CN114307225A

CN114307225A - 一种蒸汽冷凝方法

Info

Publication number: CN114307225A
Application number: CN202111653769.XA
Authority: CN
Inventors: 尹东海; 周洋; 杨高建; 王豪杰
Original assignee: Suzhou Yingzhong Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Suzhou Yingzhong Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开了一种蒸汽冷凝方法，包括如下步骤：将蒸汽由所述一级换热区中换热管的一端进入，依次经过一级换热区进行一次降温、二级换热区进行二次降温、三级换热区进行三次降温之后由三级换热区中换热管的一端排出，所述喷淋管道用于对所述二级换热区中的换热管内物质进行喷淋降温；所述进风区用于进风以对所述一级换热区和二级换热区中的换热管内物质进行降温；所述一次降温为以空气为媒介降低换热管内物质的温度，所述二次降温为以液体和空气为媒介降低换热管内物质的温度，所述三次降温为以液体为媒介降低换热管内物质的温度。本发明的蒸汽冷凝方法，减少中间转换损耗，换热效率更快、更高；利用自身热量提升换热的排风温度，起到脱白的效果。

Description

一种蒸汽冷凝方法

技术领域

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种脱附蒸汽冷凝和散热的方法。

背景技术

现有的如甲苯废气回收设备，活性炭被蒸汽解吸后，脱附液接入传统列管式冷凝器，通过冷凝器降温，冷媒为冷却循环水，需要专门配备冷却塔，以循环水为制冷剂冷却高温的脱附蒸汽。将脱附蒸汽从气态冷却至40℃左右的液体。

现有技术存在的问题：1.冬天零度以下，水结冰就无法使用；2.冬天零度以下经常出现冷却循环水管结冰涨裂等情况；3.冷却塔填料不耐高温，会出现融化的现象；4.冷却水管道用就了会发生污泥结垢；5.冷凝器使用久了会发生碳酸钙结垢的情况，严重影响换热效率；6.冷却塔排热水气大，影响环境观感；7.冷却塔容易缺水会导致水泵空转等情况。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种蒸汽冷凝的方法，换热效率高、能耗低。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种蒸汽冷凝方法，采用冷凝和散热一体式设备对所述蒸汽进行冷凝和散热，所述一体式设备由上至下依次包括一级换热区、喷淋管道、二级换热区、进风区、三级换热区，所述一级换热区、二级换热区、三级换热区中的换热管依次连通；所述一级换热区、二级换热区、三级换热区位于同一竖直方向上；

所述冷凝方法包括如下步骤：将蒸汽由所述一级换热区中换热管的一端进入，依次经过一级换热区进行一次降温、二级换热区进行二次降温、三级换热区进行三次降温之后由三级换热区中换热管的一端排出，所述喷淋管道用于对所述二级换热区中的换热管内物质进行喷淋降温；所述进风区用于进风以对所述一级换热区和二级换热区中的换热管内物质进行降温；

所述一次降温为以空气为媒介降低换热管内物质的温度，所述二次降温为以液体和空气为媒介降低换热管内物质的温度，所述三次降温为以液体为媒介降低换热管内物质的温度。

根据本发明的一些优选实施方面，所述一次降温时，空气自下而上流动对换热管内物质进行降温；所述二次降温时，空气自下而上流动、液体自上而下流动对换热管内物质进行降温；所述三次降温时，所述三级换热区内的换热管浸没在液体液面的下方。

根据本发明的一些优选实施方面，所述三次降温中用于对所述三级换热区中换热管内物质进行降温的液体被泵送至所述喷淋管道中用于对所述二级换热区中换热管内物质进行降温。

根据本发明的一些优选实施方面，用于对所述二级换热区中换热管内物质进行降温的液体回流至所述三级换热区中用于对所述三级换热区中换热管内物质进行降温。即对二级换热区进行喷淋的液体回流至三级换热区中，与进水管进入的补水共同对三级换热区中的管内物质进行降温；同时，三级换热区内的液体通过水泵输送至喷淋管道中以对二级换热区进行喷淋，实现循环。

根据本发明的一些优选实施方面，所述一体式设备上开设有进风口，所述进风口对应所述二级换热区和三级换热区之间开设以形成所述进风区，通过风扇的作用使得冷空气源源不断地通过进风口进入设备内，并依次经过二级换热区、一级换热区后通过风扇排出。

根据本发明的一些优选实施方面，所述进风口由一体式设备的壁向内弯折形成开口后构成，弯折板倾斜设置并指向设备的底部，使得进入的冷空气先斜向下方后再上升，能够有效提升降温效果。

根据本发明的一些优选实施方面，所述弯折板与水平面之间的夹角为40-50°，更优选40-45°。

根据本发明的一些优选实施方面，包括连通所述三级换热区和喷淋管道的水泵，所述水泵用于将所述三级换热区中的液体输送至所述喷淋管道中。

根据本发明的一些优选实施方面，所述水泵与所述三级换热区的底部连通；所述泵的安装高度与所述三级换热区内的液位齐平或高于所述三级换热区内的液位。

根据本发明的一些优选实施方面，所述一级换热区的上方设置有除雾层以及用于排风的风扇。

根据本发明的一些优选实施方面，一体式设备包括进水管，所述进水管用于向所述三级换热区中补水并使得所述三级换热区中的换热管位于液面的下方。进水管用于补水并保证液位。

根据本发明的一些优选实施方面，一体式设备包括与所述一级换热区中换热管一端连通的进气管道和与所述三级换热区中换热管一端连通的出液管道；所述进气管道和出液管道分别位于所述一体式设备相对的两侧，以达到更优的流动、循环和散热效果。所述出液管道上设置有不凝气排出管道。通过三级换热区后形成的液体通过出液管道排出，气体通过不凝气排出管道排出。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的蒸汽冷凝方法，采用三段式降温，减少中间转换损耗，换热效率更快、更高；利用自身热量提升换热的排风温度，起到脱白的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的优选实施例中蒸汽冷凝和散热一体式设备的结构示意图；

图2是本发明的优选实施例中蒸汽冷凝和散热一体式设备工作时的示意图；

其中，附图标记包括：风扇-1，一级换热区-2，二级换热区-3，三级换热区-4，换热管-5，进风区-6，喷淋管道-7，进水管-8，水泵-9，进气管道-10，出液管道-11，不凝气排出管道-12，进风口-13，除雾层-14。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1-2，本实施例中的蒸汽冷凝和散热一体式设备，包括风扇1、一级换热区(器)2、二级换热区(器)3、进风区6、三级换热区(器)4、设置在风扇1和一级换热区2之间的除雾层14、对应三级换热区4设置的进水管8、对应进风区6设置的进风口13、用于对二级换热区3进行喷淋降温的喷淋管道7、连通三级换热区4和喷淋管道7的水泵9、设置在一级换热区2中换热管5一端的进气管道10、设置在三级换热区4中换热管5一端的出液管道11、设置在出液管道11上的不凝气排出管道12。

其中，风扇1、除雾层14、一级换热区2、喷淋管道7、二级换热区3、进风区6、三级换热区4为由上至下依次设置，且一级换热区2、二级换热区3、三级换热区4上下位于同一竖直位置上，只是水平高度不同，以更好地实现冷凝降温效果。三个换热区(器)内的换热管水平设置，端部通过立管连通，形成S形或反S形，如图1所示。

一级换热区2、二级换热区3、三级换热区4中的换热管5依次连通，一级换热区2和二级换热区3之间设置有喷淋管道7，喷淋管道7用于对二级换热区3中的换热管5进行喷淋降温，蒸汽由一级换热区2中换热管5一端的进气管道10进入，依次经过一级换热区2、二级换热区3、三级换热区4之后由三级换热区4中换热管5一端的排出出液管道11。进气管道10和出液管道11分别位于一体式设备相对的两侧，以达到更优的流动、循环和散热效果。

进水管8用于向三级换热区4中补水并使得三级换热区4中的换热管5位于液面的下方，即进水管8用于补水并保证液位。水泵9用于将三级换热区4中的液体输送至喷淋管道7中，且水泵9与三级换热区4的底部连通。通过三级换热区4后形成的液体通过出液管道11排出，气体通过不凝气排出管道12排出。

进风口13对应二级换热区3和三级换热区4之间开设以形成进风区6，通过风扇1的作用使得冷空气源源不断地通过进风口13进入设备内，并依次经过二级换热区3、一级换热区2后通过风扇1排出。本实施例中，进风口13由设备的壁向内弯折形成开口后构成，弯折板倾斜设置，指向设备的底部，使得进入的冷空气先斜向下方后再上升，能够有效提升降温效果。弯折板的倾斜角度(与水平面的夹角)优选40-50°，本实施例中更优选42°。

以下简述本实施例中的蒸汽冷凝和散热一体式设备的工作过程以及水路和气路的流通过程：

蒸汽混合气体通过进气管道10进入一级换热器，一级换热器是以空气为媒介降低管内物质，预计从130℃降温到110℃以内。混合蒸汽再经过二级换热器，是以喷淋水和新鲜空气为冷凝媒介，将混合气体从110℃冷凝液化至60℃以内。再进入第三级换热器，利用水温进一步降低管层内被冷液体至40℃以内。最后气液分离，脱附液和不凝气分别通过出液管道11和不凝气排出管道12排出。

气路：在风扇1的作用下，冷空气从二级换热器下方的进风口13进入，经过二级换热器时与换热器换热降低管内物质的温度，还与喷淋水直接接触，蒸发带走水中热量，给水降温。此时湿热空气上升进入一级换热器，直接与高温气体换热，降低管内温度的同时，提升自身温度，当相对湿度低于露点一定程度时排气，感官无白气冒出，起到脱白作用。

水路：由自来水补水，通过进水管8进入三级换热区4中，浮球控制液位高度。水泵9将存水盘内的水打到二级换热器上面的喷淋管道7中，喷淋水与换热器直接接触，与换热管5直接换热。另外空气从下往上和水从上往下形成对流，水与气充分接触，水气化带走热量。

实施例2

本实施例提供一种基于实施例1中的蒸汽冷凝和散热一体式设备的对蒸汽进行降温冷凝的方法，将蒸汽由一级换热区2中换热管5的一端进入，依次经过一级换热区2进行一次降温、二级换热区3进行二次降温、三级换热区4进行三次降温之后由三级换热区4中换热管5的一端排出，喷淋管道7用于对二级换热区3中的换热管5内物质进行喷淋降温；进风区6用于进风以对一级换热区2和二级换热区3中的换热管5内物质进行降温。

其中，一次降温时，空气自下而上流动对换热管5内物质进行降温，以空气为媒介降低换热管5内物质的温度；二次降温时，空气自下而上流动、液体自上而下流动对换热管5内物质进行降温，以液体和空气为媒介降低换热管5内物质的温度；三次降温时，三级换热区4内的换热管5浸没在液体液面的下方，以液体为媒介降低换热管5内物质的温度。

本实施例中的对蒸汽进行降温冷凝的方法具体包括如下步骤：

(1)第一次降温

将混合蒸汽通过进气管道10进入一级换热器中进行一次降温。

在一体式设备上方风扇1的作用下，冷空气由进风口13进入并向上流动，对一级换热区2内的换热管5内物质进行降温。

(2)第二次降温

经过一次降温后的物质进入二级换热区3中进行二次降温。

在喷淋管道7的喷淋下，液体对二级换热区3内的换热管5内物质进行降温。同时，在一体式设备上方风扇1的作用下，冷空气由进风口13进入并向上流动，对二级换热区3内的换热管5内物质进行降温。

在二次降温时，冷空气从二级换热器下方的进风口13进入，经过二级换热器时与换热器换热降低管内物质的温度，同时气体与喷淋水直接接触，蒸发带走水中热量，给水降温。

湿热空气继续上升进入一级换热器，直接与高温气体换热，降低管内温度的同时，提升自身温度，当相对湿度低于露点一定程度时排气，感官无白气冒出，起到脱白作用。

(3)第三次降温

三级换热区4(器)浸没在液体中，依靠液体的温度对换热管5内物质进行降温。通过进水管8控制液位高度。同时，通过泵将三级换热区4内的液体泵送至喷淋管道7内喷淋，对二级换热区3内换热管5内物质进行降温。喷淋的液体遇到下方过来的空气，与空气进行换热，蒸发带走喷淋水中热量，水的温度降低，并最终流入三级换热区4，不断循环。

即对二级换热区3进行喷淋的液体回流至三级换热区4中，与进水管8进入的补水共同对三级换热区4中的管内物质进行降温；同时，三级换热区4内的液体通过水泵9输送至喷淋管道7中以对二级换热区3进行喷淋，实现循环。

为了方便理解和阐述，以上将步骤进行了划分并分别描述，在实际的生产过程中，以上步骤无向后顺序切克同时进行。

本发明的蒸汽冷凝和散热一体式设备，将冷凝器和冷却塔合二为一，减少管路连接，提升空间利用率；冬天可以利用冷空气来对待冷却物质进行降温，且第三级换热器的换热管沉浸在液面以下，冬天可以利用换热管内的物质来解冻，防止冬天结冰导致不能正常使用的情况，避免北方偏远地区冬天太冷不能开工的情况；减少了换热列管结垢，不会产生冷凝器内部结垢存污，影响换热的情况；直接降温减少中间转换损耗，换热效率更快、更高；三段式降温法，利用自身热量提升换热的排风温度，起到脱白的效果；结构简单，故障率低。

本发明的蒸汽冷凝和散热一体式设备，一级换热区、二级换热区和三级换热区中的换热管相互连通，形成S形或反S形的走位，可以有效节省空间，同时，通过三个换热区换热原理的不同，有效提升换热效率，减少中间转换损耗。其中，通过风扇使得进风区进风，冷空气向上经过一级换热区和二级换热区对其内的蒸汽或液体进行降温；喷淋管道对二级换热区内的蒸汽或液体进行降温；三级换热区通过液体冷媒如水进行降温，同时三级换热区内的水能够输送至喷淋管道进行喷淋，并从二级换热区流动至三级换热区以循环。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种蒸汽冷凝方法，其特征在于，采用冷凝和散热一体式设备对所述蒸汽进行冷凝和散热，所述一体式设备由上至下依次包括一级换热区、喷淋管道、二级换热区、进风区、三级换热区，所述一级换热区、二级换热区、三级换热区中的换热管依次连通；所述一级换热区、二级换热区、三级换热区位于同一竖直方向上；

2.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述一次降温时，空气自下而上流动对换热管内物质进行降温；所述二次降温时，空气自下而上流动、液体自上而下流动对换热管内物质进行降温；所述三次降温时，所述三级换热区内的换热管浸没在液体液面的下方。

3.根据权利要求2所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述三次降温中用于对所述三级换热区中换热管内物质进行降温的液体被泵送至所述喷淋管道中用于对所述二级换热区中换热管内物质进行降温。

4.根据权利要求3所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，用于对所述二级换热区中换热管内物质进行降温的液体回流至所述三级换热区中用于对所述三级换热区中换热管内物质进行降温。

5.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述一体式设备上开设有进风口，所述进风口对应所述二级换热区和三级换热区之间开设以形成所述进风区。

6.根据权利要求5所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述进风口由一体式设备的壁向内弯折形成开口后构成，弯折板倾斜设置并指向设备的底部。

7.根据权利要求6所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述弯折板与水平面之间的夹角为40-50°。

8.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，包括连通所述三级换热区和喷淋管道的水泵，所述水泵用于将所述三级换热区中的液体输送至所述喷淋管道中。

9.根据权利要求8所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述水泵与所述三级换热区的底部连通；所述泵的安装高度与所述三级换热区内的液位齐平或高于所述三级换热区内的液位。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的蒸汽冷凝方法，其特征在于，所述一级换热区的上方设置有除雾层以及用于排风的风扇。