CN114322595A - 低端差防腐蚀高效余热回收节能系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源技术领域，公开了低端差防腐蚀高效余热回收节能系统及装置，低端差防腐蚀高效余热回收节能系统，包括汽‑水换热器、凝结水收集器、连通阀门、地段差防腐蚀高效余热回收装置、水泵和不凝气体收集器，所述汽‑水换热器的输出端通过第一管道和凝结水收集器相连，所述凝结水收集器通过第二管道连通设置有地段差防腐蚀高效余热回收装置，第二管道上设有连通阀门，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置远离凝结水收集器一侧连通设置有水泵，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置上连通设置有不凝气体收集器。本发明充分利用汽‑水换热，传热系数高，大大降低了设备的体积，提高了换热器的换热效率，大大节约能源。

Description

低端差防腐蚀高效余热回收节能系统及装置

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体是低端差防腐蚀高效余热回收节能系统及装置。

背景技术

随着两碳目标的确立，节能减排成为大势所趋。作为热量交换的换热器设备，能将热量提供的一次热源的热能尽可能多的传递给二次侧从而降低介质的循环次数以达到节能的目的显得尤为重要，特别是大型的热力站，其节能降耗的需求更为迫切。

普通的汽水管壳式换热器在换热过程中有1/3甚至还多的换热管需要进行水-水换热，目的是降低凝结水温度，由于水-水换热的传热系数较低，其二次回水及一次出水的温差都普遍高于10度，为了能够降低凝结水温度，换热面积需要增大，所以设备选型时为了充分考虑凝结水降温一般选型较大，即使安装有水-水降温的板式换热器也因为其压降较大、投资成本高而不使用，这样就导致热量的浪费。

由于换热器内部存在水水换热，至少1/3一部分空间被水占据，导致蒸汽进入换热器后扩容空间不足，蒸汽在壳程内流速较高，噪音增大。

由于水中存在溶解氧，从而导致设备及管道与其发生反应生成Fe₂O_3而导致设备或管道的腐蚀，从而降低了设备及管道的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供低端差防腐蚀高效余热回收节能系统及装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术的缺陷等问题。

为实现上述目的，需要发明构思(通过对现有技术中缺陷部分进行如何的改进，即本申请主要创新点的大致工作原理)。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：

低端差防腐蚀高效余热回收节能系统，包括汽-水换热器、凝结水收集器、连通阀门、地段差防腐蚀高效余热回收装置、水泵和不凝气体收集器，所述汽-水换热器的输出端通过第一管道和凝结水收集器相连，所述凝结水收集器通过第二管道连通设置有地段差防腐蚀高效余热回收装置，第二管道上设有连通阀门，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置远离凝结水收集器一侧连通设置有水泵，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置上连通设置有不凝气体收集器。

作为本发明进一步的方案：所述不凝气体收集器包括连通设置在地段差防腐蚀高效余热回收装置上的第二壳体，所述第二壳体内倾斜设置有多组挡板，所述挡板对称设置在第二壳体内两侧，且位于两侧的挡板交错设置，挡板远离第二壳体内壁的末端高于挡板固定在第二壳体内壁的末端，所述第二壳体远离地段差防腐蚀高效余热回收装置的一端连通设置有排气阀。

低端差防腐蚀高效余热回收装置，包括第一壳体，所述第一壳体上焊接设置有凝结水辅助进口，所述第一壳体内对称平行焊接设置有二次水进口管箱和二次水出口管箱，所述二次水进口管箱和所述二次水出口管箱上均焊接设置有高效换热管束，所述第一壳体上位于二次水进口管箱和二次水出口管箱之间固定设置有喷淋装置，所述喷淋装置一端连通设置有凝结水主进口，所述凝结水辅助进口和所述凝结水主进口均与第二管道相连通，第一壳体上设有与水泵电性连接的液位控制器。

作为本发明进一步的方案：所述高效换热管束包括换热管和强化传热挡板，所述强化传热挡板设有多组，且固定连接在换热管内，所述强化传热挡板沿换热管延伸方向呈依次交错设置，相邻两组强化传热挡板之间呈垂直设置。

作为本发明进一步的方案：所述喷淋装置包括管体，所述管体由一端连通凝结水主进口的圆筒以及圆筒另一端连通的半球形腔组成，半球形腔上贯穿设置有多组喷头孔，所述管体内嵌入设置有水动式加压组件，所述水动式加压组件的输出端和喷头孔相对设置。

作为本发明进一步的方案：所述水动式加压组件包括转动连接在管体靠近凝结水主进口一端的叶轮以及对称转动连接在管体内靠近喷头孔一侧的两组加压叶板，所述管体内壁转动连接设置有传动组件，所述传动组件一端和叶轮同轴传动连接，所述传动组件另一端分别通过连杆转动连接在两组加压叶板相对靠近的末端，当叶轮转动时，叶轮通过传动组件带动连杆靠近传动组件的末端相对叶轮方向往复运动。

作为本发明进一步的方案：所述传动组件包括通过支架转动连接在管体内轴线位置上的双向丝杆，所述双向丝杆末端和叶轮同轴传动连接，所述双向丝杆远离叶轮的末端外围套设有滑套，所述滑套上嵌入设置有末端与双向丝杆滑动适配的限位滑动销，所述滑套两侧分别和两组连杆转动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：克服了汽水管壳式换热器由于要降低凝结水的回水温度而牺牲一部分管束的换热面积的弊端，充分利用汽-水换热，传热系数高，大大降低了设备的体积，提高了换热器的换热效率，大大节约能源。本发明能够将二次回水及一次出水的温差降至度，克服了一直以来汽-水换热器凝结水温度较高的问题。本发明能够将水中的溶解氧浓度大大降低，从而保护设备本体不受腐蚀，增加设备的使用年限。由于设备内部空间没有水封的作用，蒸汽进入设备本体后充分扩容，降低了其在设备内部的流速，降低了噪音来源，能够有效降低噪音污染。

附图说明

图1为低端差防腐蚀高效余热回收节能系统的结构示意图。

图2为低端差防腐蚀高效余热回收装置的结构示意图。

图3为低端差防腐蚀高效余热回收节能系中不凝气体收集器的结构示意图。

图4为低端差防腐蚀高效余热回收装置中高效换热管束的结构示意图。

图5为图4中A-A方向的结构示意图。

图6为图4中B-B方向的结构示意图。

图7为图4中C-C方向的结构示意图。

图8为本发明中喷淋装置的结构示意图。

图9为本发明中双向丝杆的结构示意图。

图中：1-汽-水换热器，2-凝结水收集器，3-连通阀门，4-低端差防腐蚀高效余热回收装置，5-水泵，6-不凝气体收集器，7-凝结水辅助进口，8-第一壳体，9-二次水进口管箱，10-喷淋装置，1001-管体，1002-喷头孔，1003-叶轮，1004-支架，1005-双向丝杆，1006-滑套，1007-限位滑动销，1008-连杆，1009-加压叶板，11-凝结水主进口，12-高效换热管束，13-二次水出口管箱，14-液位控制器，15-排气阀，16-第二壳体，17-挡板，18-换热管，19-强化传热挡板。

具体实施方式

实施例1，请参阅图1～3，本发明实施例中，低端差防腐蚀高效余热回收节能系统，包括汽-水换热器1、凝结水收集器2、连通阀门3、地段差防腐蚀高效余热回收装置4、水泵5和不凝气体收集器6，所述汽-水换热器1的输出端通过第一管道和凝结水收集器2相连，蒸汽首先进入汽-水换热器1通过换热变成凝结水进入凝结水收集器2，此时的汽-水换热器1中不再存有凝结水，整个汽-水换热器1全部处于汽水换热，由于汽水换热的传热系数为水水换热的2～3倍，换热效果就会大幅度提高，且由于空间的增大蒸汽进入汽-水换热器后其流速降低，降低了对换热管的冲刷，从而降低了设备运行的噪音。

所述凝结水收集器2通过第二管道连通设置有地段差防腐蚀高效余热回收装置4，第二管道上设有连通阀门3，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置4远离凝结水收集器2一侧连通设置有水泵5，首次启动时将连通阀门3打开，将凝结水收集器2中的凝结水引至地段差防腐蚀高效余热回收装置4中，当液位达到上限后连通阀门3关闭。

所述地段差防腐蚀高效余热回收装置4上连通设置有不凝气体收集器6，由于地段差防腐蚀高效余热回收装置4内压力会产生一定负压，从而导致凝结水中的溶解氧析出，通过不凝气体收集器6收集后排出，由于溶解氧的含量降低，从而降低了设备及管道腐蚀的风险，起到了防腐作用。

如图3所示，本实施例中，所述不凝气体收集器6包括连通设置在地段差防腐蚀高效余热回收装置4上的第二壳体16，所述第二壳体16内倾斜设置有多组挡板17，所述挡板17对称设置在第二壳体16内两侧，且位于两侧的挡板17交错设置，挡板17远离第二壳体16内壁的末端高于挡板17固定在第二壳体16内壁的末端，所述第二壳体16远离地段差防腐蚀高效余热回收装置4的一端连通设置有排气阀15。当蒸汽上升过程中，进入到第二壳体16内可以在挡板17处冷凝，充分冷凝后再集中落下回到地段差防腐蚀高效余热回收装置4中，蒸汽中不凝气体可以通过排气阀15排出或是集中收集，这样可以在溶解氧析出与蒸汽混合时，通过不凝气体收集器6收集后排出，而其中的蒸汽被回流收集，通过溶解氧的含量降低，从而降低了设备及管道腐蚀的风险，起到了防腐作用。

实施例2：如图2所示，在实施例1的基础上，低端差防腐蚀高效余热回收装置，包括第一壳体8，所述第一壳体8上焊接设置有凝结水辅助进口7，所述第一壳体8内对称平行焊接设置有二次水进口管箱9和二次水出口管箱13，所述二次水进口管箱9和所述二次水出口管箱13上均焊接设置有高效换热管束12，所述第一壳体8上位于二次水进口管箱9和二次水出口管箱13之间固定设置有喷淋装置10，所述喷淋装置10一端连通设置有凝结水主进口11，所述凝结水辅助进口7和所述凝结水主进口11均与第二管道相连通，第一壳体8上设有与水泵5电性连接的液位控制器14。

本实施例中，优选的，二次水进口管箱9和二次水出口管箱13均和二次水回路相连通，且二次水进口管箱9和二次水出口管箱13的另一端均通过管路连通汽-水换热器1；水泵5通过液位控制器14控制启停，当液位到达上限时启动，液位到达下线后停止，当水泵5从地段差防腐蚀高效余热回收装置4中抽水时会产生一定负压，此时由于连通阀门3关闭，地段差防腐蚀高效余热回收装置4中的凝结水通在蒸汽余压作用下通过凝结水主进口11进入喷淋装置10，凝结水通过喷淋装置10向下喷出，由于凝结水压力的降低会出现二次闪蒸，闪蒸后的蒸汽上移与二次水出口管箱13上的高效换热管束12进行热量交换降温形成凝结水后下落再与二次水进口管箱9上的高效换热管束12进行换热，通过两级换热能够达到水泵5处出水温度与二次水进口管箱9和二次水出口管箱13处二次水回的3度端差，从而有效的提取了蒸汽中的热量，达到了热能的最大化利用。

如图2，4-7所示，本实施例中，所述高效换热管束12包括换热管18和强化传热挡板19，所述强化传热挡板19设有多组，且固定连接在换热管18内，所述强化传热挡板19沿换热管18延伸方向呈依次交错设置，相邻两组强化传热挡板19之间呈垂直设置。由于换热管18中存在强化传热挡板19，强化传热挡板19在换热管内部均布，布置形式为上、下、左和右，如此加长了水在换热管中的停留时间，同时，增加了与管壁的接触，防止水的断路，大大增加了换热效果，也是能够达到低温差的有效保证。

如图2，8-9所示，本实施例中，所述喷淋装置10包括管体1001，所述管体1001由一端连通凝结水主进口11的圆筒以及圆筒另一端连通的半球形腔组成，半球形腔上贯穿设置有多组喷头孔1002，所述管体1001内嵌入设置有水动式加压组件，所述水动式加压组件的输出端和喷头孔1002相对设置。

本实施例中，优选的，当冷凝水通过凝结水主进口11进入到管体1001中并通过喷头孔1002向外喷出时，能够通过水动式加压组件间歇的挤压，从而在气流冲击下增加冷凝水喷出速度，并且在加压冲击下分散冷凝水，从而提高二次闪蒸的效果，提高换热效率。

如图8-9所示，本实施例中，所述水动式加压组件包括转动连接在管体1001靠近凝结水主进口11一端的叶轮1003以及对称转动连接在管体1001内靠近喷头孔1002一侧的两组加压叶板1009，所述管体1001内壁转动连接设置有传动组件，所述传动组件一端和叶轮1003同轴传动连接，所述传动组件另一端分别通过连杆1008转动连接在两组加压叶板1009相对靠近的末端，当叶轮1003转动时，叶轮1003通过传动组件带动连杆1008靠近传动组件的末端相对叶轮1003方向往复运动。

本实施例中，优选的，当连杆1008在传动组件带动下形成相对叶轮1003方向的往复运动时，就能够带动两组加压叶板1009相对管体1001内壁转动。在连杆1008末端远离叶轮1003时，两组加压叶板1009末端活动相抵，两组加压叶板1009组成的整体结构和管体1001的内壁尺寸适配，当连杆1008末端向叶轮1003靠近时，两组加压叶板1009相对打开，当连杆1008末端远离叶轮1003时，两组加压叶板1009被推动回复原来的位置，从而加压叶板1009和半圆球腔之间的冷凝水被挤压并通过喷头孔1002喷出，从而避免在缓速流动中冷凝水集束流下，这样可以提高二次闪蒸的效果。而连杆1008两端分别和传动组件以及加压叶板1009末端通过铰链转动连接，可以避免加压叶板1009过分封闭而影响到地段差防腐蚀高效余热回收装置4内负压引入冷凝水的过程。

如图8-9所示，本实施例中，所述传动组件包括通过支架1004转动连接在管体1001内轴线位置上的双向丝杆1005，所述双向丝杆1005末端和叶轮1003同轴传动连接，所述双向丝杆1005远离叶轮1003的末端外围套设有滑套1006，所述滑套1006上嵌入设置有末端与双向丝杆1005滑动适配的限位滑动销1007，所述滑套1006两侧分别和两组连杆1008转动连接。

本实施例中，优选的，双向丝杆1005包括左螺纹、右螺纹和换向部，左螺纹、右螺纹环绕交错设置，左螺纹、右螺纹相互连通，换向部连通设置在左螺纹、右螺纹的同侧端部。当叶轮1003被水流带动时，双向丝杆1005被同步带动，而限位滑动销1007在双向丝杆1005上滑动配合，可以带动滑套1006在双向丝杆1005外围往复滑动，从而通过连杆1008牵引两组加压叶板1009相对启闭，继而形成加压效果，整体过程利用地段差防腐蚀高效余热回收装置4的负压配合促进冷凝水流动，从而形成带动叶轮1003转动，最终实现冷凝水从喷头孔1002的间歇式加速喷出，能够提高二次闪蒸的效果，充分利用余热。

Claims (7)

1.低端差防腐蚀高效余热回收节能系统，其特征在于，包括汽-水换热器、凝结水收集器、连通阀门、地段差防腐蚀高效余热回收装置、水泵和不凝气体收集器，所述汽-水换热器的输出端通过第一管道和凝结水收集器相连，所述凝结水收集器通过第二管道连通设置有地段差防腐蚀高效余热回收装置，第二管道上设有连通阀门，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置远离凝结水收集器一侧连通设置有水泵，所述地段差防腐蚀高效余热回收装置上连通设置有不凝气体收集器。

2.根据权利要求1所述的低端差防腐蚀高效余热回收节能系统，其特征在于，所述不凝气体收集器包括连通设置在地段差防腐蚀高效余热回收装置上的第二壳体，所述第二壳体内倾斜设置有多组挡板，所述挡板对称设置在第二壳体内两侧，且位于两侧的挡板交错设置，挡板远离第二壳体内壁的末端高于挡板固定在第二壳体内壁的末端，所述第二壳体远离地段差防腐蚀高效余热回收装置的一端连通设置有排气阀。

3.低端差防腐蚀高效余热回收装置，包括第一壳体，其特征在于，所述第一壳体上焊接设置有凝结水辅助进口，所述第一壳体内对称平行焊接设置有二次水进口管箱和二次水出口管箱，所述二次水进口管箱和所述二次水出口管箱上均焊接设置有高效换热管束，所述第一壳体上位于二次水进口管箱和二次水出口管箱之间固定设置有喷淋装置，所述喷淋装置一端连通设置有凝结水主进口，所述凝结水辅助进口和所述凝结水主进口均与第二管道相连通，第一壳体上设有与水泵电性连接的液位控制器。

4.根据权利要求3所述的低端差防腐蚀高效余热回收装置，其特征在于，所述高效换热管束包括换热管和强化传热挡板，所述强化传热挡板设有多组，且固定连接在换热管内，所述强化传热挡板沿换热管延伸方向呈依次交错设置，相邻两组强化传热挡板之间呈垂直设置。

5.根据权利要求3所述的低端差防腐蚀高效余热回收装置，其特征在于，所述喷淋装置包括管体，所述管体由一端连通凝结水主进口的圆筒以及圆筒另一端连通的半球形腔组成，半球形腔上贯穿设置有多组喷头孔，所述管体内嵌入设置有水动式加压组件，所述水动式加压组件的输出端和喷头孔相对设置。

6.根据权利要求5所述的低端差防腐蚀高效余热回收装置，其特征在于，所述水动式加压组件包括转动连接在管体靠近凝结水主进口一端的叶轮以及对称转动连接在管体内靠近喷头孔一侧的两组加压叶板，所述管体内壁转动连接设置有传动组件，所述传动组件一端和叶轮同轴传动连接，所述传动组件另一端分别通过连杆转动连接在两组加压叶板相对靠近的末端，当叶轮转动时，叶轮通过传动组件带动连杆靠近传动组件的末端相对叶轮方向往复运动。

7.根据权利要求6所述的低端差防腐蚀高效余热回收装置，其特征在于，所述传动组件包括通过支架转动连接在管体内轴线位置上的双向丝杆，所述双向丝杆末端和叶轮同轴传动连接，所述双向丝杆远离叶轮的末端外围套设有滑套，所述滑套上嵌入设置有末端与双向丝杆滑动适配的限位滑动销，所述滑套两侧分别和两组连杆转动连接。

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