CN111237738B - 一种高效的锅炉排污能量回收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的锅炉排污能量回收装置和方法，该装置包括一体式蒸汽排污扩容器，所述的一体式蒸汽排污扩容器分别通过定期排污管及连续排污管与锅炉连接，所述的一体式蒸汽排污扩容器，包括扩容器本体、双环型盘管冷却器、高效换热器及环形集水槽，所述的扩容器本体的顶侧设有排汽口，底侧设有排污口，其内部以上、下相对位置分别设有高效换热器和环形集水槽，环形集水槽内设有双环型盘管冷却器。本发明不但具备现有锅炉的定、连排扩容器的任一功能，还可将锅炉定、连排的高温蒸汽进行冷凝，消除蒸汽外排造成的能量浪费及对环境的污染，并解决该装置的占地及维修工作量大等问题。

Description

一种高效的锅炉排污能量回收装置和方法

技术领域

本发明涉及锅炉排污热能回收技术领域，具体是指一种高效的锅炉排污能量回收装置和方法。

背景技术

蒸汽锅炉在运行时，为保证锅炉内炉水的碱度、溶解固定形物符合锅炉水质标准要求，一般要进行锅筒表面排污，即连续不断的将汽包中水面附近含盐分的锅炉水排出炉外，因此一般设置有连续排污扩容器和定期排污扩容器，它们的作用是：当锅炉排污水排进扩容器后，由于排污容积扩大、压力降低，同时饱和温度也相应降低，这样原来压力下的排污水在降低压力后，就有一部分热量释放出来，这部分热量作为汽化热被水吸收而使部分排污水发生汽化，将汽化的这部分蒸汽引入除氧器，从而可以回收这部分蒸汽和热量。

排污扩容器又称为排污膨胀器，在功能上分为定期排污扩容器和连续排污扩容器，或定期排污膨胀器和连续排污膨胀器。1、定期排污扩容器原理是将锅炉定期排污水或压力比，定期排污膨胀器更高的排出的废热水，经过减压、扩容分离出二次蒸汽和废热水，二次蒸汽排入大气或作为热源利用，废热水一般经排污降温池排入下水系统。2、连续排污扩容器原理，是连续排污膨胀器与锅炉的连续排污口连接的，是用来将锅炉的连续排污减压扩容，排污水在连续排污膨胀器内绝热膨胀分离为二次蒸汽和废热水，并在膨胀器内经扩容、降压、热量交换，然后排放，二次蒸汽由专门的管道引出，废热水通过浮球液位阀或溢流调节阀自动排走，热能可以得到回收再利用。

同时，排污膨胀器也称排污扩容器。排污膨胀器一般是与锅炉的连续或定期排污口连接的，是用来将锅炉的连续或定期排污减压扩容，排污水在排污膨胀器内绝热膨胀分离为二次蒸汽和废热水，并在膨胀器内经扩容、降压、热量交换然后排放，二次蒸汽由专门的管道引出，废热水通过浮球液位阀或溢流调节阀自动排走，热能可以得到回收再利用。其细分功能如下描述：

连续排污：属于表面排污，排出水表面盐浓度较大的炉水，使炉水含盐量维持在允许范围内，以减小炉水膨胀、泛沫，减少蒸汽的湿度和含盐量，并可减少蒸发管内的结垢，一般是调整好排污量一直排污，进入连排扩容器，这部分水有很大热能可以利用水水换热器对进入除氧器的除盐水进行预热，后经过定排扩容器排出。

定期排污：主要是排出加药后使水中的硬度盐生成的沉渣。一般接在锅炉的下部或者在水冷壁下联箱，主要是排出杂质，一般是每班排污一次，但要注意水位和负荷。同时它也可以在点炉前期，水循环没有完全建立的时候，适当开启定排可以起到促进水冷壁水循环的建立，保证锅炉水冷壁管不会局部受热，保护水冷壁的作用。

由于2种扩容器排污性质不同，所以，在锅炉的定、连排污扩容器上一般不使用一个扩容器。定期排污因瞬间排污量大，废水含有杂质，所以大都排放掉了，其定期排污扩容器的作用是防止直排对下水设备产生水冲击或产生汽水混合物而引起一定的破坏作用，是为了保护排污及下水设备的。而连续排污膨胀器的作用是为了回收排污水生成的闪蒸蒸汽，因为连排的时间较长、水量大，排出的废水多为高悬浮物和碱度等污水，所以，连排扩容器是相对密封的，而且里面还有输水装置，闪蒸蒸汽能够通过密闭管道做到重复利用。而定排的扩容器是开式的，没有汽水分离装置，因为定排瞬间流量大，生成的闪蒸蒸汽较多但是时间短，不易回收。

基于以上的原因，在锅炉上基本都设置2种不同的定、连排扩容扩容器，这样不仅会增加设备的投资及占地，对后期设备维护也带来不少工作量。基于上述原因，本申请提出了一种高效的锅炉排污能量回收装置，其不但具备原锅炉的定、连排扩容器完善功能，还可将锅炉定、连排的高温蒸汽彻底进行冷凝，消除蒸汽外排造成的能量浪费及对环境的污染。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种高效的锅炉排污能量回收装置和方法，其不但具备现有锅炉的定、连排扩容器的任一功能，还可将锅炉定、连排的高温蒸汽进行冷凝，消除蒸汽外排造成的能量浪费及对环境的污染，并解决该装置的占地及维修工作量大等问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高效的锅炉排污能量回收装置，包括一体式蒸汽排污扩容器，所述的一体式蒸汽排污扩容器分别通过定期排污管及连续排污管与锅炉连接，所述的一体式蒸汽排污扩容器，包括扩容器本体、双环型盘管冷却器、高效换热器及环形集水槽，所述的扩容器本体的顶侧设有排汽口，底侧设有排污口，其内部以上、下相对位置分别设有高效换热器和环形集水槽，环形集水槽内设有双环型盘管冷却器。

所述的环形集水槽由环形集水板构成，所述的环形集水板与扩容器本体1的内壁连接形成一个具有顶部溢流作用的环形集水槽。

所述的环形集水槽位于扩容器本体底部的1/3高度。

所述的扩容器本体安装在支座上，其包括上封头、下封头及筒体，所述的筒体的上、下端分别与上封头及下封头密封连接。

所述的扩容器本体上部分别设除盐水或凝结水进水管及除盐水或凝结水出水管与高效换热器连接，下部分别设有高压排污水管及低压排污水管与环形集水槽相连通，高压排污水管和低压排污水管均与扩容器本体保持切线方向角度连接。

所述的定期排污管和连续排污管通过切线方向接入扩容器本体内。

所述的高效换热器通过隔离板与扩容器本体的内壁连接，所述的高效换热器，包括有主换热器和辅助换热器，主换热器与辅助换热器连接。

一种高效的锅炉排污能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将外部锅炉汽包排出的蒸汽及排污热水进入到扩容器内，蒸汽及排污热水被扩容分离出蒸汽和水，蒸汽和水被双环型盘管冷却器降温后，从高压排污水管或低压排污水管排出，极少量冷却后的热汽从排汽口排往大气中；

S2.将进入到扩容器内的热排污水通过双环型盘管冷却器降温后从集水槽上端溢流并从排污口排出，进行二次回收使用；

S3.将除盐水或冷凝水从除盐水进水管进入到高效换热器内，高效换热器通过与扩容器内的热排污水及蒸汽进行热量交换，使除盐水或冷凝水升温后从除盐水或凝结水出水管再进入到除氧器中，进行除氧后进入锅筒汽包。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明有效的解决了传统定、连排扩容器在运行中存在的能量浪费及能量污染问题，同时节约了该装置的安装空间及减少了设备运行带来的维修工作量大的问题，提高了锅炉除盐水或凝结水给水温度，提高锅炉的运行效率，同时有效的减少因传统定、连排扩容器运行过程中产生的二次能量浪费及二次能量污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部俯视结构示意图；

图3为本发明的双环型盘管冷却器结构示意图。

图中：1扩容器本体、2双环型盘管冷却器、3高效换热器、4环形集水槽、5排汽口、6排污口、7除盐水或凝结水进水管、8除盐水或凝结水出水管、9高压排污水管、10低压排污水管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如图1、图2和图3所示，一种高效的锅炉排污能量回收装置，包括一体式蒸汽排污扩容器，所述的一体式蒸汽排污扩容器分别通过定期排污管及连续排污管与锅炉连接，从锅炉的汽包内排入到一体式蒸汽排污扩容器内的排污水被扩容分离出蒸汽和水，所述的一体式蒸汽排污扩容器，包括扩容器本体1、双环型盘管冷却器2、高效换热器3及环形集水槽4，所述的扩容器本体1的顶侧设有排汽口5，底侧设有排污口6，其内部以上、下相对位置分别设有高效换热器3和环形集水槽4，环形集水槽4内设有双环型盘管冷却器2，除盐水或凝结水从除盐水或凝结水进水管7进入到高效换热器3中，除盐水或凝结水在通过高效换热器3与扩容蒸汽及高温污水的接触下，提高了除盐水或凝结水的温度，升温后的除盐水或凝结水从除盐水或凝结水出水管8流出并进入到锅炉除氧器中，经过环形集水槽4内设有的双环型盘管冷却器2冷却了的排污水从扩容器本体1的底部的排污口6排往污水收集槽中，然后经过污水收集槽的二次过滤处理后，重新进入锅炉，极少量冷却后的热汽从扩容器本体1的顶端排汽口5排往大气中。

所述的环形集水槽4由环形集水板构成，所述的环形集水板与扩容器本体1的内壁连接形成一个具有顶部溢流作用的环形集水槽4。

所述的环形集水槽4位于扩容器本体1底部的1/3高度。

所述的扩容器本体1安装在支座上，其包括上封头、下封头及筒体，所述的筒体的上、下端分别与上封头及下封头密封连接。

所述的扩容器本体1上部分别设除盐水或凝结水进水管7及除盐水或凝结水出水管8与高效换热器3连接，下部分别设有高压排污水管9及低压排污水管10与环形集水槽4相连通，高压排污水管9和低压排污水管10均与扩容器本体1保持切线方向角度连接。

所述的定期排污管和连续排污管通过切线方向接入扩容器本体1内，锅炉的高压排污水及低压排污水分别通过定期排污管或连续排污管进入到扩容器本体1内实现自动扩容降压。

所述的高效换热器3通过隔离板与扩容器本体1的内壁连接，所述的高效换热器3，包括有主换热器和辅助换热器，主换热器与辅助换热器连接。

一种高效的锅炉排污能量回收方法，该方法使用以上所述的锅炉排污能量回收装置，其步骤如下：

S1.将外部锅炉汽包排出的蒸汽及排污热水进入到扩容器内，蒸汽及排污热水被扩容分离出蒸汽和水，蒸汽和水被双环型盘管冷却器2降温后，极少量冷却后的热汽从排汽口5排往大气中；

S2.将进入到扩容器内的蒸汽及排污热水通过双环型盘管冷却器2降温后从集水槽上端溢流并从排污口6排出，进行二次回收使用；

S3.将除盐水或冷凝水从除盐水或凝结水进水管7进入到高效换热器3内，高效换热器3通过与扩容器内的热排污水及蒸汽进行热量交换，使除盐水或冷凝水升温后从除盐水或凝结水出水管8再进入到除氧器中，进行除氧后进入锅筒汽包。

工作原理：

本发明的扩容降压流程：在扩容器本体1底部四周设置有多个不同压力系统的排污衍接入口，排污衍接入口分别与高压排污水管9和低压排污水管10连接，高压排污水管9和低压排污水管10均与扩容器本体1保持切线方向角度，扩容器本体1底部至1/3高度设置有环形集水板，集水板与扩容器内壁形成一个具备具有顶部溢流作用的环形集水槽4，沿环形集水槽4内安装有多个双环型盘管冷却器2，锅炉的高压排污水及低压排污水由定期排污管或连续排污管切线方向进入扩容器本体1中，在扩容器内实现了自动扩容降压，大部分的蒸汽或高温污水在经过双环型盘管冷却器2后，实现了蒸汽冷凝过程及高温污水降温，冷凝成液体后形成的污水在集水槽内混合缓冲并形成旋转水流，水流经多组双环型盘管冷却器2冷却后从集水槽的低压排污水管10排出。

本发明的排污流程：集水槽为上部开口结构构，当排污水的水流液面累计高于集水槽的集水板高度时或在锅炉应急排污或大量排污时，水流将从集水槽的上部溢流，并从排污口6进入至排污收集槽内，再通过水泵将收集槽内的水流输送到污水回收系统，以便再次回收利用，同时也保证了设备安全运行。

本发明的冷却水流程：在扩容器本体1的内顶部安装有一个高效换热器3，高效换热器3的四周通过隔离板与扩容器内壁相接，将扩容器本体1的内腔隔离成上、下2个独立的空间，所述的高效换热器3，包括有主换热器和辅助换热器，主换热器设在辅助换热器的顶侧并相互连接，除盐水或凝结水从除盐水或凝结水进水管7进入到扩容器本体1内，首先经过辅助换热器再到主换热器，最后从主换热器经除盐水或凝结水出水管8流入除氧器，除盐水或冷凝水通过与进入扩容器本体1内的高温蒸汽及高温污水进行热量交换后流出扩容器本体1，排污水通过辅助换热器冷却扩容产生的二次蒸汽后进入主换热器，辅助换热器兼有收集飞溅的排污水作用，防止排气带水现象，主换热器为双盘管式，单个盘管换热面积约为xx平方米，机构简单紧凑，盘管个数、总换热面积、总流通面积可根据形成排污量计算确定。

现场装有2台强制循环余热蒸汽锅炉，额定蒸发量为40T/H，锅炉设计排污率为1-2％，通过利用该能量回收方法，可以有效减少现场蒸汽锅炉对水资源的消耗，从锅炉的定期排污管或连续排污管的排污系统排入的污水和蒸汽，及锅炉高、低压管道输水经过定期排污管或连续排污管进入到扩容器内扩容、冷凝后，产生40-60℃左右的常压回收水及极少量的挥发热汽，可回收的冷凝热水通过扩容器的溢流底部的排污管进行回收再利用，而极少量的挥发热汽通过扩容器顶部的排汽口5排出，而利用除盐水或凝结水将锅炉高温排污水及蒸汽的热量在扩容器内实现了回收，完成了热量交换回收，即实现了排污热能回收利用，又可提高除盐水或冷凝水进入除氧器的温度，提高热力除氧的效率，产生了良好的经济效益，同时减少了能源及水资源的极大浪费。

经济效益分析：锅炉排污率按1％计算，锅炉的实际定、连排污水量和蒸汽应该在0.4T/H左右。

采用本发明的装置后，每小时共可回收近0.4吨左右排污蒸汽及排污水，每年可回0.4x8000＝3200吨淡水，对于离岸海岛这类的淡水贫乏的地区来说，排污淡水的回收不但节能而减少了能源的消耗，也可大大降低排汽噪音，起到了环保的作用。社会综合经济效益也极为可观。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锅炉排污能量回收装置，包括一体式蒸汽排污扩容器，所述的一体式蒸汽排污扩容器分别通过定期排污管及连续排污管与锅炉连接，其特征在于：所述的一体式蒸汽排污扩容器，包括扩容器本体（1）、双环型盘管冷却器（2）、高效换热器（3）及环形集水槽（4），所述的扩容器本体（1）的顶侧设有排汽口（5），底侧设有排污口（6），其内部以上、下相对位置分别设有高效换热器（3）和环形集水槽（4），环形集水槽（4）内设有双环型盘管冷却器（2）；所述的环形集水槽（4）由环形集水板构成，所述的环形集水板与扩容器本体（ 1 ） 的内壁连接形成一个具有顶部溢流作用的环形集水槽（4）；

高效换热器（3）的四周通过隔离板与扩容器内壁相接，将扩容器本体（1）的内腔隔离成上、下2个独立的空间；

所述的扩容器本体（1）上部分别设除盐水或凝结水进水管（7）及除盐水或凝结水出水管（8）与高效换热器（3）连接，下部分别设有定期排污管（9）及连续排污管（10）与环形集水槽（4）相连通，定期排污管（9）和连续排污管（10）均与扩容器本体（1）保持切线方向角度连接。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉排污能量回收装置，其特征在于：所述的环形集水槽（4）位于扩容器本体（1）底部的1/3高度。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉排污能量回收装置，其特征在于：所述的扩容器本体（1）安装在支座上，其包括上封头、下封头及筒体，所述的筒体的上、下端分别与上封头及下封头密封连接。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉排污能量回收装置，其特征在于：所述的定期排污管和连续排污管通过切线方向接入扩容器本体（1）内。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉排污能量回收装置，其特征在于：所述的高效换热器（3），包括有主换热器和辅助换热器，主换热器与辅助换热器连接。

6.一种锅炉排污能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将外部锅炉汽包排出的蒸汽及排污热水进入到扩容器内，蒸汽及排污水热被扩容分离出蒸汽和水，蒸汽和水被双环型盘管冷却器降温后，从定期排污管或连续排污管排出，极少量冷却后的热汽从排汽口排往大气中；所述的扩容器上部分别设除盐水或凝结水进水管及除盐水或凝结水出水管与高效换热器连接，下部分别设有定期排污管及连续排污管与环形集水槽相连通；

S2.将进入到扩容器内的热排污水通过双环型盘管冷却器降温后从集水槽上端溢流并从排污口排出，进行二次回收使用；

S3. 将除盐水或冷凝水从除盐水进水管进入到高效换热器内，高效换热器通过与扩容器内的热排污水及蒸汽进行热量交换，使除盐水或冷凝水升温后从除盐水或凝结水出水管再进入到除氧器中，进行除氧后进入锅筒汽包。

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