的液体出口；换热内件B为塔板结构或者填料结构；（塔板：复合斜孔塔板、导向筛板塔板、浮阀塔板、泡罩塔板、组合塔板、立体传质塔板(vsi)95型塔板、喷射浮动塔、舌型塔板、多降液塔板、气液分布器、防堵型气液分布器、液体收集器、除沫器、过滤器、浮阀、泡罩、各种紧固件、钢板网；填料可使用散堆填料或规整填料，其中散堆填料：各种规格型号的陶瓷、塑料、金属,拉西环、鲍尔环、矩鞍环、阶梯环等新型填料，规整填料：各种材质、规格型号的丝网填料、孔板波纹填料、复合填料、防堵型组合规整填料、格利希格栅填料、蜂窝填料。）换热内件B可单一使用上述塔板或填料的一种结构，或者采用其中几种的组合装配结构。
第二进入口位于换热内件B上方；液体出口位于换热内件B下方的气体分布器上；
分离区位于第二进入口上方，且分离区由固定在承压外壳体内壁上的分离内件构成，分离内件单独采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管结构，或者采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管的组合装配结构；
采用上述技术方案的本发明，高温高压废水自废水入口进入承压外壳的内部，在闪蒸区内发生闪蒸，闪蒸后的液体自承压外壳体底部的排液口排出，去后续装置进行废水处理后回收利用，闪蒸出的气体则向上进入间接换热区（气体中包含装置设定压力下的饱和蒸汽和废水中所溶解的不凝气）；
间接换热区包括：固定于承压外壳体内部的换热内件A，用于冷工艺介质进入的第一进入口和用于冷工艺介质排出的第一排出口；换热内件A为单管程的管式换热器或板式换热器；第一进入口与第一排出口分别位于间接换热区两个相对侧面的上部和下部，第一进入口与第一排出口分别与换热内件A内的两个端口连通；
间接换热区位于承压外壳的中下部，闪蒸区之上，由固定于承压外壳体内部的换热内件A，用于冷工艺介质进入的第一进入口和用于冷工艺介质排出的第一排出口构成；换热内件A可以为管式结构或板式结构，其作用相当于单管程的管式换热器或板式换热器；闪蒸出的气体走管程，需要加热的工艺介质（冷工艺介质）走壳程，两者在换热内件A中进行间接换热；
闪蒸气体在加热工艺介质的过程中，部分蒸汽冷凝为液滴，沿换热内件A回流到闪蒸区，随闪蒸后的液体一同自排液口排出，未冷凝的气体继续向上流动，经过设置在换热内件A上部的气体分布器（主要用于使气体实现均匀分布），进入直接换热区，气体分布器固定在承压外壳体内壁上；
直接换热区位于气体分布器上方；
直接换热区包括：固定于承压外壳体内部的换热内件B，用于冷工艺介质进入的第二进入口和用于冷工艺介质排出的液体出口；换热内件B为塔板结构或者填料结构；
直接换热区位于承压外壳的中上部，气体分布器上方，由固定在承压外壳体内壁上的换热内件B构成，换热内件B可以为塔板结构或者填料结构；另一股需要加热的工艺介质（冷工艺介质），自换热内件B上部的液体入口进入设备，与闪蒸气体在换热内件B上通过直接接触进行换热；此过程中，闪蒸气体中的蒸汽基本上全部被工艺介质冷凝为凝液，随同加热后的工艺介质一起，自气体分布器上部的液体出口流出，供下游工序使用；闪蒸气体中的不凝气则夹带着少量液滴向上进入分离区；
分离区位于承压外壳的上部，直接换热区之上，由固定在承压外壳内壁上的分离内件构成，具有气液分离作用的分离器内件均可作为分离内件使用，如叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管等或者为叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管的组合结构，不凝气在分离内件上经过气液分离后，气体中所夹带的液滴下落到直接换热区，随直接换热区中的工艺介质流出设备，不凝气则通过承压外壳顶部的气体出口排出设备。
相对于以往技术，本发明具有以下优点：
1.集闪蒸、换热、分离于一体，体积小，节约占地面积，省去设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了工艺流程和生产操作程序。
2.通过换热内件A和换热内件B的设置，在设备内同时进行了间接换热和直接换热，有效提高了废水中热量的回收利用率。
3.不凝气在排出装置前，在分离区进行了水汽分离，不凝气中的水汽比较低，可以有效简化下游工艺处理不凝气的流程。
4.废水中含有固体杂质时，固体杂质可以在闪蒸区通过沉降分离的方式，随闪蒸后的液体一同排出设备，因此本装置同样可以用来回收含固体杂质的高温高压废水的热量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
本发明共1幅附图,其中：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、废水入口，2、承压外壳体，3、闪蒸区，4、排液口，5、第一进入口，6、间接换热区，7、液体出口，8、气体分布器，9、直接换热区，10、第二进入口，11、不凝气出口，12、分离区，13、换热内件A，14、第一排出口，15、换热内件B，16、分离内件。
具体实施方式
如图1所示的高温高压废水热量回收装置，包括：内部带有密封容纳腔的承压外壳体2和由下至上依次设置于承压外壳体2内容纳腔中的闪蒸区3、间接换热区6、气体分布器8、直接换热区9和分离区12；闪蒸区3位于承压外壳体2内容纳腔底部；承压外壳体2顶端设置有不凝气出口11，底端设置有排液口4；承压外壳体2底部为锥状，且锥尖方向向下；排液口4设置于承压外壳体2底部锥尖处；
承压外壳体2上且位于闪蒸区3气相空间设置有用于废水进入承压外壳体2内容纳腔中的废水入口1；
间接换热区6位于废水入口1上方；
间接换热区6包括：固定于承压外壳体2内部的换热内件A13，用于冷工艺介质进入的第一进入口5和用于冷工艺介质排出的第一排出口14；换热内件A13为单管程的管式换热器或板式换热器；
第一进入口5与第一排出口14分别位于间接换热区6两个相对侧面的上部和下部，第一进入口5与第一排出口14分别与换热内件A13内的两个端口连通；
气体分布器8固定于承压外壳体2内，且位于间接换热区6上方；
直接换热区9位于气体分布器8上方；
直接换热区9包括：固定于承压外壳体2内部的换热内件B15，用于冷工艺介质进入的第二进入口10和用于冷工艺介质排出的液体出口7；换热内件B15为塔板结构或者填料结构；
第二进入口10位于换热内件B15上方；液体出口7位于换热内件B15下方的气体分布器8上；
分离区12位于第二进入口10上方，且分离区12由固定在承压外壳体2内壁上的分离内件16构成，分离内件16单独采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管结构，或者采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管的组合装配结构；
采用上述技术方案的本发明，高温高压废水自废水入口1进入承压外壳2的内部，在闪蒸区3内发生闪蒸，闪蒸后的液体自承压外壳体2底部的排液口4排出，去后续装置进行废水处理后回收利用，闪蒸出的气体则向上进入间接换热区6（气体中包含装置设定压力下的饱和蒸汽和废水中所溶解的不凝气）；
间接换热区6包括：固定于承压外壳体2内部的换热内件A13，用于冷工艺介质进入的第一进入口5和用于冷工艺介质排出的第一排出口14；换热内件A13为单管程的管式换热器或板式换热器；第一进入口5与第一排出口14分别位于间接换热区6两个相对侧面的上部和下部，第一进入口5与第一排出口14分别与换热内件A13内的两个端口连通；
间接换热区6位于承压外壳2的中下部，闪蒸区3之上，由固定于承压外壳体2内部的换热内件A13，用于冷工艺介质进入的第一进入口5和用于冷工艺介质排出的第一排出口14构成；换热内件A13可以为管式结构或板式结构，其作用相当于单管程的管式换热器或板式换热器；闪蒸出的气体走管程，需要加热的工艺介质（冷工艺介质）走壳程，两者在换热内件A13中进行间接换热；
闪蒸气体在加热工艺介质的过程中，部分蒸汽冷凝为液滴，沿换热内件A13回流到闪蒸区3，随闪蒸后的液体一同自排液口4排出，未冷凝的气体继续向上流动，经过设置在换热内件A13上部的气体分布器8（主要用于使气体实现均匀分布），进入直接换热区9，气体分布器8固定在承压外壳体2内壁上；
直接换热区9位于气体分布器8上方；
直接换热区9包括：固定于承压外壳体2内部的换热内件B15，用于冷工艺介质进入的第二进入口10和用于冷工艺介质排出的液体出口7；换热内件B15为塔板结构或者填料结构；
直接换热区9位于承压外壳2的中上部，气体分布器8上方，由固定在承压外壳体2内壁上的换热内件B15构成，换热内件B15可以为塔板结构或者填料结构；另一股需要加热的工艺介质（冷工艺介质），自换热内件B15上部的液体入口10进入设备，与闪蒸气体在换热内件B15上通过直接接触进行换热；此过程中，闪蒸气体中的蒸汽基本上全部被工艺介质冷凝为凝液，随同加热后的工艺介质一起，自气体分布器8上部的液体出口7流出，供下游工序使用；闪蒸气体中的不凝气则夹带着少量液滴向上进入分离区12；
分离区12位于承压外壳2的上部，直接换热区9之上，由固定在承压外壳2内壁上的分离内件构成，具有气液分离作用的分离器内件均可作为分离内件使用，如叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管等或者为叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管的组合结构，不凝气在分离内件上经过气液分离后，气体中所夹带的液滴下落到直接换热区9，随直接换热区9中的工艺介质流出设备，不凝气则通过承压外壳2顶部的气体出口11排出设备。
相对于以往技术，本发明具有以下优点：
1.集闪蒸、换热、分离于一体，体积小，节约占地面积，省去设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了工艺流程和生产操作程序。
2.通过换热内件A和换热内件B的设置，在设备内同时进行了间接换热和直接换热，有效提高了废水中热量的回收利用率。
3.不凝气在排出装置前，在分离区进行了水汽分离，不凝气中的水汽比较低，可以有效简化下游工艺处理不凝气的流程。
4.废水中含有固体杂质时，固体杂质可以在闪蒸区通过沉降分离的方式，随闪蒸后的液体一同排出设备，因此本装置同样可以用来回收含固体杂质的高温高压废水的热量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上诉揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.高温高压废水热量回收装置，其特征在于：包括，内部带有密封容纳腔的承压外壳体（2）和由下至上依次设置于承压外壳体（2）内容纳腔中的闪蒸区（3）、间接换热区（6）、气体分布器（8）、直接换热区（9）和分离区（12）；所述闪蒸区（3）位于承压外壳体（2）内容纳腔底部；所述承压外壳体（2）顶端设置有不凝气出口（11），底端设置有排液口（4）；
所述承压外壳体（2）上且位于闪蒸区（3）气相空间设置有用于废水进入承压外壳体（2）内容纳腔中的废水入口（1）；
所述间接换热区（6）位于废水入口（1）上方；
所述间接换热区（6）包括：固定于承压外壳体（2）内部的换热内件A（13），用于冷工艺介质进入的第一进入口（5）和用于冷工艺介质排出的第一排出口（14）；所述换热内件A（13）为单管程的管式换热器或板式换热器；
所述第一进入口（5）与第一排出口（14）分别位于间接换热区（6）两个相对侧面的上部和下部，第一进入口（5）与第一排出口（14）分别与换热内件A（13）内的两个端口连通；
所述气体分布器（8）固定于承压外壳体（2）内，且位于间接换热区（6）上方；
所述直接换热区（9）位于气体分布器（8）上方；
所述直接换热区（9）包括：固定于承压外壳体（2）内部的换热内件B（15），用于冷工艺介质进入的第二进入口（10）和用于冷工艺介质排出的液体出口（7）；所述换热内件B（15）为塔板结构或者填料结构；所述第二进入口（10）位于换热内件B（15）上方；所述液体出口（7）位于换热内件B（15）下方的气体分布器（8）上；
所述分离区（12）位于第二进入口（10）上方，且所述分离区（12）由固定在承压外壳体（2）内壁上的分离内件（16）构成。
2.根据权利要求1所述的高温高压废水热量回收装置，其特征在于：所述承压外壳体（2）底部为锥状，且锥尖方向向下；所述排液口（4）设置于承压外壳体（2）底部锥尖处。
3.根据权利要求1所述的高温高压废水热量回收装置，其特征在于：所述分离内件（16）单独采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管结构，或者采用叶片、折板、折流板、丝网、旋流板、旋流管的组合装配结构。
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