CN111174601A - 一种水蒸汽对空排放的消白装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水蒸汽对空排放的消白装置，包括蒸汽空气换热器(10)和压缩空气喷射器(20)，压缩空气喷射器(20)含有外壳(21)、内喷嘴(22)和内腔体(23)，外壳(21)上设有蒸汽入口和混合气体出口，内喷嘴(22)的出口端朝向外壳(21)的混合气体出口，蒸汽空气换热器(10)含有蒸汽入口、蒸汽出口、压缩空气入口和压缩空气出口，蒸汽空气换热器(10)的蒸汽出口与外壳(21)上的蒸汽入口连通，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气出口与内喷嘴(22)的入口端连通。该水蒸汽对空排放的消白装置能够降低对空排放蒸汽的温度及饱和度，即可消除蒸汽外排遇冷产生的大量白色雾气。
Description
技术领域
本发明涉及一种水蒸汽对空排放的消白装置。
背景技术
随着我国环保要求的日趋严苛，各类生产工厂中“跑、冒、滴、漏”的治理迫在眉睫，如大量生产装置中的蒸汽放空管线出口及锅炉定期排污罐等设备产生的大量热饱和蒸汽直接就地排至大气，此放空蒸汽将在其排放出口处与大气中温度相对较低的冷空气混合、降温，会析出“小液滴”并形成白色雾团，俗称“白汽”，这会造成水资源的蒸发损失。同时，夏季高空排放的热的“小液滴”会造成操作巡检人员烫伤，冬季冷的“小液滴”会下落至地面结冰，会造成人员巡检安全。
发明内容
为了消除蒸汽对空排放产生的白色雾团，本发明提供了一种水蒸汽对空排放的消白装置，该水蒸汽对空排放的消白装置能够降低对空排放蒸汽的温度及饱和度，可消除蒸汽外排遇冷产生的大量白色雾气，消除“冒白”现象，即起到“消白”作用。不但满足环保要求，又可进一步降级水蒸汽的排放量，有效降低水资源的损失，达到节能效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水蒸汽对空排放的消白装置，包括蒸汽空气换热器和压缩空气喷射器，压缩空气喷射器含有外壳、内喷嘴和内腔体，外壳上设有蒸汽入口和混合气体出口，该蒸汽入口和混合气体出口均与内腔体连通，内喷嘴的出口端朝向外壳的混合气体出口，蒸汽空气换热器含有蒸汽入口、蒸汽出口、压缩空气入口和压缩空气出口，蒸汽空气换热器的蒸汽出口与外壳上的蒸汽入口连通，蒸汽空气换热器的压缩空气出口与内喷嘴的入口端连通。
蒸汽空气换热器为管壳式换热器，蒸汽空气换热器的蒸汽入口和蒸汽出口均与蒸汽空气换热器的管程连通，蒸汽空气换热器的压缩空气入口和压缩空气出口均与蒸汽空气换热器的壳程连通。
蒸汽空气换热器为直立状态，蒸汽空气换热器的蒸汽入口位于蒸汽空气换热器的下端，蒸汽空气换热器的蒸汽出口位于蒸汽空气换热器的上端，蒸汽空气换热器的压缩空气入口位于蒸汽空气换热器的下部，蒸汽空气换热器的压缩空气出口位于蒸汽空气换热器的上部。
蒸汽空气换热器内设有丝网除沫器，丝网除沫器位于蒸汽空气换热器的上部，丝网除沫器位于蒸汽空气换热器的管程内，蒸汽空气换热器的压缩空气入口外连接有流量调节阀。
压缩空气喷射器位于蒸汽空气换热器的上方，外壳的蒸汽入口位于外壳的下端，外壳的混合气体出口位于外壳的右侧，内喷嘴与外壳的左侧连接。
沿内喷嘴内的气流方向，内喷嘴含有依次连接的内大等径段、内渐缩段、内小等径段和内渐扩段。
压缩空气喷射器还含有外喷嘴，外喷嘴与外壳的混合气体出口对应连接，外喷嘴的入口端与内喷嘴的出口端之间的距离为1cm-10cm。
沿外喷嘴内的气流方向，外喷嘴含有依次连接的外渐缩段、外小等径段和外渐扩段，内喷嘴的内渐扩段的出口端内径小于或等于外喷嘴的外渐缩段的内径。
内喷嘴的轴线与外喷嘴的轴线重合，内喷嘴的内渐缩段、内小等径段和内渐扩段均位于内腔体内，外喷嘴的外小等径段和外渐扩段均位于外壳外。
本发明的有益效果是：
1、本装置采用压缩空气喷射器提供动力，无电力消耗，仅需消耗少量压缩空气，即可实现消白，工程量小且易于实施。
2、该装置为常压(或微负压)操作，设备体积小、重量小、投资小。
3、该装置与原放空管线采用管道连接，或就地采用法兰直接连接。
4、该装置可实现人工灵活调控：压缩空气进口截断阀采用截止阀，可实现不同环境温度条件下的人工压缩空气流量调节，进而有效实现“消白”和“节水”。冬季环境温度较低，可适当增加进气量，有效降低混合气体的湿度，到消白目的；夏季环境温度较高，饱和湿度高，可在保证消白的前提下，减小进气量，节省压缩空气消耗。
5、社会效益突出：减少了目前各个公司冬季所面临的雾气较大的问题，提高了公司的环保形象。
6、经济效益明显：节水降耗，节省电消耗，尤其在缺水少水地区经济效益更为明显。
7、有利于安全生产：可消除冬季雾气在附近巡检道路、设备、建筑物等位置冷凝结冰，容易造成人员检修时滑倒摔伤以及设备装置阀门打不开或关不严现象，避免安全生产隐患。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所述水蒸汽对空排放的消白装置的示意图。
图2是内喷嘴的示意图。
图3是外喷嘴的示意图。
图4是本发明所述水蒸汽对空排放的消白装置的空气温度-湿度饱和曲线图。
10、蒸汽空气换热器；20、压缩空气喷射器；30、蒸汽罐；
11、丝网除沫器；12、流量调节阀；
21、外壳；22、内喷嘴；23、内腔体；24、外喷嘴；
221、内大等径段；222、内渐缩段；223、内小等径段；224、内渐扩段；
241、外渐缩段；242、外小等径段；243、外渐扩段。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种水蒸汽对空排放的消白装置，包括蒸汽空气换热器10和压缩空气喷射器20，压缩空气喷射器20含有外壳21、内喷嘴22和内腔体23，外壳21上设有蒸汽入口和混合气体出口，该蒸汽入口和混合气体出口均与内腔体23连通，内喷嘴22的出口端朝向外壳21的混合气体出口，蒸汽空气换热器10含有蒸汽入口、蒸汽出口、压缩空气入口和压缩空气出口，蒸汽空气换热器10的蒸汽出口与外壳21上的蒸汽入口连通，蒸汽空气换热器10的压缩空气出口与内喷嘴22的入口端连通，如图1所示。
高温的蒸汽可以从该蒸汽入口进入蒸汽空气换热器10，放热后的蒸汽可以从蒸汽空气换热器10的蒸汽出口排出，低温的压缩空气可以从而该压缩空气入口进入蒸汽空气换热器10，吸热后的压缩空气可以从蒸汽空气换热器10的压缩空气出口排出。高温的蒸汽和低温的压缩空气在蒸汽空气换热器10内换热。放热后的蒸汽从外壳21的蒸汽入口进入内腔体23，吸热后的压缩空气从内喷嘴22的出口端进入内腔体23，放热后的蒸汽和吸热后的压缩空气在内腔体23内混合，然后混合气体再从所述混合气体出口处安装的外喷嘴24排出。
在本实施例中，蒸汽空气换热器10为管壳式换热器，蒸汽空气换热器10的蒸汽入口和蒸汽出口均与蒸汽空气换热器10的管程连通，蒸汽空气换热器10的压缩空气入口和压缩空气出口均与蒸汽空气换热器10的壳程连通，如图1所示。
在本实施例中，蒸汽空气换热器10为直立状态，即蒸汽空气换热器10的轴线为直立状态。蒸汽空气换热器10内设有上下间隔设置的上隔板和下隔板，上隔板和下隔板之间连接有换热立管。
在本实施例中，蒸汽空气换热器10的蒸汽入口位于蒸汽空气换热器10的下端，蒸汽空气换热器10的蒸汽出口位于蒸汽空气换热器10的上端，蒸汽空气换热器10的压缩空气入口位于蒸汽空气换热器10的下部，蒸汽空气换热器10的压缩空气出口位于蒸汽空气换热器10的上部。
在本实施例中，蒸汽空气换热器10内设有丝网除沫器11，丝网除沫器11位于蒸汽空气换热器10的上部，丝网除沫器11位于所述上隔板的上方，丝网除沫器11位于蒸汽空气换热器10的管程内，蒸汽空气换热器10的压缩空气入口外连接有流量调节阀12。
在本实施例中，压缩空气喷射器20位于蒸汽空气换热器10的上方，外壳21的蒸汽入口位于外壳21的下端，外壳21的混合气体出口位于外壳21的右侧，内喷嘴22与外壳21的左侧连接。外壳21的蒸汽入口通过管接头与蒸汽空气换热器10的蒸汽出口连接，内喷嘴22的入口端通过连接管线与蒸汽空气换热器10的压缩空气出口连接，如图1所示。
在本实施例中，内喷嘴22为管状结构，内喷嘴22为水平状态。沿内喷嘴22内的气流方向，内喷嘴22含有依次连接的内大等径段221、内渐缩段222、内小等径段223和内渐扩段224，内渐扩段224的长度大于内渐缩段222的长度，如图2所示。内大等径段221的内径大于内小等径段223的内径，气流经过内小等径段223时将产生减压增速效果。
在本实施例中，压缩空气喷射器20还含有外喷嘴24，外喷嘴24为管状结构，外喷嘴24为水平状态。外喷嘴24套设于外壳21的混合气体出口内，外喷嘴24与外壳21的混合气体出口对应连接，外喷嘴24的入口端与内喷嘴22的出口端之间的间距可以为1cm-10cm。
在本实施例中，沿外喷嘴24内的气流方向，外喷嘴24含有依次连接的外渐缩段241、外小等径段242和外渐扩段243，外渐扩段243的长度大于外渐缩段241的长度，如图3所示。内喷嘴22的内渐扩段224的出口端内径小于或等于外喷嘴24的外渐缩段241的内径。
在本实施例中，内喷嘴22的轴线与外喷嘴24的轴线重合，内喷嘴22的轴线与蒸汽空气换热器10的轴相交并垂直。内喷嘴22的内渐缩段222、内小等径段223和内渐扩段224均位于内腔体23内，内大等径段221穿过外壳21。外喷嘴24的外小等径段242和外渐扩段243均位于外壳21外，外渐缩段241穿过外壳21。内喷嘴22和外喷嘴24均与外壳21密封连接。
下面介绍该水蒸汽对空排放的消白装置的工作过程。
蒸汽空气换热器10的蒸汽入口与蒸汽罐30的蒸汽出口连接，蒸汽空气换热器10的压缩空气入口通过管线与气泵或公用工程站连接。蒸汽罐30内的高温低压饱和蒸汽将从蒸汽空气换热器10的蒸汽入口进入蒸汽空气换热器10，气泵或公用工程站输出的低温压缩空气将从蒸汽空气换热器10的压缩空气入口进入蒸汽空气换热器10。
低温压缩空气(25℃，8.0kg/cm2，对应于图4中的状态点C)经蒸汽空气换热器10的壳程吸热转变为高温空气(从蒸汽空气换热器10的压缩空气出口排出，对应于图4中的状态点D)，然后通过内喷嘴22进入内腔体23。蒸汽罐30内的低压饱和热蒸汽(对应于图4中的状态点A)经蒸汽空气换热器10的管程放热部分冷凝成低压饱和冷蒸汽(对应于图4中的状态点B)，同时冷凝出的冷凝水靠重力沿蒸汽空气换热器10的换热管流向蒸汽空气换热器10的蒸汽入口，该低压饱和冷蒸汽经过丝网除沫器11之后通过外壳21的蒸汽入口进入内腔体23，所述高温空气和低压饱和冷蒸汽在内腔体23中混合。
蒸汽空气换热器10的蒸汽出口排出的低压饱和冷蒸汽(对应于图4中的状态点B)；蒸汽空气换热器10的压缩空气出口排出的高温空气(对应于图4中的状态点D)，温度升高，空气含湿量不变。过高温空气(对应于图4中的状态点D)进入压缩空气喷射器20的内喷嘴22，经内喷嘴22的内小等径段223处压缩空气流速增加，压力能转变为动能，高速的该高温空气进入压缩空气喷射器20的内腔体23，将部分所述低压饱和冷蒸汽(对应于图4中的状态点B)吸入内腔体23混合，混合后的气体为第一混合气体，该第一混合气体(对应于图4中的状态点E)的状态处在饱和空气温度-湿度曲线以下，即为非饱和区；过第一混合气体以一定的速度进入外喷嘴24，速度能又变成压力能，减速增压后排出，与压缩空气喷射器20外周围的冷空气混合为第二混合气体，该第二混合气体(对应于图4中的状态点F)的状态也处于饱和空气温度-湿度饱和曲线以下，即为非饱和区，不会有“小液滴”析出，故可起到消白的作用。
该水蒸汽对空排放的消白装置可应用于多种废气外排并会形成“白雾”的场合，例如MDEA脱碳装置中CO2废气排放、轻烃蒸汽制氢装置的酸性水汽提塔顶气放空、锅炉定期排污罐顶部放空等部位(均含部分饱和水蒸气)。
对于常规排放，“冒白汽”分析：
A点-F点连线：管线或设备出口的饱和蒸汽(状态点A)状态参数变为环境空气状态参数(状态点F)的过程，即排到大气中的高温饱和蒸，当和周围很低的大气环境接触时，温度瞬间降低，此温度下的空气容纳不了那么多的水，则多余的水分以“小液滴”形式析出来了，形成了白雾。
对于本发明所述水蒸汽对空排放的消白装置的分析：
A点-B点连线：管线或设备出口饱和蒸汽(对应于状态点A)在蒸汽空气换热器10中放热，部分冷凝，经重力分离和金属丝网分离出冷凝液，饱和蒸汽沿等温线从状态点A变为状态点B。
C点-D点连线：自气泵或公用工程站来的压缩空气(对应于状态点C)在蒸汽空气换热器10中吸热，含湿量不变，温度升高，该压缩空气沿等温线从状态点C变为状态点D。
B点-D点连线后确定E点：处于状态点B的湿热饱和蒸汽和处于状态点D点的干热压缩空气在压缩空气喷射器20中相互混合变成所述第一混合气体(对应于状态点E)，温度降低，混合气含湿量降低。E点在B点-D点所在直线上，位置按两股气流的物料衡算、水分衡算和焓衡算得出。E点需要位于空气温度-湿度饱和曲线的下方。
E点-F点连线：所述第一混合气体(对应于状态点E)变成环境空气状态参数即该第二混合气体(对应于图4中的状态点F)，其连线在饱和空气温度-湿度饱和曲线下方，因此，没有白雾出现，起到“消白”作用。
蒸汽空气换热器10的压缩空气入口的流量与流量调节阀12的开度成正比，流量调节阀12的开度可以通过计算得出，也可以通过有限次的手动调节实现该第二混合气体(对应于图4中的状态点F)，在图4中饱和空气温度-湿度饱和曲线下方，以达到“消白”作用。
为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图1的上侧方向，“下”表示图1的下侧方向，“左”表示图1的左侧方向，“右”表示图1的右侧方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (9)
1.一种水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，所述水蒸汽对空排放的消白装置包括蒸汽空气换热器(10)和压缩空气喷射器(20)，压缩空气喷射器(20)含有外壳(21)、内喷嘴(22)和内腔体(23)，外壳(21)上设有蒸汽入口和混合气体出口，该蒸汽入口和混合气体出口均与内腔体(23)连通，内喷嘴(22)的出口端朝向外壳(21)的混合气体出口，蒸汽空气换热器(10)含有蒸汽入口、蒸汽出口、压缩空气入口和压缩空气出口，蒸汽空气换热器(10)的蒸汽出口与外壳(21)上的蒸汽入口连通，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气出口与内喷嘴(22)的入口端连通。
2.根据权利要求1所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，蒸汽空气换热器(10)为管壳式换热器，蒸汽空气换热器(10)的蒸汽入口和蒸汽出口均与蒸汽空气换热器(10)的管程连通，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气入口和压缩空气出口均与蒸汽空气换热器(10)的壳程连通。
3.根据权利要求2所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，蒸汽空气换热器(10)为直立状态，蒸汽空气换热器(10)的蒸汽入口位于蒸汽空气换热器(10)的下端，蒸汽空气换热器(10)的蒸汽出口位于蒸汽空气换热器(10)的上端，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气入口位于蒸汽空气换热器(10)的下部，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气出口位于蒸汽空气换热器(10)的上部。
4.根据权利要求3所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，蒸汽空气换热器(10)内设有丝网除沫器(11)，丝网除沫器(11)位于蒸汽空气换热器(10)的上部，丝网除沫器(11)位于蒸汽空气换热器(10)的管程内，蒸汽空气换热器(10)的压缩空气入口外连接有流量调节阀(12)。
5.根据权利要求1所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，压缩空气喷射器(20)位于蒸汽空气换热器(10)的上方，外壳(21)的蒸汽入口位于外壳(21)的下端，外壳(21)的混合气体出口位于外壳(21)的右侧，内喷嘴(22)与外壳(21)的左侧连接。
6.根据权利要求1所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，沿内喷嘴(22)内的气流方向，内喷嘴(22)含有依次连接的内大等径段(221)、内渐缩段(222)、内小等径段(223)和内渐扩段(224)。
7.根据权利要求6所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，压缩空气喷射器(20)还含有外喷嘴(24)，外喷嘴(24)与外壳(21)的混合气体出口对应连接，外喷嘴(24)的入口端与内喷嘴(22)的出口端之间的距离为1cm-10cm。
8.根据权利要求7所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，沿外喷嘴(24)内的气流方向，外喷嘴(24)含有依次连接的外渐缩段(241)、外小等径段(242)和外渐扩段(243)，内喷嘴(22)的内渐扩段(224)的出口端内径小于或等于外喷嘴(24)的外渐缩段(241)的内径。
9.根据权利要求8所述的水蒸汽对空排放的消白装置，其特征在于，内喷嘴(22)的轴线与外喷嘴(24)的轴线重合，内喷嘴(22)的内渐缩段(222)、内小等径段(223)和内渐扩段(224)均位于内腔体(23)内，外喷嘴(24)的外小等径段(242)和外渐扩段(243)均位于外壳(21)外。
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2020
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Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张攀;范祥子;: "蒸汽加热法去除烟气白雾技术", 洁净煤技术, no. 04, 15 July 2018 (2018-07-15) * |
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