CN103743085B - 一种蒸煮废汽余热回收系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸煮废汽余热回收系统及其应用，包括净化分离单元、换热单元和收集单元；所述的净化分离单元包括旋风分离器、渣槽、第一水泵、净化吸收器、微滤机和水箱；所述的换热单元包括第一换热器、第二水泵、第二换热器和第三换热器，所述的收集单元包括污热水罐、第三水泵和清热水罐。本发明采用多级除尘、净化吸收、过滤除渣和换热对蒸煮废汽的余热进行回收，热量回收率高，热量回收率可达87%以上，而且操作简单；适应范围广，不仅适应于制浆的蒸煮废汽的余热回收，也适应于其他一切产生废蒸汽的工业行业，其最终收集的清洁热水，具有普遍的实用性。

Description

一种蒸煮废汽余热回收系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种蒸煮废汽余热回收系统及其应用，属于热量回收设备的技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的不断增长，能源问题、生态环境问题日趋严峻，加快产业结构调整转变经济发展方式，建立符合可持续发展战略要求的资源节约型的国民经济体系，成为我国现代化建设中必须实施的战略。“十一五”以来，我国大力推进节能减排，发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会，为节能环保产业发展创造了巨大需求空间。加快发展节能环保产业，是调整经济结构、转变经济发展方式的内在要求，是推动节能减排，发展绿色经济和循环经济，积极应对气候变化，抢占未来竞争制高点的战略选择。

造纸、化纤企业制浆工段中，蒸煮结束后，无论是将蒸球内余汽排空卸压或是全压喷放放料，都有大量废汽排入空气中，特别是废汽中所含的甲硫醇、甲硫醚、硫化氢等气体对人体的中枢神经系统有着强烈刺激，严重危害人民的身体健康和生产、生活，同时废汽中含有小纤维等杂质，不但造成环境污染，同时浪费了大量能源。进入“十二五”,我国正大力推进绿色、低碳、循环经济。目前，制浆企业蒸煮工段中，如何回收蒸煮完成后的剩余废汽，一直困扰着众多企业。由于蒸煮废汽中含有小纤维、甲硫醇、硫化氢等杂质，如果直接排掉，既浪费大量能源，又严重污染环境，蒸煮废汽的回收再利用必须尽快解决。

造纸、化纤行业的蒸煮废汽，由于压力高、杂质多且含有有毒气体，生产中很难回收，因而放料时余汽绝大部分排到空中。部分企业将废汽直接排到开口水罐中，废汽也只有很少回收，能量回收率不到20%，且也只是将清水变成了污热水，用途很少，只能作配碱用一部分，大部分只能排掉。

中国专利文献CN103114484A（申请号：201210597213.8）公开了一种蒸球余热回收及综合利用方法，将各蒸球的大放汽管路与进蒸汽管路联通，增加控制阀门；将蒸球大放汽初期的蒸汽直接转注到下一个蒸球中，待两球压力达到平衡后再对外排出；排出的废气经过旋风分离器，排出其中所含杂质，同时将废气在旋风分离器内进一步降压缓冲后，进入换热器，与水交换热量后排空；换热后的热水通过管道进入锅炉，进入采暖、用水装置。但是，该方法旋风分离器并没有换热的功能且没有专门盛废渣的渣槽，也没有微滤设备且换热器的排列不佳，导致余热回收效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种蒸煮废汽余热回收系统及其应用。

本发明的技术方案如下：

一种蒸煮废汽余热回收系统，包括净化分离单元、换热单元和收集单元；所述的净化分离单元包括旋风分离器、渣槽、第一水泵、净化吸收器、微滤机和水箱；

所述的旋风分离器包括旋风分离器本体和分离器夹套，所述的旋风分离器本体设置有分离器入口、分离器气体出口和分离器出口，所述的分离器夹套设置有分离器液体出口和分离器液体入口；

所述的净化吸收器包括吸收器本体和吸收器夹套，所述的吸收器本体设置有吸收器气体入口、吸收器气体出口、吸收器第二液体入口、吸收器液体出口和吸收器第一液体入口，所述的吸收器夹套设置有吸收器夹套入口和吸收器夹套出口；

所述的换热单元包括第一换热器、第二水泵、第二换热器和第三换热器，所述的收集单元包括污热水罐、第三水泵和清热水罐；

所述的分离器气体出口与所述的吸收器气体入口连接，所述的分离器液体入口与吸收器夹套出口连接，所述的分离器出口与渣槽的入口连接，所述的渣槽的出口通过第一水泵与吸收器第一液体入口连接，所述的吸收器气体出口与第一换热器的蒸汽入口连接，所述的吸收器第二液体入口通过第三水泵与污热水罐连接，所述的吸收器夹套入口与第二换热器的液体出口连接，所述的吸收器液体出口与微滤机的入口连接，所述的微滤机的液体出口与水箱的入口连接，所述的水箱的出口通过第二水泵与第二换热器的蒸汽入口连接，所述的第二换热器的蒸汽出口与污热水罐连接，所述的第二换热器的液体入口与第一换热器的液体出口连接，所述的第一换热器的蒸汽出口与第三换热器的蒸汽入口连接，所述的第一换热器液体入口与第三换热器的液体出口连接，所述的分离器液体出口与清热水罐的入口连接。

根据本发明，优选的，所述的分离器入口设置有直形管，所述的直形管的一端连通设置有半圆管，所述的半圆管与旋风分离器相切连通；更优选的，所述的直形管的长度为直形管直径的6-8倍。所述的废汽通过直形管进入到旋风分离器中，在半圆管中形成旋风，防止了固体杂质聚集在弯头外侧再进入旋风分离器，避免了气体中的固体杂质在气流中分配不均的缺陷。

根据本发明，优选的，所述的旋风分离器的底部为30~50°圆锥体结构；更优选的，所述的圆锥体的高度为圆锥体最大直径的2~3倍。圆锥体直径的变化不宜过快，即，圆锥体的角度不宜过大，圆锥体的高度和最大直径比也不宜太小。较快的圆锥体直径变化，会造成旋风分离器的筒体和圆锥体连接处的磨损，也阻止了收集到的固体杂质顺利平滑地从筒体到达圆锥体。圆锥体的主视图为等腰三角形，本发明所述的30~50°圆锥体是指主视图的顶角为30~50°的圆锥体，圆锥体的角度也是指圆锥体主视图的顶角。

根据本发明，优选的，所述的吸收器本体为圆筒结构，所述的吸收器本体内水平均匀设置有超导热管，所述的超导热管的两端分别固定设置在吸收器夹套内；更优选的，所述的超导热管的数目为350根。所述的超导热管为内部抽成真空后在封口之前注入超导液体的封闭导热管，市购产品，超导热管的材质为金属。

根据本发明，优选的，所述的第一换热器、第二换热器和/或第三换热器为波纹管换热器；更优选的，所述的波纹管换热器的波纹管的壁厚为0.5-0.8mm，换热器本体和波纹管为不锈钢材质。波纹管换热器的强化传热是通过其独特的超薄壁波纹管来实现的，一般对水——水传热而言可达1500-3500Kcal/㎡.h.℃，其换热效率是一般列管换热器的三倍。波纹管换热器的波纹管虽壁较薄(0.5-0.8mm)，由于采用了特殊的自由成型工艺及独特的圆弧外形，使其承压能力大大提高。同时波纹管换热器采用不锈钢材料能适应较高工作温度，最高可达450℃，对较大工作温差工况，适应性好，设备热应力小，较普通列管有着明显优势。波纹管换热器的波纹管，由于采用的是不锈钢材料，本身抗腐蚀，而且波纹管特殊的内外波形，湍流介质不断冲刷换热管的内外表面，污垢很难在表面存积，即使结垢，由于波纹管是一种柔性元件，在工作过程中受到温差的作用后，波纹管各部分的曲率不断地变化，尽管这种曲率变化带来的变形不是很大，但污垢和金属波纹管的线膨胀系数相差很大，因此污垢与波纹管表面之间将产生一个较大的拉脱力，足以使垢脱落实现自动清理、自动除垢。波纹管换热器为现有设备，市购产品。

本发明所述的微滤机为现有设备，市购产品。所述的渣槽、水箱、清热水罐和污热水罐为现有设备，市购产品。

本发明蒸煮废汽余热回收系统应用于蒸煮废气的余热回收，具体步骤如下：

将蒸煮废汽通过分离器入口通入到旋风分离器中，在旋风分离器中进行蒸汽和固体杂质的初步分离并且进行传热，蒸汽中的热量传递到分离器夹套中；初步分离后的蒸汽通过吸收器气体入口进入到净化吸收器中，初步分离后固体杂质和冷却后的液体进入到渣槽中，固体杂质排出，液体通过第一水泵和吸收器第一液体入口进入到净化吸收器中；液体和蒸汽进入到净化吸收器中进一步传热和分离杂质；

在净化吸收器中传热后蒸汽依次进入到第一换热器和第二换热器传热，液体和固体杂质进入到微滤机中进一步分离固体杂质；

在微滤机中进一步分离固体杂质后的液体进入水箱并通过第二水泵泵入到第二换热器传热后进入到污热水罐收集传热后的污热水，将污热水罐收集的污热水再次通过第三水泵和吸收器第二液体入口通入到净化吸收器中进行二次传热；

将清水依次通入到第三换热器、第一换热器、第二换热器、净化吸收器夹套和旋风分离器夹套中进行传热，最终进入到清热水罐进行收集。

本发明收集得到的清热水可用于工业、生活供热等。

本发明的有益效果：

1、本发明采用多级除尘、净化吸收、过滤除渣和换热对蒸煮废汽的余热进行回收，热量回收率高，热量回收率可达87%以上，而且操作简单。

2、本发明采用双层结构的旋风分离器和净化吸收器，起到板式换热器的作用，提高了换热效率。

3、本发明采用波纹管换热器作为主要换热设备，具有传热系数高，防垢、除垢功能强等优点。

4、本发明功能齐全，运行成本低，节能，环保。

5、本发明的适应范围广，不仅适应于制浆的蒸煮废汽的余热回收，也适应于其他一切产生废蒸汽的工业行业，其最终收集的清洁热水，具有普遍的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例1蒸煮废汽余热回收系统的主体结构示意图。

其中：1、旋风分离器，1-1、分离器入口，1-2、分离器气体出口，1-3、分离器夹套，1-4、分离器液体出口，1-5、分离器液体入口，1-6、分离器本体，1-7、分离器出口；2、渣槽，3、第一水泵，4、净化吸收器，4-1、吸收器气体入口，4-2、吸收器气体出口，4-3、吸收器第二液体入口，4-4、吸收器夹套入口，4-5、吸收器液体出口，4-6、吸收器夹套，4-7、吸收器第一液体入口，4-8、吸收器夹套出口，4-9、吸收器本体；5、微滤机，6、第一换热器，7、水箱，8、第二水泵，9、第二换热器，10、污热水罐，11、第三水泵，12、第三换热器，13、清热水罐。

图2为本发明实施例2分离器入口的主体结构示意图。

其中：1-6、分离器本体，1-1-1、直行管，1-1-2、半圆管。

图3为本发明实施例3净化吸收器的局部结构示意图。

其中：4-1、吸收器气体入口，4-2、吸收器气体出口，4-3、吸收器第二液体入口，4-6、吸收器夹套、4-8、吸收器夹套出口、4-10，超导热管。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种蒸煮废汽余热回收系统，包括净化分离单元、换热单元和收集单元；所述的净化分离单元包括旋风分离器1、渣槽2、第一水泵3、净化吸收器4、微滤机5和水箱7；

所述的旋风分离器1包括旋风分离器本体1-6和分离器夹套1-3，所述的旋风分离器本体1-6设置有分离器入口1-1、分离器气体出口1-2和分离器出口1-7，所述的分离器夹套1-3设置有分离器液体出口1-4和分离器液体入口1-5；

所述的净化吸收器4包括吸收器本体4-9和吸收器夹套4-6，所述的吸收器本体4-9设置有吸收器气体入口4-1、吸收器气体出口4-2、吸收器第二液体入口4-3、吸收器液体出口4-5和吸收器第一液体入口4-7，所述的吸收器夹套4-6设置有吸收器夹套入口4-4和吸收器夹套出口4-8；

所述的换热单元包括第一换热器6、第二水泵8、第二换热器9和第三换热器12，所述的收集单元包括污热水罐10、第三水泵11和清热水罐13；

所述的分离器气体出口1-2与所述的吸收器气体入口4-1连接，所述的分离器液体入口1-5与吸收器夹套出口4-8连接，所述的分离器出口1-7与渣槽2的入口连接，所述的渣槽2的出口通过第一水泵3与吸收器第一液体入口4-7连接，所述的吸收器气体出口4-2与第一换热器6的蒸汽入口连接，所述的吸收器第二液体入口4-3通过第三水泵11与污热水罐10连接，所述的吸收器夹套入口4-4与第二换热器9的液体出口连接，所述的吸收器液体出口4-5与微滤机5的入口连接，所述的微滤机5的液体出口与水箱7的入口连接，所述的水箱7的出口通过第二水泵8与第二换热器9的蒸汽入口连接，所述的第二换热器9的蒸汽出口与污热水罐10连接，所述的第二换热器9的液体入口与第一换热器6的液体出口连接，所述的第一换热器6的蒸汽出口与第三换热器12的蒸汽入口连接，所述的第一换热器6液体入口与第三换热器12的液体出口连接，所述的分离器液体出口1-4与清热水罐13的入口连接。

本实施例中所述的第一换热器6、第二换热器9和第三换热器12为波纹管换热器，所述的波纹管换热器的波纹管的壁厚为0.8mm。所述的旋风分离器1的底部为30°圆锥体结构，所述的圆锥体的高度为圆锥体最大直径的3倍。

本实施例中，所述的旋风分离器1是对传统的旋风分离器进行改进，在旋风分离器外壁设有夹套，夹套可通入清水将废汽中的热量传递回收。在旋风分离器1的底部连接渣槽2，更有利于固体杂质的回收分离，提高传热效率。净化吸收器4外壁设有夹套，夹套可通入清水将废汽中的热量传递回收。而且污热水罐10最终回收的污热水再次通入到净化吸收器4中进行二次传热，提高了传热效率。

实施例2

如实施例1所述的蒸煮废汽余热回收系统，不同的是所述的分离器入口1-1设置有直行管1-1-1，所述的直形管1-1-1的一端连通设置有半圆管1-1-2，所述的半圆管1-1-2与旋风分离器1相切连通；所述的直形管1-1-1的长度为直形管1-1-1直径的8倍。

实施例3

如实施例1所述的蒸煮废汽余热回收系统，不同的是所述的吸收器本体4-9为圆筒结构，所述的吸收器本体4-9内水平均匀设置有350根超导热管4-10，所述的超导热管4-10的两端分别固定设置在吸收器夹套4-6内。

实施例4

一种利用实施例1-3所述的蒸煮废汽余热回收系统实现蒸煮废气余热回收的方法，步骤如下：

将蒸煮废汽通过分离器入口1-1通入到旋风分离器1中，在旋风分离器1中进行蒸汽和固体杂质的初步分离并且进行传热，蒸汽中的热量传递到分离器夹套1-3中；初步分离后的蒸汽通过吸收器气体入口4-1进入到净化吸收器4中，初步分离后固体杂质和冷却后的液体进入到渣槽2中，固体杂质排出，液体通过第一水泵3和吸收器第一液体入口4-7进入到净化吸收器中；液体和蒸汽进入到净化吸收器4中进一步传热和分离杂质；

在净化吸收器4中传热后蒸汽依次进入到第一换热器6和第二换热器9传热，液体和固体杂质进入到微滤机5中进一步分离固体杂质；

在微滤机5中进一步分离固体杂质后的液体进入水箱7并通过第二水泵8泵入到第二换热器9传热后进入到污热水罐10收集传热后的污热水，将污热水罐10收集的污热水再次通过第三水泵11和吸收器第二液体入口4-3通入到净化吸收器4中进行二次传热；

将清水依次通入到第三换热器12、第一换热器6、第二换热器9、净化吸收器4和旋风分离器1中进行传热，最终进入到清热水罐13进行收集。

Claims (10)

1.一种蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，该系统包括净化分离单元、换热单元和收集单元；所述的净化分离单元包括旋风分离器、渣槽、第一水泵、净化吸收器、微滤机和水箱；

所述的旋风分离器包括旋风分离器本体和分离器夹套，所述的旋风分离器本体设置有分离器入口、分离器气体出口和分离器出口，所述的分离器夹套设置有分离器液体出口和分离器液体入口；

所述的净化吸收器包括吸收器本体和吸收器夹套，所述的吸收器本体设置有吸收器气体入口、吸收器气体出口、吸收器第二液体入口、吸收器液体出口和吸收器第一液体入口，所述的吸收器夹套设置有吸收器夹套入口和吸收器夹套出口；

所述的换热单元包括第一换热器、第二水泵、第二换热器和第三换热器，所述的收集单元包括污热水罐、第三水泵和清热水罐；

所述的分离器气体出口与所述的吸收器气体入口连接，所述的分离器液体入口与吸收器夹套出口连接，所述的分离器出口与渣槽的入口连接，所述的渣槽的出口通过第一水泵与吸收器第一液体入口连接，所述的吸收器气体出口与第一换热器的蒸汽入口连接，所述的吸收器第二液体入口通过第三水泵与污热水罐连接，所述的吸收器夹套入口与第二换热器的液体出口连接，所述的吸收器液体出口与微滤机的入口连接，所述的微滤机的液体出口与水箱的入口连接，所述的水箱的出口通过第二水泵与第二换热器的蒸汽入口连接，所述的第二换热器的蒸汽出口与污热水罐连接，所述的第二换热器的液体入口与第一换热器的液体出口连接，所述的第一换热器的蒸汽出口与第三换热器的蒸汽入口连接，所述的第一换热器液体入口与第三换热器的液体出口连接，所述的分离器液体出口与清热水罐的入口连接。

2.根据权利要求1所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的分离器入口设置有直形管，所述的直形管的一端连通设置有半圆管，所述的半圆管与旋风分离器相切连通。

3.根据权利要求2所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的直形管的长度为直形管直径的6-8倍。

4.根据权利要求1所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的旋风分离器的底部为30~50°圆锥体结构。

5.根据权利要求4所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的圆锥体的高度为圆锥体最大直径的2~3倍。

6.根据权利要求1所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的吸收器本体为圆筒结构，所述的吸收器本体内水平均匀设置有超导热管，所述的超导热管的两端分别固定设置在吸收器夹套内。

7.根据权利要求6所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的超导热管的数目为350根。

8.根据权利要求1所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的第一换热器、第二换热器和/或第三换热器为波纹管换热器。

9.根据权利要求8所述的蒸煮废汽余热回收系统，其特征在于，所述的波纹管换热器的波纹管的壁厚为0.5-0.8mm，换热器本体和波纹管为不锈钢材质。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的蒸煮废汽余热回收系统实现蒸煮废汽余热回收的方法，步骤如下：

将蒸煮废汽通过分离器入口通入到旋风分离器中，在旋风分离器中进行蒸汽和固体杂质的初步分离并且进行传热，蒸汽中的热量传递到分离器夹套中；初步分离后的蒸汽通过吸收器气体入口进入到净化吸收器中，初步分离后固体杂质和冷却后的液体进入到渣槽中，固体杂质排出，液体通过第一水泵和吸收器第一液体入口进入到净化吸收器中；液体和蒸汽进入到净化吸收器中进一步传热和分离杂质；

在净化吸收器中传热后蒸汽依次进入到第一换热器和第二换热器传热，液体和固体杂质进入到微滤机中进一步分离固体杂质；

在微滤机中进一步分离固体杂质后的液体进入水箱并通过第二水泵泵入到第二换热器传热后进入到污热水罐收集传热后的污热水，将污热水罐收集的污热水再次通过第三水泵和吸收器第二液体入口通入到净化吸收器中进行二次传热；

将清水依次通入到第三换热器、第一换热器、第二换热器、净化吸收器和旋风分离器中进行传热，最终进入到清热水罐进行收集。