CN111664438A - 一种水帘式定期排污扩容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水帘式定期排污扩容器，以达到定期排污扩容器的蒸汽零排放，保证设备稳定运行。其包括壳体、冷却水进口、排污水进口和倒U型排放管，壳体内部设置汽水分离流道和水盘，水盘位于汽水分离流道上方，水盘是一个底部无孔的圆盘，其中心设置一个受水槽，受水槽为下端封闭的管状物，冷却水进口与受水槽连通，水盘下方水平设置一个与壳体同径的底盘，底盘中间位置竖直设置一个圆筒形槽，圆筒形槽竖直穿过底盘，位于底盘下方的圆筒形槽、壳体和底盘围成的圆环形空间为汽水分离流道，位于圆筒形槽内的底盘上分布有孔，孔径为5～10mm，排污水进口与汽水分离流道连通，倒U型排放管位于排污水进口下方。

Description

一种水帘式定期排污扩容器

技术领域

本发明涉及一种排污扩容器，特别涉及一种适用于各种形式锅炉、蒸汽发生器等排污系统中使用的水帘式定期排污扩容器。

背景技术

定期排污扩容器是蒸汽锅炉系统的一个重要设备，简称“定排”。蒸汽锅炉系统中汽包、联箱、连续排污扩容器等容易积存污物的设备低点均需要定期向系统外排放污物，这种排放以排水的形式，通过排水带走污物，实现排污。定排是接收这些排水，对这些排水进一步扩容降温处理的设备。这些排水所含污物的质、量各有不同 ，这些排水的压力、温度、流量也不一样，进入定排的时间也不确定。定排的来水存在断续性，来水的压力、温度、流量波动大，来水所含污物的质、量波动大，这是定排的工况特点。

定期排污扩容器是与大气直接联通的容器，来水进入定排后，由于压力降低从而水的沸点降低，部分水将从液态转化为气态，转化后的蒸汽主要通过排空口排向大气，闪蒸后剩余水通过废水出口排出。

上述定期排污扩容器的工况决定，锅炉系统排污及随后发生的闪蒸、蒸汽排放过程中，部分蒸汽及携带的水份排到大气中，因周边环境温度低于蒸汽温度，因而蒸汽放热凝结成液态的水滴，水滴在空气中呈现白色，这种现象被称为“白色污染”。蒸汽冷凝放热给环境，造成热污染。

近年来，在减少、消除“白色污染”方面，一种方法是在定排蒸汽空间水喷淋，一种方法是在筒体内设置换热器，由于没有有效的拦截和吸收，蒸汽放空的现象没有彻底解决。

现有定期排污扩容器闪蒸出的蒸汽或者直接排到大气中，或者部分吸收，总有少量蒸汽排入大气。

常用的、蒸汽直排大气的排污扩容器的结构特征为：排污水切向进入排污扩容器的一个环形流道内，由于离心力作用，蒸汽和水分离开来。环形流道上端封闭，下端敞开。分离出的水直接下落到排污扩容器的水空间，分离出的蒸汽沿流道下沿折向180°向上经蒸汽空间，通过定期排污扩容器顶端排汽口排入大气环境。其缺点是蒸汽直排大气，形成白色污染；严寒地区定期排污扩容器周围地面冬季常常结冰。

公告号为CN204460167U的中国专利公开了一种锅炉用新型定排扩容器排汽回收装置。该排汽回收装置包括与定排扩容器连通的定排排汽管和冷却水管，还包括支管和水箱；定排排汽管与定排扩容器连接，定排扩容器与水箱通过凝水回水管连接；冷却水管与水箱连接；支管一端与冷却水管连接，另一端置于定排排汽管内；所述支管端部安装有喷嘴，支管上还安装有控制阀。多路支管上下并列设置，各支管自由端均设置在定排排汽管内，各支管上分别安装有喷嘴和控制阀；各支管的另一端集中与冷却水管连接。其利用水喷淋的方法减少了排汽中携带的水份，但由于喷淋降温需要水汽剧烈的传质传热和充分的接触，实际使用中，达不到完全不排蒸汽的理想状态。

公开号为CN107726291 A的中国专利公开了一种环保型定期排污扩容器，其包括从外向内依次套设的外壳体(1)、导流筒(2)和排空筒(3)，排空筒(3)的上端位于外壳体(1)外，排空筒(3)的下端位于导流筒(2)的上端内，导流筒(2)位于外壳体(1)内，外壳体(1)的侧壁上设有排污水入口(4)，外壳体(1)的下部设有排污水出口(5)，外壳体(1)和导流筒(2)之间设有折流板(6)，折流板(6)位于排污水入口(4)的上方。该技术排污水沿定期排污扩容器壳体半径方向直接排入定排内；分离出的蒸汽经过折流板进行进一步分离，而后沿着套管结构的缝隙两次折流后排入大气环境，但该技术的缺点是：1）当排污水压力较高时（大于0.2MPa绝压），可能引起设备振动；2）蒸汽没有完全拦截，不能杜绝排空现象。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术缺点而提供一种水帘式定期排污扩容器，以达到定期排污扩容器的蒸汽零排放，彻底解决白色污染，同时保证设备的稳定运行。

本发明提供一种水帘式定期排污扩容器，包括壳体，壳体为两端封闭的竖直圆筒状结构，壳体顶部设置放空口，壳体上部设置冷却水进口，底部设置放净口，壳体中下部设置排污水进口，壳体下部设置倒U型排放管，壳体内部设置汽水分离流道，其特征在于：该水帘式定期排污扩容器还包括水盘，水盘设置在壳体内且位于汽水分离流道上方，所述水盘是一个底部无孔的圆盘，设置一层或多层，每层水盘中心设置一个受水槽，所述受水槽为下端封闭的管状物，冷却水进口通过冷却水进口管与受水槽连通，所述水盘下方水平设置一个与壳体同径的底盘，底盘中间位置竖直设置一个圆筒形槽，圆筒形槽竖直穿过底盘，位于底盘下方的圆筒形槽、壳体和底盘围成的圆环形空间为汽水分离流道，位于圆筒形槽内的底盘上分布有孔，孔径为5～10mm，排污水进口与汽水分离流道连通，倒U型排放管位于排污水进口下方。

本发明进一步技术特征在于：所述水盘设置1～10层，优选3～5层。水盘为一层时，水盘直径小于壳体直径减去100mm；水盘为多层，即两层以上时，各层水盘直径从下到上的关系为: 上面一层水盘直径减去下面相邻一层水盘的直径的差不大于250mm，最上面一层的水盘直径为壳体直径小于壳体直径减去100mm。

本发明进一步技术特征在于：所述每层水盘的高度h1为40～100mm。

本发明进一步技术特征在于：所述水盘为多层时，上下相邻两层水盘之间的高度H1相同，均为小于每层水盘高度的10倍，优选小于每层水盘高度的1～3倍。

本发明进一步技术特征在于：所述每层水盘的水平安装倾斜度小于0.5°。

本发明进一步技术特征在于：所述受水槽高度h2为冷却水进口管的内径～500mm之间。

本发明进一步技术特征在于：所述冷却水进口的出水口到受水槽底部的高度h3按如下原则确定：该高度乘以冷却水进口管周长的值是冷却水进口管横截面积的1到1.5倍之间。

本发明进一步技术特征在于：所述受水槽与冷却水进口管形成的环形通道面积为冷却水进口管通道面积的1～3倍之间。

本发明进一步技术特征在于：所述圆筒形槽的直径φ1与其上方第一个水盘直径φ2的关系是：φ2-φ1≤300mm。

本发明进一步技术特征在于：所述底盘上方的圆筒形槽高度h4为40～150mm，底盘下方的圆筒形槽高度H2小于600mm。

本发明进一步技术特征在于：所述倒U形排水管的最高点与圆筒形槽最低点的距离H3为100～1000mm，优选100～300mm。

本发明进一步技术特征在于：所述排污水进口沿壳体切线方向进入汽水分离流道，排污水进口的高度位置以底盘下方的圆筒形槽高度范围为限，即排污水进口的最低点高于底盘下方的圆筒形槽的最低点，最高点低于底盘。

本发明进一步技术特征在于：所述汽水分离流道的环形通道横截面积为排污水进口总截面积之和的1～20倍之间。

本发明进一步技术特征在于：所述排污水进口数量可以是一个或多个，多个时，沿壳体圆周均布。

本发明进一步技术特征在于：所述倒U形排放管由一个竖直设置直管、一个水平设置直管和一个弯管组成，倒U形排放管的竖直设置直管的底端为吸水口，所述吸水口到壳体下封头的直线距离为100～500mm。

本发明主要用于各种形式锅炉、蒸汽发生器等排污系统中。

本发明与现有技术相比的优点在于：排污水分离出的蒸汽只能穿过水层到达放空口，除此之外别无通路，因此只要保持足够的水层，满足孔径和蒸汽穿孔速度，排污水就能完全被水吸收，从而保证完全杜绝蒸汽排放。同时由于排污水切向进入本设备，不会引起高压水冲击带来的设备振动。

下面用附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1是本发明一种水帘式定期排污扩容器结构图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图3是图1中的B-B剖面图。

图4是图1的俯视图。

图中所示附图标记为：

1-壳体，2-汽水分离流道，3-水盘，4-放空口，5-排污水进口，6-倒U形排放管，7-放净口，8-压力表，9-液位计，10-冷却水进口，11-受水槽，12-孔，13-圆筒形槽，14-底盘，15-冷却水进口管，16-吸水口。

如图1～图4所示，一种水帘式定期排污扩容器包括壳体1，壳体1为两端封闭的竖直圆筒状结构，壳体1顶部设置放空口4，壳体1上部设置冷却水进口10，底部设置放净口7，壳体1中下部设置排污水进口5，壳体1下部设置倒U型排放管6，壳体1内部设置汽水分离流道2，水帘式定期排污扩容器还包括水盘3，水盘3设置在壳体1内且位于汽水分离流道2上方，所述水盘3是一个底部无孔的圆盘，设置一层或多层（图1中为设置3层），每层水盘3中心设置一个受水槽11，所述受水槽11为下端封闭的管状物，冷却水进口10通过冷却水进口管15与受水槽11连通，所述水盘3下方水平设置一个与壳体1同直径的底盘14，底盘14中间位置竖直设置一个圆筒形槽13，圆筒形槽13竖直穿过底盘14，位于底盘14下方的圆筒形槽13、壳体1和底盘14围成的圆环形空间为汽水分离流道2，位于圆筒形槽13内的底盘上分布有孔12，孔12的孔径为5～10mm，排污水进口5与汽水分离流道2连通，倒U型排放管6位于排污水进口5下方。

所述水盘3设置1～10层，优选3～5层（图1中所示为3层水盘）。水盘3为一层时，水盘直径小于壳体直径减去100mm；水盘为多层，即两层以上时，各层水盘直径从下到上的关系为: 上面一层水盘直径减去下面相邻一层水盘的直径的差不大于250mm，最上面一层的水盘直径小于壳体直径减去100mm。

所述每层水盘3的高度h1为40～100mm。

所述水盘3为多层时，上下相邻两层水盘3之间的高度H1相同，均为小于水盘高度h1的10倍，优选小于水盘高度h1的1～3倍。

所述各层水盘3的水平安装倾斜度小于0.5°。

所述受水槽11高度h2为冷却水进口管15的内径～500mm之间。

所述冷却水进口10的出水口到受水槽11底部的高度h3按如下原则确定：该高度乘以冷却水进口管15周长的值是冷却水进口管15横截面积的1到1.5倍之间。

所述受水槽11与冷却水进口管15形成的环形通道面积为冷却水进口管15通道面积的1～3倍之间。

所述圆筒形槽13的直径φ1与其上方第一个水盘3直径φ2的关系是：φ2-φ1≤300mm。

所述底盘14上方的圆筒形槽高度h4为40～150mm，底盘14下方的圆筒形槽高度H2小于600mm。

所述排污水进口5沿壳体1切线方向进入汽水分离流道2，排污水进口5的高度位置以底盘下方的圆筒形槽高度范围为限，即排污水进口最低点高于底盘下方的圆筒形槽的最低点，最高点低于底盘。

所述汽水分离流道2的环形通道横截面积为排污水进口5总截面积之和的1～20倍之间。

所述排污水进口5数量可以是一个或多个，多个时，沿壳体1的圆周均匀分布。

所述倒U形排放管6由一个竖直设置直管、一个水平设置直管和一个弯管组成，倒U形排放管的竖直设置直管的底端为吸水口16，吸水口16到壳体1下封头的直线距离为100～500mm。

所述孔12的数量确定方法为：以排污水进入本设备产生的蒸汽量为通流量，按照每个小孔蒸汽流速1～1.6m/s进行计算。

引入水盘3的水可以是工厂循环水、新鲜水等，如要回收闪蒸蒸汽及其热量，可以使用除盐水、软化水。

所述壳体1内还设有压力表8和液位计9 ，压力表8位于壳体1的水盘3和汽水分离流道2之间，液位计9用来观察水盘上液位。本发明对这些附件不做具体要求。

所述倒U形排水管6的最高点与汽水分离流道2下沿（即圆筒形槽最低点）的距离H3为100～1000mm，优选推荐100～300mm。

本发明在更精细操作管理的情况下可实现蒸汽和热量的双回收。其基本原理是让蒸汽完全拦截和吸收。本发明在排污扩容器内让分离出的蒸汽首先穿过水层，再次通过一级或多级水帘，经过多次充分接触吸收达到蒸汽的零排放。

本发明的简单运行过程为：排污水经排污水进口5沿壳体1切向进入汽水分离流道2，在汽水分离流道2的环形流道内进行汽水分离，分离出的全部水直接下落到壳体1下方的水空间，经过倒U形排放管6排出，分离出的蒸汽沿汽水分离流道2的圆筒形槽13下沿折向180°向上，经底盘14上的孔12向上穿越水层进行第一次吸收，未被吸收的蒸汽依次通过一个或数个水帘与水充分接触被全部被吸收。冷却水经冷却水进口10进入冷却水进口管15，再依次进入受水槽11和水盘3，从水盘3溢流形成360°水帘落下，落下过程中吸收穿越水帘的蒸汽，吸收了蒸汽的凝结水下落到底盘14上然后再溢流到盘14中心的槽经小孔下落到本设备的水空间，穿越小孔时再吸收蒸汽一次。就这样，全部蒸汽无短路地被水吸收，只要孔径在本发明范围内，穿孔蒸汽流速按本发明推荐流速，本设备就无蒸汽排出。壳体1上的开口4作为误操作时的备用口防止设备超压使用，压力表8、液位计9本发明不做要求，壳体1的放净口7作为停工检修使用。

图2为本设备主视图图1的A-A剖面，旨在表示壳体1、冷却水进口管15、水盘3、受水槽11的相互关系；图3为本设备主视图图1的B-B剖面，旨在表示壳体1、底盘14与底盘14上的水槽、小孔14的关系。

本发明对图1～图4中其余附件及仪表不做特殊要求。

以上所述仅为本发明的具体实施案例，不能以其限定本发明实施的范围，其等同组件的置换，或依本发明保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。

Claims (16)

1.一种水帘式定期排污扩容器，包括壳体，壳体为两端封闭的竖直圆筒状结构，壳体顶部设置放空口，壳体上部设置冷却水进口，底部设置放净口，壳体中下部设置排污水进口，壳体下部设置倒U型排放管，壳体内部设置汽水分离流道，其特征在于：该水帘式定期排污扩容器还包括水盘，水盘设置在壳体内且位于汽水分离流道上方，所述水盘是一个底部无孔的圆盘，设置1层或多层，每层水盘中心设置一个受水槽，所述受水槽为下端封闭的管状物，冷却水进口通过冷却水进口管与受水槽连通，所述水盘下方水平设置一个与壳体同径的底盘，底盘中间位置竖直设置一个圆筒形槽，圆筒形槽竖直穿过底盘，位于底盘下方的圆筒形槽、壳体和底盘围成的圆环形空间为汽水分离流道，位于圆筒形槽内的底盘上分布有孔，孔径为5～10mm，排污水进口与汽水分离流道连通，倒U型排放管位于排污水进口下方。

2.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述水盘设置1～10层，水盘为一层时，水盘直径小于壳体直径减去100mm；水盘为2～10层时，各层水盘直径从下到上的关系为: 上面一层水盘直径减去下面相邻一层水盘的直径的差不大于250mm，最上面一层水盘直径为小于壳体直径减去100mm。

3.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述水盘设置3～5层。

4.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述每层水盘的高度h1为40～100mm，每层水盘的水平安装倾斜度小于0.5°。

5.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述水盘为多层时，上下相邻两层水盘之间的高度H1相同，均为小于每层水盘高度的10倍。

6.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：上下相邻两层水盘之间的高度H1小于每层水盘高度的1～3倍。

7.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述受水槽高度h2为冷却水进口管的内径～500mm之间。

8.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述冷却水进口的出水口到受水槽底部的高度h3按如下原则确定：该高度乘以冷却水进口管周长的值是冷却水进口管横截面积的1到1.5倍之间。

9.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述受水槽与冷却水进口管形成的环形通道面积为冷却水进口管通道面积的1～3倍之间。

10.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述圆筒形槽的直径φ1与其上方第一个水盘直径φ2的关系是：φ2-φ1≤300 mm。

11.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述底盘上方的圆筒形槽高度h4为40～150mm，底盘下方的圆筒形槽高度H2小于600mm。

12.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述倒U形排水管的最高点与圆筒形槽最低点的距离H3为100～1000mm。

13.根据权利要求1或12所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述倒U形排水管的最高点与圆筒形槽最低点的距离H3为100～300mm。

14.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述排污水进口沿壳体切线方向进入汽水分离流道，排污水进口的高度位置以底盘下方的圆筒形槽高度范围为限，排污水进口的高度位置以圆筒形槽高度范围为限，排污水进口数量是一个或多个，多个时，沿壳体圆周均布。

15.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述汽水分离流道的环形通道横截面积为排污水进口总截面积之和的1～20倍之间。

16.根据权利要求1所述的一种定期排污扩容器，其特征在于：所述倒U形排放管由一个竖直设置直管、一个水平设置直管和一个弯管组成，倒U形排放管的竖直设置直管的底端为吸水口，所述吸水口到壳体下封头的直线距离为100～500mm。

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