CN104864754A - 一种热管式热能回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管式热能回收装置，包括冷凝箱，该冷凝箱中竖直套设有一组热管组件，每个热管组件包括U型的外框、横向设置于所述外框内壁的隔板以及竖直穿过所述隔板的重力热管，所述隔板下部空间为汽室，隔板上部空间为冷凝室，所述汽室侧壁开有下入口、下出口和排水口，所述冷凝室侧壁开有上入口和上出口；所述下入口连接末效蒸发罐，所述下出口连接冷却系统，所述排水口连接等压排水组件。利用汁汽中的热量给其他工序的甘蔗汁加热，同时产生真空，便于末效蒸发罐中的甘蔗汁沸腾，节约了大量冷却水，也避免了重力热管堵塞的问题。

Description

一种热管式热能回收装置

技术领域

本发明涉及热能回收领域，尤其涉及一种热管式热能回收装置。

背景技术

目前，制糖企业普遍采用比较节能的五效压力-真空蒸发热力方案浓缩糖汁，末效真空汁汽通过水喷射冷凝器抽吸，直接用水混合冷凝，形成-0.075～0.078MPa真空，满足生产工艺要求，喷射冷凝水冷却后循环回用，减少外排。但是需要大量的冷却水，产生的真空压力不稳定。

为回收利用低温低压蒸汽热能，多家制糖企业和科研工作者曾经多次尝试使用列管式换热器、板式换热器加热甘蔗汁回收热能。但由于列管式换热器、板式换热器传热速率较低，换热效果较差，没有达到预期效果，并且甘蔗汁中细小蔗渣容易堵塞换热管，更容易堵塞换热板，难于清理，至今无法投入生产应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种热管式热能回收装置，利用汁汽中的热量给其他工序的甘蔗汁加热，同时产生真空，便于末效蒸发罐中的甘蔗汁沸腾，节约了大量冷却水，也避免了重力热管堵塞的问题。

本发明的技术方案是一种热管式热能回收装置，包括冷凝箱，该冷凝箱中竖直套设有一组热管组件，每个热管组件包括U型的外框、横向设置于所述外框内壁的隔板以及竖直穿过所述隔板的重力热管，所述隔板下部空间为汽室，隔板上部空间为冷凝室，所述汽室侧壁开有下入口、下出口和排水口，所述冷凝室侧壁开有上入口和上出口；所述下入口连接末效蒸发罐，所述下出口连接冷却系统，所述排水口连接等压排水组件。所述热管组件有8~50组，紧密固定在一起。末效蒸发罐中的低温低压汁汽从下入口进入到汽室，低温低压汁汽中的热量通过重力热管传递到冷凝室；汽室中不凝缩的气体从所述下出口进入所述冷却系统中集水池后散发到空中；汽室中的汽凝水从所述排水口进入所述等压排水组件处理。甘蔗汁从所述上入口进入冷凝室，重力热管在冷凝室中的一端将热量释放，热量传递到温度较低的甘蔗汁中，被加热的甘蔗汁从所述上出口流出，达到了利用低温低压汁汽给甘蔗汁加热的目的，同时，汁汽降温后，汽室中形成真空，连接所述汽室的末效蒸发罐产生负压，便于所述末效蒸发罐沸腾，无需用水喷淋冷却，节约了大量的水，也避免了重力热管堵塞的问题。

进一步地，每个热管组件上有两排重力热管，两排重力热管呈品字形排列。

进一步地，所述等压排水组件包括连接排水口的汽凝水集箱、连接所述汽凝水集箱的液位调节阀以及连接所述液位调节阀的汽凝水泵；所述汽凝水集箱的顶部通过回汽管连通汽室，所述液位调节阀的控制端分两路连通所述汽凝水集箱。所述汽室中的汽凝水从所述排水口进入汽凝水集箱中，排水口中出水时夹带的气体从所述回汽管回到所述汽室中。当汽凝水集箱中的水位在设定的最低水位以下时，液位调节阀处于关闭状态，汽凝水泵不抽水，避免抽空；当汽凝水集箱中的水位在设定最低水位与最高水位之间时，液位调节阀处于半关闭状态，汽凝水泵适量抽水，汽室与汽凝水集箱中的气压相等；当汽凝水集箱中的水位在设定的最高水位之上时，液位调节阀自动打开，汽凝水泵加大抽水，避免汽凝水浸泡热管；等压排水组件与所述汽室连通，保证汽室与汽凝水集箱中的气压相等，排水畅通，从而向末效蒸发罐提供稳定的负压。

    进一步地，所述冷却系统包括连接下出口的冷凝器、该冷凝器底部的集水池以及通过水管来连接所述集水池和冷却塔的排水泵；所述冷却塔底部有水池。汽室中不凝缩的气体从下出口被抽吸进入冷凝器中，从集水池排出，散发到空中，冷却塔底部水池中的水从管道流出，泵送进入所述冷凝器中，对不凝缩的气体进行喷射抽吸，所述集水池中的水通过排水泵抽到冷却塔中冷却，冷却后的水流到冷却塔底部的水池中，泵送到冷凝器，这样循环。及时有效地排出所述汽室中不凝缩的气体。

    进一步地，重力热管位于汽室的一端外侧有翅片，该翅片为螺旋式，所述翅片厚度为1-3mm，增加受热面积。

    进一步地，所述重力热管两端密封，该重力热管中有工质。重力热管位于汽室一端中的工质受热后汽化，移动到冷凝室中释放热量并液化，回到汽室一端的热管中，再次受热，汽化，反复循环，将汽室中汁汽的热量传递到冷凝室中的甘蔗汁中，充分回收利用了热能，同时向末效蒸发罐提供了稳定的负压。

    进一步地，下入口比下出口的位置低，便于低温低压的汁汽进入汽室，便于不凝缩气体排出；上入口比上出口的位置低，便于加热前的甘蔗汁进入冷凝室，有利于稳定汽室内的气压，便于加热后的甘蔗汁流出冷凝室。

    进一步地，所述下入口和所述下出口分别设置在冷凝箱的两侧，便于低温低压的汁汽与重力热管充分接触，提高受热面积，最终提高受热效果；所述上入口和所述上出口分别设置在冷凝箱的两侧，提高对甘蔗汁的加热面积，最终提高加热效果。加热和冷凝逆流，提高了换热效果。

   进一步地，热管组件的外框上有横向的通孔，螺栓穿过所述通孔，螺母将一组热管组件全部固定并侧向压紧。汽室内部密封，冷凝室内部密封，汽室和冷凝室隔离，保证汁汽的热量快速高效传递到冷凝室中的甘蔗汁中。

进一步地，冷凝箱顶部有盖子，便于清理甘蔗汁中堆积的甘蔗渣。

有益效果：利用汁汽中的热量给其他工序的甘蔗汁加热，同时产生真空，便于末效蒸发罐中的甘蔗汁沸腾，节约了大量冷却水，也避免了重力热管堵塞的问题。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是本发明另一种实施例的立体图；

图3是本发明另一种实施例的立体图；

图4是图3的局部放大图。

图中标记：1-汽室；2-冷凝室；3-下入口；4-下出口；5-上入口；6-上出口；7-排水口；8-等压排水组件；9-冷却系统；10-重力热管；11-隔板；12-末效蒸发罐；13-汽凝水集箱；14-液位调节阀；15-汽凝水泵；16-冷凝器；17-集水池；18-排水泵；19-冷却塔；20-热管组件；21-通孔；22-翅片；23-盖子。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

结合图1至3，一种热管式热能回收装置，包括冷凝箱，该冷凝箱中竖直套设有一组热管组件20，每个热管组件20包括U型的外框、横向设置于所述外框内壁的隔板11以及竖直穿过所述隔板11的重力热管10，所述隔板11下部空间为汽室1，隔板11上部空间为冷凝室2，所述汽室1侧壁开有下入口3、下出口4和排水口7，所述冷凝室2侧壁开有上入口5和上出口6；所述下入口3连接末效蒸发罐12，所述下出口4连接冷却系统9，所述排水口7连接等压排水组件8。所述热管组件20有8 组，紧密固定在一起。末效蒸发罐12中的高温汁汽从下入口3进入到汽室1，低温低压汁汽中的热量通过重力热管10传递到冷凝室2；汽室1中不凝缩的气体从所述下出口4进入所述冷却系统9中集水池17；汽室1中的汽凝水从所述排水口7进入所述等压排水组件8处理。甘蔗汁从所述上入口5进入冷凝室2，重力热管10在冷凝室2中的一端将热量释放，热量传递到温度较低的甘蔗汁中，被加热的甘蔗汁从所述上出口6流出，达到了利用低温低压汁汽给甘蔗汁加热的目的，同时，汁汽降温后，汽室1中形成真空，连接所述汽室1的末效蒸发罐12产生负压，便于所述末效蒸发罐12沸腾，无需用水喷淋，节约了大量的水，也避免了重力热管10堵塞的问题。

优选地，所述热管组件20有10组。

优选地，所述热管组件20有30组。

优选地，所述热管组件20有50组。

优选地，所述重力热管10的直径为10mm，管厚0.5mm，管长1000mm。

优选地，所述重力热管10的直径为30mm，管厚1.5mm，管长5000mm。

优选地，所述重力热管10的直径为50mm，管厚3mm，管长10000mm。

结合图3，每个热管组件20上有两排重力热管10，两排重力热管10呈品字形排列。

结合图1，所述等压排水组件8包括连接排水口7的汽凝水集箱13、连接所述汽凝水集箱13的液位调节阀14以及连接所述液位调节阀14的汽凝水泵15；所述汽凝水集箱13的顶部通过回汽管连通汽室1，所述液位调节阀14的控制端分两路连通所述汽凝水集箱13。所述汽室1中的汽凝水从所述排水口7进入汽凝水集箱13中，排水口7中出水时夹带的气体从所述回汽管回到所述汽室1中。当汽凝水集箱13中的水位在设定的最低水位以下时，液位调节阀14处于关闭状态，汽凝水泵15不抽水，汽室1与汽凝水集箱13中的气压相等；当汽凝水集箱13中的水位在设定最低水位与最高水位之间时，液位调节阀14处于半关闭状态，汽凝水泵15适量抽水，汽室1与汽凝水集箱13中的气压相等；当汽凝水集箱13中的水位在设定的最高水位之上时，液位调节阀14自动打开，汽凝水泵15抽水，避免汽凝水浸泡热管；等压排水组件8与所述汽室1连通，保证汽室1中的气压稳定，从而向末效蒸发罐12提供稳定的负压。

    结合图1，所述冷却系统9包括连接下出口4的冷凝器16、该冷凝器16底部的集水池17以及通过水管来连接所述集水池17和冷却塔19的排水泵18；所述冷却塔19底部有水池。汽室1中不凝缩的气体从下出口4进入冷凝器16中，冷却塔19底部水池中的水从管道流出，泵送进入所述冷凝器16中，喷射抽吸不凝缩的气体，不凝缩的气体从集水池17散发到空中，所述集水池17中的水通过排水泵18抽到冷却塔19中冷却，冷却后的水流到冷却塔19底部的水池中，这样循环。及时有效排出所述汽室1中不凝缩的气体。

    结合图1和图4，重力热管10位于汽室1的一端外侧有翅片22，该翅片22为螺旋式，所述翅片22厚度为1mm，增加受热面积。

    优选地，所述翅片22厚度为2mm。

    优选地，所述翅片22厚度为3mm。

    结合图1，所述重力热管10两端密封，该重力热管10中有工质。重力热管10位于汽室1一端中的工质受热后汽化，移动到冷凝室2中释放热量并液化，回到汽室1一端的热管中，再次受热，汽化，反复循环，将汽室1中汁汽的热量传递到冷凝室2中的甘蔗汁中，充分利用了热能，同时向末效蒸发罐12提供了稳定的负压。

    结合图1，下入口3比下出口4的位置低，便于高温的汁汽进入汽室1，便于不凝缩气体排出；上入口5比上出口6的位置低，便于加热前的甘蔗汁进入冷凝室2，有利于稳定汽室1内的气压，便于加热后的甘蔗汁流出冷凝室2。

    结合图1，所述下入口3和所述下出口4分别设置在冷凝箱的两侧，便于高温的汁汽与重力热管10充分接触，提高受热面积，最终提高受热效果；所述上入口5和所述上出口6分别设置在冷凝箱的两侧，提高对甘蔗汁的加热面积，最终提高加热效果。加热和冷凝逆流，提高了换热效果。

   结合图1和图3，热管组件20的外框上有横向的通孔21，螺栓穿过所述通孔21，将一组热管组件20全部固定并侧向压紧。汽室1内部密封，冷凝室2内部密封，汽室1和冷凝室2隔离，保证汁汽的热量快速高效传递到冷凝室2中的甘蔗汁中。

结合图1和图2，冷凝箱顶部有盖子23，便于清理甘蔗汁中堆积的甘蔗渣。

利用汁汽中的热量给其他工序的甘蔗汁加热，同时产生真空，便于末效蒸发罐12中的甘蔗汁沸腾，节约了大量冷却水，也避免了重力热管10堵塞的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，比如应用在煮糖罐真空汁汽冷凝，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热管式热能回收装置，其特征在于：包括冷凝箱，该冷凝箱中竖直套设有一组热管组件，每个热管组件包括U型的外框、横向设置于所述外框内壁的隔板以及竖直穿过所述隔板的重力热管，所述隔板下部空间为汽室，隔板上部空间为冷凝室，所述汽室侧壁开有下入口、下出口和排水口，所述冷凝室侧壁开有上入口和上出口；所述下入口连接末效蒸发罐，所述下出口连接冷却系统，所述排水口连接等压排水组件。

2.根据权利要求1所述的热管式热能回收装置，其特征在于：每个热管组件上有两排重力热管，两排重力热管呈品字形排列。

3.根据权利要求2所述的热管式热能回收装置，其特征在于：所述等压排水组件包括连接排水口的汽凝水集箱、连接所述汽凝水集箱的液位调节阀以及连接所述液位调节阀的汽凝水泵；所述汽凝水集箱的顶部通过回汽管连通汽室，所述液位调节阀的控制端分两路连通所述汽凝水集箱。

4.根据权利要求3所述的热管式热能回收装置，其特征在于：所述冷却系统包括连接下出口的冷凝器、该冷凝器底部的集水池以及通过水管来连接所述集水池和冷却塔的排水泵；所述冷却塔底部有水池。

5.根据权利要求4所述的热管式热能回收装置，其特征在于：重力热管位于汽室的一端外侧有翅片。

6.根据权利要求5所述的热管式热能回收装置，其特征在于：所述重力热管两端密封，该重力热管中有工质。

7.根据权利要求6所述的热管式热能回收装置，其特征在于：下入口比下出口的位置低，上入口比上出口的位置低。

8.根据权利要求7所述的热管式热能回收装置，其特征在于：所述下入口和所述下出口分别设置在冷凝箱的两侧，所述上入口和所述上出口分别设置在冷凝箱的两侧。

9.根据权利要求8所述的热管式热能回收装置，其特征在于：热管组件的外框上有横向的通孔，螺栓穿过所述通孔，两端螺母将一组热管组件全部固定并侧向压紧。

10.根据权利要求8所述的热管式热能回收装置，其特征在于：冷凝箱顶部有盖子。