CN106122930A - 一种锅炉排污水热交换中间水箱及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锅炉排污水热交换中间水箱及使用方法，包括水箱本体、蛇形冷凝换热管、一级汽水分离膨胀器、二级汽水分离冷凝器、温度检测装置、液位计，侧上部设有进水管，排污管设置在水箱本体底部，二级汽水分离冷凝器底部通过回水管与水箱本体内部相连通，二级汽水分离冷凝器底部与设置在水箱本体内部的一级汽水分离膨胀器顶部相连接，一级汽水分离膨胀器底部与排污出水管相连接。利用锅炉或换热器的排污水为中间水箱加热，同时利用中间水箱给排污水降温减压，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用。优点是：本中间水箱整体结构简单，易于实现，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用，减小余热系统的占地面积。

Description

一种锅炉排污水热交换中间水箱及使用方法

技术领域

本发明涉及一种在冶金、焦化、炉窑等可建设余热回收系统，利用低温热烟气生产余热蒸汽的排水系统的余热利用装置，尤其涉及一种锅炉排污水热交换中间水箱及使用方法。

背景技术

蒸汽锅炉是一种常见的热交换设备，也是一种特殊的压力容器，用于生产饱和蒸汽或者过热蒸汽。其主要受热介质为水，加热介质可以采用各种热量来源，也可以利用各种余热资源。余热锅炉广泛应用于冶金、焦化、炉窑等行业的窑尾低温烟气、低温水源的余热回收。

在余热锅炉的生产应用中，为保证锅炉的正常工作状态，必须将余热锅炉的锅筒(或者汽包)内汽水分离液面的较高盐浓度的炉水排掉，称为锅筒表面排污，另外余热锅炉的蒸发器在运行中在炉底形成不溶性水渣，在一定的间隔时间内需要排净水渣。因此一般锅炉根据压力和工作条件的不同，在设计时就设定相应的排污率2％-10％。不论是锅筒液面的连续排污还是炉底的定期排污，其产生的较高温度和压力的炉水在排放时，必须满足降温、降压的条件。

锅炉的排污水所携带的热量，一般经过排污扩容器(也叫做排污膨胀器)冷却降压后，排入降温池，降温后的锅水降低至50℃左右。最后进入排污井。完成锅炉排污流程。但这部分热量并没有进行回收，而是直接排放掉了，并且增加了很多附属设施，造成一定的系统建设成本增加，同时降温池的冷却用水也是较大的消耗。增加了运行维护成本。

另外，在实际工程应用中，余热锅炉一般生产的中低压蒸汽，产量较小。在冶金、焦化、炉窑等行业的整个主工艺流程中处于从属地位。一般都是作为附属工艺进行设计建设。因此一般都单独配备控制系统和水处理系统。需要在余热锅炉就近位置建设水处理给水车间，并单独设置中间的软化水箱或者除盐水箱，并且配备单独的排污扩容器。受施工场地的限制，一般在紧凑的场地内又很难在余热锅炉设备附近的位置找到合适的地点建设降温池。

目前的在锅炉排污水的余热应用，一般是将排污扩容器产生的乏汽接入系统近旁的热力除氧器，作为低压蒸汽补充。但也只是利用了乏汽的热量，大量的显热随着降温池的冷却直接浪费掉了。另外，并不是所有的余热锅炉都配备有热力除氧器，较低压力，较小产能的低压余热锅炉并不需要配备除氧器。而且一部分余热锅炉配备了海绵铁常温除氧器。并不适用排污扩容器的乏汽回收。

除此以外，另外的排污水余热回收装置是利用管壳式换热器，将余热锅炉排污水与锅炉给水进行热交换，也能取得一定的回收效果。但目前大多数余热锅炉的给水方式采用的是调节阀方式控制补给水。受调节阀执行器动作速度和PID调节程序的限制，其补给水的强度变化较大，或流量很大，或流量很小。实际运行时并不能完全按照设计计算的换热强度来工作。

综上所述，目前将余热锅炉的排污水进行余热回收的方式受环境和工艺条件的限制，都不能更彻底、高效的回收显热。需要一种更合适的换热装置，能够克服以上问题，最后高盐度的排污水流入排污井，闪蒸出的少量乏汽经过冷凝回到水箱中循环利用，减少能源浪费。并且节省建设成本和运行维护成本。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便的锅炉排污水热交换中间水箱及使用方法，可将锅炉排污水携带的热量直接交换给锅炉给水水箱，能更加有效的回收余热锅炉排污水余热，大幅度节省排放热量的中间换热装置，使能源的浪费降到最低。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种锅炉排污水热交换中间水箱，包括水箱本体、蛇形冷凝换热管、一级汽水分离膨胀器、二级汽水分离冷凝器、温度检测装置、液位计，水箱本体顶部连接有与水箱本体内部相连通的排气管，水箱本体顶部设有水箱人孔，侧上部设有进水管，排污管设置在水箱本体底部，二级汽水分离冷凝器设置在水箱本体顶部，二级汽水分离冷凝器底部通过回水管与水箱本体内部相连通，二级汽水分离冷凝器顶部设有排汽管，二级汽水分离冷凝器底部与设置在水箱本体内部的一级汽水分离膨胀器顶部相连接，一级汽水分离膨胀器底部与排污出水管相连接，蛇形冷凝换热管与一级汽水分离膨胀器相连接，排污进水管与蛇形冷凝换热管相连接；液位计固定在水箱本体上，用以测量水箱本体内部的液位；水箱最低液位位置设有温度检测装置。

所述的水箱本体为圆形水箱或方形水箱。

所述的蛇形冷凝换热管采用蛇形管，由中低压锅炉用无缝钢管制造，固定在水箱本体的内底部，且与水箱本体底部的距离为150-200mm，与水箱本体内储存的冷水换热，蛇形冷凝换热管内部液体流速不超过0.3m/s。

所述的蛇形冷凝换热管由多排换热管组组成，多排换热管组采用进口集箱和出口集箱并联。

所述的一级汽水分离膨胀器的底部为锥形斗结构，锥形斗结构底部与排污出水管相连通。

所述的水箱本体采用外保温形式，水箱本体外部覆有厚度为50-100mm的保温材料层。

所述的温度检测装置的主要元件为温度传感器。

所述的二级汽水分离冷凝器内部装设不锈钢波纹板和钢丝网。

所述的水箱本体顶部的排气管和二级汽水分离冷凝器顶部的排汽管出口设置在室外空中。

一种锅炉排污水热交换中间水箱使用方法，利用锅炉或换热器的排污水为中间水箱加热，同时利用中间水箱给排污水降温减压，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用，具体步骤为：

1)一级汽水分离膨胀器采用旋流方式进水，炉水由排污进水管进入蛇形冷凝换热管进行热交换，再从蛇形冷凝换热管以切线方向进入一级汽水分离膨胀器，减压膨胀，部分闪蒸的蒸汽析出，从一级汽水分离膨胀器顶部进入二级汽水分离冷凝器；低温液态水从一级汽水分离膨胀器底部的排污出水管排出，至外部排水沟或排污井；

2)闪蒸的蒸汽经过二级汽水分离冷凝器时，冷凝聚集，通过回水管流回水箱本体内，减少液态水损失，剩余的蒸汽通过排汽管排出；

3)水箱本体内的最低液面高于蛇形冷凝换热管的顶面，避免蛇形冷凝换热管过热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本中间水箱整体结构简单，易于实现，利用锅炉或换热器的排污水通过排污进水管进入蛇形冷凝换热管换热，利用中间水箱给排污水降温减压，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用，减小余热系统的占地面积；可将锅炉排污水携带的热量直接交换给本发明的换热水箱，能更加有效的回收余热锅炉排污水余热，大幅度节省排放热量的中间换热装置，使能源的浪费降到最低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：101-排污管 102-钢梯 103-温度检测装置 104-水箱人孔 105-排气管106-回水管 107-排汽管 108-汽水分离网 109-二级汽水分离冷凝器 110-进水管 111-液位计 112-排污出水管 113-一级汽水分离膨胀器 114-蛇形冷凝换热管 115-排污进水管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种锅炉排污水热交换中间水箱，包括水箱本体、蛇形冷凝换热管114、一级汽水分离膨胀器113、二级汽水分离冷凝器109、温度检测装置103、液位计111，水箱本体顶部连接有与水箱本体内部相连通的排气管105，水箱本体顶部设有水箱人孔104，侧上部设有进水管110，外部固定有与水箱人孔104相对应的钢梯102；排污管101设置在水箱本体底部，二级汽水分离冷凝器109设置在水箱本体顶部，二级汽水分离冷凝器109底部通过回水管106与水箱本体内部相连通，二级汽水分离冷凝器109顶部设有排汽管107，二级汽水分离冷凝器109底部与设置在水箱本体内部的一级汽水分离膨胀器113顶部相连接，一级汽水分离膨胀器113底部与排污出水管112相连接，蛇形冷凝换热管114与一级汽水分离膨胀器113相连接，排污进水管115与蛇形冷凝换热管114相连接；液位计111固定在水箱本体上，用以测量水箱本体内部的液位；水箱最低液位位置设有温度检测装置103。

其中，水箱本体采用国家颁布的标准钢制水箱样本尺寸，为圆形水箱或方形水箱，内部配筋，并按照相应的防腐舾装等级设计、制造和检验。水箱本体采用外保温形式，水箱本体外部覆有厚度为50-100mm的保温材料层，保温材料采用国家允许的环保型材料，可以为硬质，也可以为软质。水箱本体顶部的排气管105和二级汽水分离冷凝器109顶部的排汽管107出口设置在室外空中。

蛇形冷凝换热管114采用蛇形管，最好是蛇形光管，由中低压锅炉用无缝钢管制造，固定在水箱本体的内底部，且与水箱本体底部的距离为150-200mm，与水箱本体内储存的冷水换热；采用单级，或采用多级，根据蒸汽锅炉的生产能力，其排污水的热交换总量计算换热管的总面积，并根据流速设计其总的行程数，蛇形冷凝换热管114内部液体流速不超过0.3m/s。蛇形冷凝换热管114由多排换热管组组成，多排换热管组采用进口集箱和出口集箱并联。

一级汽水分离膨胀器113采用钢制圆筒制造，底部采用锥形斗，底部为锥形斗结构，聚集排污水，锥形斗结构底部与排污出水管112相连通，用以排出水箱外。

温度检测装置103的主要元件为温度传感器，采用远传温度变送器，也可采用就地温度表。

二级汽水分离冷凝器109采用钢制圆筒制造，自然冷却，内部装设不锈钢波纹板和钢丝网作为汽水分离网108。

水箱本体顶部的排气管105和二级汽水分离冷凝器109顶部的排汽管107出口设置在室外空中，避免烫伤。

锅炉排污水热交换中间水箱使用方法，利用锅炉或换热器的排污水为中间水箱加热，同时利用中间水箱给排污水降温减压，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用，具体步骤为：

1)一级汽水分离膨胀器113采用旋流方式进水，大于100℃的炉水由排污进水管115进入蛇形冷凝换热管114进行热交换，再从蛇形冷凝换热管114以切线方向进入一级汽水分离膨胀器113，减压膨胀，部分闪蒸的蒸汽析出，从一级汽水分离膨胀器113顶部进入二级汽水分离冷凝器109；低温液态水从一级汽水分离膨胀器113底部的排污出水管112排出，至外部排水沟或排污井；

2)闪蒸的蒸汽经过二级汽水分离冷凝器109时，冷凝聚集，通过回水管106流回水箱本体内，减少液态水损失，剩余的蒸汽通过排汽管107排出；

3)水箱本体内的最低液面高于蛇形冷凝换热管114的顶面，避免蛇形冷凝换热管114过热。

Claims (10)

1.一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，包括水箱本体、蛇形冷凝换热管、一级汽水分离膨胀器、二级汽水分离冷凝器、温度检测装置、液位计，水箱本体顶部连接有与水箱本体内部相连通的排气管，水箱本体顶部设有水箱人孔，侧上部设有进水管，排污管设置在水箱本体底部，二级汽水分离冷凝器设置在水箱本体顶部，二级汽水分离冷凝器底部通过回水管与水箱本体内部相连通，二级汽水分离冷凝器顶部设有排汽管，二级汽水分离冷凝器底部与设置在水箱本体内部的一级汽水分离膨胀器顶部相连接，一级汽水分离膨胀器底部与排污出水管相连接，蛇形冷凝换热管与一级汽水分离膨胀器相连接，排污进水管与蛇形冷凝换热管相连接；液位计固定在水箱本体上，用以测量水箱本体内部的液位；水箱最低液位位置设有温度检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的水箱本体为圆形水箱或方形水箱。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的蛇形冷凝换热管采用蛇形管，由中低压锅炉用无缝钢管制造，固定在水箱本体的内底部，且与水箱本体底部的距离为150-200mm，与水箱本体内储存的冷水换热，蛇形冷凝换热管内部液体流速不超过0.3m/s。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的蛇形冷凝换热管由多排换热管组组成，多排换热管组采用进口集箱和出口集箱并联。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的一级汽水分离膨胀器的底部为锥形斗结构，锥形斗结构底部与排污出水管相连通。

6.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的水箱本体采用外保温形式，水箱本体外部覆有厚度为50-100mm的保温材料层。

7.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的温度检测装置的主要元件为温度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的二级汽水分离冷凝器内部装设不锈钢波纹板和钢丝网。

9.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱，其特征在于，所述的水箱本体顶部的排气管和二级汽水分离冷凝器顶部的排汽管出口设置在室外空中。

10.根据权利要求1所述的一种锅炉排污水热交换中间水箱使用方法，其特征在于，利用锅炉或换热器的排污水为中间水箱加热，同时利用中间水箱给排污水降温减压，实现利用一套装置达到节能减排的双重作用，具体步骤为：

1)一级汽水分离膨胀器采用旋流方式进水，炉水由排污进水管进入蛇形冷凝换热管进行热交换，再从蛇形冷凝换热管以切线方向进入一级汽水分离膨胀器，减压膨胀，部分闪蒸的蒸汽析出，从一级汽水分离膨胀器顶部进入二级汽水分离冷凝器；低温液态水从一级汽水分离膨胀器底部的排污出水管排出，至外部排水沟或排污井；

2)闪蒸的蒸汽经过二级汽水分离冷凝器时，冷凝聚集，通过回水管流回水箱本体内，减少液态水损失，剩余的蒸汽通过排汽管排出；

3)水箱本体内的最低液面高于蛇形冷凝换热管的顶面，避免蛇形冷凝换热管过热。