CN105080177A - 不凝性气体高效分离真空冷凝系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种不凝性气体高效分离真空冷凝系统，它包括主换热器和辅助换热器，辅助换热器的出气端连接有减压设备；含不凝性气体蒸汽入口与主换热器的管程或者板程相通；经主换热器流出的液相进入储液箱或储液器，气相直接或者经过储液器连接辅助换热器的进气端，辅助换热器的出液端连接储液箱或者储液器，所述储液箱或者储液器连接有减压设备。在对含有不凝性气体的蒸汽进行真空冷凝时避免了不凝性气体在换热器中滞留，同时提高了蒸汽在换热器内的流速，降低了减压设备负荷，达到了提高换热效率和降低能耗，保持高真空度的目的。

Description

不凝性气体高效分离真空冷凝系统

技术领域

本发明涉及一种冷凝系统，具体涉及一种能高效分离不凝性气体的真空冷凝系统。

技术背景

针对含有不凝性气体的蒸汽进行真空冷凝的现有系统，蒸汽在壳程中冷凝，并且一般采用减压设备将气相从前级冷凝器抽到后级冷凝器。在这类系统中，随着逐级冷凝，气相中的可凝性气体逐渐转化为液体，经最后一级冷凝后基本为不凝性气体的气相通过减压设备被排出系统。其主要缺点是：第一、不凝性气体成分比较复杂，比重差异较大，从冷凝器空间只能抽走部分不凝性气体，其余部分仍然滞留在各级冷凝器中，影响换热效率；第二、随着逐级冷凝，末级冷凝器中不凝性气体浓度过高，该级冷凝器的换热效率更低；第三、要达到设定的真空度，减压设备负荷过高，造成能源浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不凝性气体高效分离真空冷凝系统。在对含有不凝性气体的蒸汽进行真空冷凝时避免不凝性气体在换热器中滞留，同时提高蒸汽在换热器内的流速，降低减压设备负荷，达到提高换热效率和降低能耗，保持高真空度的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案。

不凝性气体高效分离真空冷凝系统，它包括设置有进风口和风机的壳体以及安装在壳体内的主换热器，其特征在于：还包括辅助换热器，辅助换热器的出气端连接有减压设备；主换热器带有含不凝性气体蒸汽入口，该含不凝性气体蒸汽入口与主换热器的管程或者板程相通；

主换热器的出口端通过液相管路连接有储液箱，主换热器的出口端还通过气相管路连接辅助换热器的进气端，辅助换热器的出液端连接所述储液箱或者连接另外的辅助储液箱，所述储液箱和辅助储液箱连接有减压设备；

或者，主换热器的出口端连接有储液器，储液器的气相出口连接辅助换热器的进气端，辅助换热器的出液端连接所述储液器或者另外的辅助储液器；所述辅助储液器连接有减压设备。

所述壳体内安装有用于与换热器进行热交换的蒸发喷淋装置。

主换热器为互相串联或者互相并联的两组以上组换热器。

本发明具有以下特点：

第一、本发明的技术方案中，含不凝性气体的蒸汽在主换热器管程或者板程内冷凝，换热后的气液两相在主换热器的换热单元的管程或板程的出口同时流出，在减压设备作用下具有较高的流速，杜绝了不凝性气体在主换热器中停留。因此，主换热器具有更高的换热效率。

第二、通过气液分离，进入辅助换热器中的气体量较少，并在辅助换热器中再次进行气液分离，需要排出的不凝性气体进一步减量，因此减压设备的负荷大幅度降低，从而达到突出的节能效果。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构和工作原理示意图。

图2是本发明实施例二的结构和工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

实施例一

如图1所示，本发明的实施例包括壳体1和安装在壳体1内的主换热器11。本实施例还包括安装在壳体1内的辅助换热器10。所述辅助换热器10还可以设置在壳体1之外。

主换热器11一端带有含不凝性气体蒸汽入口，该含不凝性气体蒸汽入口与主换热器11的管程或者板程相通。主换热器11的出口端通过液相管路12连接有储液箱15，主换热器11的出口端还通过气相管路4连接辅助换热器10的进气端。辅助换热器10的出气端连接有减压设备，减压设备一般位于壳体1外部。储液箱15也连接有减压设备。

辅助换热器10的出液端通过回液管5连接所述液相管路12或者直接连接所述储液箱15，还可以连接另外的辅助储液箱。辅助换热器10和储液箱15连接的减压设备可以是同一台真空泵，也可以是互相独立的不同真空泵，图1所示为互相独立的不同真空泵，辅助换热器10连接的减压设备为第一真空泵13，储液箱15连接的减压设备为第二真空泵14。辅助储液箱连接的减压设备可以是与储液箱15连接的减压设备，也可以说是独立的减压设备。

壳体1上分别设置有进风口6和风机9。

以上基本系统中，壳体1内壳程换热介质为以风机9做动力的流动冷风或者流动常温空气。

在以上基本系统的基础上，壳体1内安装喷淋装置可实现蒸发冷凝，壳体1内壳程换热介质为喷淋水。具体结构如下：

壳体1内安装有位于换热器下方的水箱2，设置在壳体1内的蒸发喷淋装置8通过上水管7和水泵3与水箱2相连接。水泵3将水箱2中的水通过上水管7泵入蒸发喷淋装置8，蒸发喷淋装置8的喷头将水雾喷到主换热器11和辅助换热器10上，与流经换热器的工质进行热交换后回落到水箱2中。设置在壳体1之外时，辅助换热器10具有独立的蒸发喷淋系统，或者采用蒸发之外的换热形式，比如风冷换热、管式换热或者板式换热。

含不凝性气体的蒸汽首先经蒸汽入口进入主换热器11，在辅助换热器10连接的减压设备作用下流过主换热器11，经热交换后大部分可凝性气体冷凝为液体，这些液体与不凝性气体以及少部分未及冷凝的可凝性气体一并快速流出主换热器11。其中的液体靠自重流入储液箱15，气体在辅助换热器10连接的减压设备作用下进入辅助换热器10进行进一步冷凝，可凝性气体冷凝为液体流入储液箱15中，不凝性气体经辅助换热器10连接的减压设备抽出系统。

实施例二

如图2所示，本实施例包括壳体1和安装在壳体1内的主换热器11。本实施例还包括安装在辅助壳体19内的辅助换热器10。辅助换热器10的出气端连接有减压设备。

主换热器11一端带有含不凝性气体蒸汽入口，该含不凝性气体蒸汽入口与主换热器11的管程或者板程相通。主换热器11的出口端通过过渡管路16连接有储液器17，储液器17的气相出口连接辅助换热器10的进气端，辅助换热器10的出液端通过辅助回液管18连接所述储液器17。储液器17连接有减压设备。需要设置另外的辅助储液器时，该辅助储液器连接有减压设备。

辅助换热器10的出液端还可以连接另外的辅助储液器。辅助储液器连接的减压设备可以是与储液器17连接的减压设备，也可以说是独立的减压设备。

壳体1上分别设置有进风口6和风机9。

以上基本系统中，壳体1内壳程换热介质为以风机9做动力的流动冷风或者流动常温空气。

在以上基本系统的基础上，壳体1内安装喷淋装置可实现蒸发冷凝，壳体1内壳程换热介质为喷淋水。具体结构如下：

壳体1内安装有位于换热器下方的水箱，设置在壳体1内的蒸发喷淋装置8通过上水管7和水泵3与水箱相连接。水泵3将水箱中的水通过上水管7泵入蒸发喷淋装置8，蒸发喷淋装置8的喷头将水雾喷到主换热器11上，与流经换热器的工质进行热交换后回落到水箱中。

本实施例中辅助换热器10具有独立的冷凝系统，图2所示为蒸发冷凝系统。辅助换热器10还可以采用其它换热形式，比如风冷换热、管式换热或者板式换热。

含不凝性气体的蒸汽首先经蒸汽入口进入主换热器11，在辅助换热器10连接的减压设备作用下流过主换热器11，经热交换后大部分可凝性气体冷凝为液体，这些液体与不凝性气体以及少部分未及冷凝的可凝性气体一并快速流出主换热器11，经过渡管路16进入储液器17。储液器17中的气体在辅助换热器10连接的减压设备作用下进入辅助换热器10进行进一步冷凝，可凝性气体冷凝为液体经辅助回液管18流回储液器17中，不凝性气体经辅助换热器10连接的减压设备抽出系统。

上述实施例中，为了进一步提高气液两相的分离效果，也可以在主换热器11的出口端增设气液分离器。

主换热器11可以是一组换热器，也可以说是互相串联或者互相并联的两组以上组换热器，图1、图2所示均为互相并联的两组。

所述的板程属于板式换热器的工质通道，所述板式换热器是一类由两块板材通过焊接方式复合在一起，中间具有工质通道。

Claims (3)

1.不凝性气体高效分离真空冷凝系统，它包括设置有进风口和风机的壳体以及安装在壳体内的主换热器，其特征在于：还包括辅助换热器，辅助换热器的出气端连接有减压设备；主换热器带有含不凝性气体蒸汽入口，该含不凝性气体蒸汽入口与主换热器的管程或者板程相通；

主换热器的出口端通过液相管路连接有储液箱，主换热器的出口端还通过气相管路连接辅助换热器的进气端，辅助换热器的出液端连接所述储液箱或者连接另外的辅助储液箱，所述储液箱和辅助储液箱连接有减压设备；

或者，主换热器的出口端连接有储液器，储液器的气相出口连接辅助换热器的进气端，辅助换热器的出液端连接所述储液器或者另外的辅助储液器；所述辅助储液器连接有减压设备。

2.如权利要求1所述的不凝性气体高效分离真空冷凝系统，其特征在于：所述壳体内安装有用于与换热器进行热交换的蒸发喷淋装置。

3.如权利要求1或2所述的不凝性气体高效分离真空冷凝系统，其特征在于：主换热器为互相串联或者互相并联的两组以上组换热器。