CN106403629A - 废水余热蒸发器 - Google Patents

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Abstract

废水余热蒸发器，它涉及一种蒸发器。本发明解决了目前废水余热回收没有得到有效利用，造成大量的资源浪费的问题。高温蒸发器和低温蒸发器由上至下依次设置，高温蒸发器的上端设置有进水口，进水口与高炉冲渣水来水管连接，高温蒸发器的第一蒸汽出口通过蒸汽管路与集气管的上部连通；低温蒸发器由上至下设置有多级蒸发室，低温蒸发器的每一级第二蒸汽出口均与一个蒸汽喷射器的进气口连通，每个蒸汽喷射器的扩压管出口由上至下依次与集气管连通，集气管的下端与用气设备连接，每一级蒸汽喷射器的吸入口通过一根连接管路与蒸汽总管连通，低温蒸发器的下端设置有出水口，高温蒸发器的下端与低温蒸发器的上端通过法兰连接。本发明用于废水余热回收。

Description

废水余热蒸发器
技术领域
本发明涉及一种废水余热蒸发器，属于热工技术领域。
背景技术
近年我国工业生产，每年都产生和排放大量70～90℃的中高温废水，尤其钢铁和化工企业，在高炉淬渣、高炉煤汽洗涤工艺中，每个高炉的废热水排放量大约在2000吨/小时左右。
我国钢铁生产的大国，钢铁的年产量占世界总产量的40％。无论是炼钢还是炼铁，都要产生大量的炉渣。钢铁冶金炉内，产生1400～1500℃的高温炉渣，经渣口流出后，再经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，熔渣受冷水冲击，炸裂成一定粒度的合格的水渣。
渣水分离后，炉渣用作建筑材料；与高温炉渣进行热交换的冲渣水，进入冲渣水池。冲渣水池通常占地几千平方米，冲渣水池上方热汽腾空，冲渣水温度常年保持在60～80℃，是一个巨大的潜在的热能能源。
钢厂高炉每冶炼1吨生铁，炉渣损失掉的热量在0.81GJ～0.87GJ，占总热量收入的6.61％～7.5％，折标煤为27.77kg～29.78kg充分燃烧放出的热量，以渣比0.44计算，每吨渣损失的热量约为63.9kg标煤完全燃烧放出的热量。
某厂高炉炉渣处理上目前用风水淬渣工艺，风取自于动力厂供高炉的冷风，水来自于专门的水泵抽取的工业中水。渣沟沟头处水压都在0.22MPa左右，水量约为相应出渣量的8倍。风水淬渣时，风水混合物的动能将高炉熔渣(约1450～1500℃)打散，打散后的高炉熔渣与水充分混合，渣水进行热量交换，渣温降至约65～90℃，水温升高至同等温度。
粗略估算，目前每淬1吨高炉熔渣约需8吨水，冲渣水再次回到中水池只剩7.15吨左右，也就是说每淬1吨高炉熔渣损失掉0.85吨中水，其中变成蒸汽的为0.65吨左右，被水渣吸附的为0.2吨左右，即高炉每生产1t生铁，大约需要消耗冲渣中水0.36t。这样即浪费了水资源，又损失掉了宝贵的冲渣水余热。
某厂三座2500m3高炉和1座1260m3高炉年产生铁约750万吨，同时产生330万吨高炉渣，每年高炉渣损失的热量约相当于21万吨标煤完全燃烧放出的热量。
冲渣水余热回收用于供暖或加热软水水源，据相关资料介绍可回收高炉渣总热量的10％，回收时间为每年11月份至次年3月份，即回收时间约为150天。
利用冲渣水余热，冬季废水余热回收主要用于供暖，在夏天废水余热回收不是很多，潜在的用途可以考虑制冷空调等。
此外，化工、造纸、建材、水泥、纺织、制药等行业也在排放大量中高温废水，目前这些废水的余热大部分也没得到利用。
综上，目前废水余热回收没有得到有效利用，造成大量的资源浪费。
发明内容
本发明为解决目前废水余热回收没有得到有效利用，造成大量的资源浪费的问题，进而提出一种废水余热蒸发器。
本发明为解决上述问题采用的技术方案是：
本发明的废水余热蒸发器包括蒸汽总管100、高温蒸发器200、低温蒸发器300、蒸汽喷射器400、集气管500和若干连接管路；高温蒸发器200和低温蒸发器300由上至下依次设置，高温蒸发器200的上端设置有进水口210，进水口210与高炉冲渣水来水管连接，高温蒸发器200的第一蒸汽出口230通过蒸汽管路235与集气管500的上部连通；低温蒸发器300由上至下设置有多级蒸发室，低温蒸发器300的每一级第二蒸汽出口330均与一个蒸汽喷射器400的进气口401连通，每个蒸汽喷射器400的扩压管出口416由上至下依次与集气管500连通，集气管500的下端与用气设备连接，每一级蒸汽喷射器400的吸入口420通过一根连接管路与蒸汽总管100连通，每根连接管路上设置有一个调节阀110，低温蒸发器300的下端设置有出水口310，高温蒸发器200的下端与低温蒸发器300的上端通过法兰连接。
所述高温蒸发器200包括上封头220、上筛板240、上筒体250和第一法兰260，上封头220的顶端设置有进水口210，上封头220与上筒体250的上端固装为一体，上筛板240水平设置在上封头220与上筒体250之间，上筛板240上均布设置有多个流水孔，上筒体250的侧壁上加工有第一蒸汽出口230，上筒体250的下缘与第一法兰260连接。
所述低温蒸发器300包括第二法兰360、下筒体350、下封头320和多个下筛板340，下筒体350的上缘与第二法兰360连接，下封头320与下筒体350的下端固装为一体，下封头320的底端上设置有出水口310，低温蒸发器300的每个蒸发室内均设置有一个下筛板340，下筛板340上均布设置有多个流水孔，每个蒸发室中部的侧壁上设置有一个蒸汽出口。
所述蒸汽喷射器400包括进气口401、喷嘴405、吸入室410、吸入口420、扩压管415和扩压管出口416，吸入室410为箱体结构，喷嘴405的一端设置有进气口401，喷嘴405的另一端出口穿过吸入室410的一端面且位于吸入室410内，吸入室410的另一端面连接有扩压管415且与扩压管415的一端连通，喷嘴405与扩压管415同轴设置，扩压管415的另一端上设置有扩压管出口416，吸入室410的下端设置有吸入口420，吸入口420的中心线与喷嘴405的中心线垂直设置。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的废水余热蒸发器通过高温蒸发器、低温蒸发器以及蒸汽喷射器之间的有机结合，由于低温蒸发器每一级的水温都比较低，闪蒸的蒸汽的温度和压力都低，为了使蒸发器各级闪蒸蒸发蒸汽都与高温蒸发器闪蒸蒸汽的温度和压力分别相同，蒸发器的各级蒸汽出口处分别接到一个蒸汽喷射器的吸入口，从蒸汽总管进入各级蒸汽喷射器的驱动蒸汽经过调节阀，进入蒸汽喷射器的驱动蒸汽进汽口，实现了废水余热回收有效利用，节约了大量的余热资源。
附图说明
图1是本发明的废水余热蒸发器的整体结构示意图；
图2是本发明具体实施方式二中高温蒸发器200的主视图；
图3是本发明具体实施方式三中低温蒸发器300的主视图；
图4是本发明具体实施方式六中蒸汽喷射器400的主视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式废水余热蒸发器包括蒸汽总管100、高温蒸发器200、低温蒸发器300、蒸汽喷射器400、集气管500和若干连接管路；高温蒸发器200和低温蒸发器300由上至下依次设置，高温蒸发器200的上端设置有进水口210，进水口210与高炉冲渣水来水管连接，高温蒸发器200的第一蒸汽出口230通过蒸汽管路235与集气管500的上部连通；低温蒸发器300由上至下设置有多级蒸发室，低温蒸发器300的每一级第二蒸汽出口330均与一个蒸汽喷射器400的进气口401连通，每个蒸汽喷射器400的扩压管出口416由上至下依次与集气管500连通，集气管500的下端与用气设备连接，每一级蒸汽喷射器400的吸入口420通过一根连接管路与蒸汽总管100连通，每根连接管路上设置有一个调节阀110，低温蒸发器300的下端设置有出水口310，高温蒸发器200的下端与低温蒸发器300的上端通过法兰连接。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式中所述高温蒸发器200包括上封头220、上筛板240、上筒体250和第一法兰260，上封头220的顶端设置有进水口210，上封头220与上筒体250的上端固装为一体，上筛板240水平设置在上封头220与上筒体250之间，上筛板240上均布设置有多个流水孔，上筒体250的侧壁上加工有第一蒸汽出口230，上筒体250的下缘与第一法兰260连接。如此设计，高温蒸发器200的进水口210连接高炉冲渣水来水管，高炉冲渣水进入高温蒸发器200后，由于冲渣水温高于所在空间压力所对应的饱和温度，冲渣水温立刻闪蒸蒸发，冲渣水蒸汽通过蒸汽出口230，通过蒸汽通道235，进入集汽管500，高温蒸发器200内的高炉冲渣水蒸发后，剩余出水向下进入蒸发器300。
高炉冲渣水从进水口210进入废水余热蒸发器实施例的高温蒸发器，进入上封头220空间，通过筛板240向下喷淋，由于筒体250内压力低于高炉冲渣水温度对应的饱和压力，高炉冲渣水立刻闪蒸，闪蒸蒸汽从出汽口230流出，送往集汽管。
高温蒸发器通过法兰260，与下面的蒸发器相连接。
筒体250内的压力是由出汽口230通过集汽管连接的用汽设备的压力决定的。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述低温蒸发器300包括第二法兰360、下筒体350、下封头320和多个下筛板340，下筒体350的上缘与第二法兰360连接，下封头320与下筒体350的下端固装为一体，下封头320的底端上设置有出水口310，低温蒸发器300的每个蒸发室内均设置有一个下筛板340，下筛板340上均布设置有多个流水孔，每个蒸发室中部的侧壁上设置有一个蒸汽出口。如此设计，低温蒸发器300的进水来自于冲渣水高温蒸发后的剩余水，每一级闪蒸蒸发过程与高温蒸发器200相同；
由于低温蒸发器300每一级的水温都比较低，闪蒸的蒸汽的温度和压力都低，为了使蒸发器300各级闪蒸蒸发蒸汽都与高温蒸发器200闪蒸蒸汽的温度和压力分别相同，蒸发器300的各级蒸汽出口处分别接到一个蒸汽喷射器400的吸入口，从蒸汽总管100进入各级蒸汽喷射器的驱动蒸汽经过调节阀110，进入蒸汽喷射器的驱动蒸汽进汽口。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式低温蒸发器300由上至下设置有2～5级蒸发室。如此设置，可以根据高炉冲渣水经高温蒸发后的剩余水温和具体工作情况选择蒸发室的数量。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式低温蒸发器300由上至下设置有3级蒸发室。如此设置，蒸发器的筒体竖立放置，筒体的上缘与法兰连接，筒体内从上到下有三级蒸发室，每级的蒸发室顶部有一个水平的筛板，每个筛板上有多个向下的流水孔，筒体上每级蒸发室中部的壁面上，有一个出汽口，筒体下缘连接下封头，下封头的底部，有一个出水口。
高炉冲渣水从法兰360进入废水余热蒸发器实施例的蒸发器，蒸发器为三级结构，高炉冲渣水逐级通过筛板340向下喷淋。由于筒体350内压力低于高炉冲渣水温度对应的饱和压力，高炉冲渣水立刻闪蒸，闪蒸蒸汽从出汽口330流出，送往集汽管。
经过三级闪蒸，剩余的高炉冲渣水到达下封头320，并通过出水口310用水泵排出。
蒸发器筒体350内的三级蒸发各自的压力是由各级出汽口330上连接的蒸汽喷射器吸入口的引射压力决定的。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述蒸汽喷射器400包括进气口401、喷嘴405、吸入室410、吸入口420、扩压管415和扩压管出口416，吸入室410为箱体结构，喷嘴405的一端设置有进气口401，喷嘴405的另一端出口穿过吸入室410的一端面且位于吸入室410内，吸入室410的另一端面连接有扩压管415且与扩压管415的一端连通，喷嘴405与扩压管415同轴设置，扩压管415的另一端上设置有扩压管出口416，吸入室410的下端设置有吸入口420，吸入口420的中心线与喷嘴405的中心线垂直设置。
本实施方式蒸汽总管来高温高压蒸汽，作为喷射器的驱动蒸汽，经过进汽口401，通过喷嘴405，高速喷射进入吸入室410。由于驱动蒸汽高速喷射的作用，根据佰努力流体方程，使吸入室410内部呈现低压空间。在蒸汽压差作用下，蒸发器各级产生的低压低温蒸汽，从吸入口420进入吸入室410，吸入室410内，高速驱动蒸汽吸纳裹挟被抽射低压低温蒸汽，在共同高速流动中，两种蒸汽混合、均速、均压，再经扩压管415的渐缩管、喉管和渐扩管，减速增压，形成均匀混合的中等压力蒸汽后，经过扩压管出口416排出，进入集汽管。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或五相同。
工作过程：
高温蒸发器200的进水口210连接高炉冲渣水来水管，高炉冲渣水进入高温蒸发器200后，由于冲渣水温高于所在空间压力所对应的饱和温度，冲渣水温立刻闪蒸蒸发，冲渣水蒸汽通过蒸汽出口230，通过蒸汽通道235，进入集汽管500；
高温蒸发器200内的高炉冲渣水蒸发后，剩余出水向下进入蒸发器300；
蒸发器300的进水来自于冲渣水高温蒸发后的剩余水，蒸发器300内，从上到下设多级蒸发室，冲渣水低温蒸发过程分成多级，每一级闪蒸蒸发过程与高温蒸发器200相同；
由于蒸发器300每一级的水温都比较低，闪蒸的蒸汽的温度和压力都低，为了使蒸发器300各级闪蒸蒸发蒸汽都与高温蒸发器200闪蒸蒸汽的温度和压力分别相同，蒸发器300的各级蒸汽出口处分别接到一个蒸汽喷射器400的吸入口，各级蒸汽喷射器的驱动蒸汽从蒸汽总管100来，经过调节阀110，进入蒸汽喷射器的驱动蒸汽进汽口；
在蒸汽喷射器400内部，驱动蒸汽引射从吸入口进入的蒸发器300的各级低压蒸汽，混合形成与高温蒸发器200同温同压的蒸汽，分别进入集汽管500；
集汽管500的几个进汽口进入的蒸汽参数相同，集中汇合后，形成一股蒸汽流，流向用汽设备。集汽管中的蒸汽的绝对压力可以大于环境压力，也可以低于环境压力；
蒸发器300的剩余水从出水口310流出，返回冲渣水池。

Claims (6)

1.一种废水余热蒸发器，所述废水余热蒸发器包括蒸汽总管(100)、高温蒸发器(200)、低温蒸发器(300)、蒸汽喷射器(400)、集气管(500)和若干连接管路；其特征在于：高温蒸发器(200)和低温蒸发器(300)由上至下依次设置，高温蒸发器(200)的上端设置有进水口(210)，进水口(210)与高炉冲渣水来水管连接，高温蒸发器(200)的第一蒸汽出口(230)通过蒸汽管路(235)与集气管(500)的上部连通；低温蒸发器(300)由上至下设置有多级蒸发室，低温蒸发器(300)的每一级第二蒸汽出口(330)均与一个蒸汽喷射器(400)的进气口(401)连通，每个蒸汽喷射器(400)的扩压管出口(416)由上至下依次与集气管(500)连通，集气管(500)的下端与用气设备连接，每一级蒸汽喷射器(400)的吸入口(420)通过一根连接管路与蒸汽总管(100)连通，每根连接管路上设置有一个调节阀(110)，低温蒸发器(300)的下端设置有出水口(310)，高温蒸发器(200)的下端与低温蒸发器(300)的上端通过法兰连接。
2.根据权利要求1所述的废水余热蒸发器，其特征在于：所述高温蒸发器(200)包括上封头(220)、上筛板(240)、上筒体(250)和第一法兰(260)，上封头(220)的顶端设置有进水口(210)，上封头(220)与上筒体(250)的上端固装为一体，上筛板(240)水平设置在上封头(220)与上筒体(250)之间，上筛板(240)上均布设置有多个流水孔，上筒体(250)的侧壁上加工有第一蒸汽出口(230)，上筒体(250)的下缘与第一法兰(260)连接。
3.根据权利要求1或2所述的废水余热蒸发器，其特征在于：所述低温蒸发器(300)包括第二法兰(360)、下筒体(350)、下封头(320)和多个下筛板(340)，下筒体(350)的上缘与第二法兰(360)连接，下封头(320)与下筒体(350)的下端固装为一体，下封头(320)的底端上设置有出水口(310)，低温蒸发器(300)的每个蒸发室内均设置有一个下筛板(340)，下筛板(340)上均布设置有多个流水孔，每个蒸发室中部的侧壁上设置有一个蒸汽出口。
4.根据权利要求3所述的废水余热蒸发器，其特征在于：低温蒸发器(300)由上至下设置有2～5级蒸发室。
5.根据权利要求4所述的废水余热蒸发器，其特征在于：低温蒸发器(300)由上至下设置有3级蒸发室。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的废水余热蒸发器，其特征在于：所述蒸汽喷射器(400)包括进气口(401)、喷嘴(405)、吸入室(410)、吸入口(420)、扩压管(415)和扩压管出口(416)，吸入室(410)为箱体结构，喷嘴(405)的一端设置有进气口(401)，喷嘴(405)的另一端出口穿过吸入室(410)的一端面且位于吸入室(410)内，吸入室(410)的另一端面连接有扩压管(415)且与扩压管(415)的一端连通，喷嘴(405)与扩压管(415)同轴设置，扩压管(415)的另一端上设置有扩压管出口(416)，吸入室(410)的下端设置有吸入口(420)，吸入口(420)的中心线与喷嘴(405)的中心线垂直设置。
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