CN201177471Y - 安全防爆型分离式热管蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环保节能领域，具体涉及一种安全防爆型分离式热管蒸发器，该蒸发器包括蒸发段换热器(1)、冷凝段换热器(3)和汽包(8)，其特征是蒸发段换热器(1)和冷凝段换热器(3)通过热管蒸汽上升管(2)和热管冷凝液回流管(4)相连接，汽包(8)和冷凝段换热器(3)通过上升管(5)和下降管(6)相连接。其中，蒸发段换热器(1)为模块结构，由一组模块组成或多组模块串联拼接而成。本实用新型按国家压力容器标准设计、制造，质量可靠，方便检查和修复，大大提高了设备运行的可靠性。

Description

安全防爆型分离式热管蒸发器

技术领域

本发明属于环保节能项目，广泛应用于冶金、化工、电力行业。具体涉及一种安全防爆型分离式热管蒸发器，用于回收冶金电炉、炼钢炉等的烟气余热、煤气化炉工艺气余热并用来产生中、低压蒸汽。

背景技术

安全防爆型分离式热管蒸发器应用于冶金、化工行业。炼钢炉的烟气余热、煤气化炉工艺气余热回收一般用来产生中、低压蒸汽。

传统的蒸汽发生器，由于设备中水汽系统和烟气系统共存一个空间，因而一旦烟气对传热面产生磨损，就会有大量的高压水、汽进入到烟气通道，造成系统不能正常运转。

分离套管式热管蒸发器采用单支热管为传热元件，每支热管配水套用于水汽化传热。由于其水套管的特殊结构，全部为角焊缝，制造困难且焊缝数量多，无法射线探伤检查，制造质量难以保证。设备运行后一旦出现泄漏也难以维修。更无法克服由于超温引起的爆管，给设备长周期运行带来安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足之处而提供的一种安全防爆型分离式热管蒸发器。

本实用新型的目的可以通过如下措施来实现：

一种安全防爆型分离式热管蒸发器，包括蒸发段换热器1、冷凝段换热器3和汽包8，其特征是蒸发段换热器1和冷凝段换热器3通过热管蒸汽上升管2和热管冷凝液回流管4相连接，汽包8和冷凝段换热器3通过上升管5和下降管6相连接。

汽包8上部设置主蒸汽出口7，冷凝段换热器3上部设置防爆、温度传感器9。

蒸发段换热器1和冷凝段换热器3采用分离式热管为传热元件。

蒸发段换热器1为模块结构，可以只有一组模块或由多组模块串联拼接而成。如：蒸发段换热器1可以由N组(N≥1)高温部分蒸发段1-1和/或N组(N≥1)低温部分蒸发段1-2串联组成。

本实用新型安全防爆型分离式热管蒸发器采用分离式热管为其主要传热元件，分离式热管同重力式热管一样，也是利用工质的汽化-冷凝来传递热量，所不同的只是将受热段与放热段分离开来，采用标准压力容器换热器制造。用热管蒸汽上升管2和热管冷凝液回流管4将它们联接，组成了具有热管传热效应的又一结构形式。

其工作原理如图2所示，当热烟气或工艺气10通过蒸发段换热器1时，蒸发段管束内的工质吸热后汽化，蒸汽经热管蒸汽上升管2输送到冷凝段换热器3的管束内，管内蒸汽与管外的饱和水换热，饱和水被加热沸腾，管内蒸汽放热后冷凝，蒸汽冷凝液在位差的作用下，通过热管冷凝液回流管4回到蒸发段换热器1管束内继续蒸发。如此往复循环进行，从而完成热量由热流体到饱和水的输送。另外，饱和水经上升管5到达汽包8，经汽包8汽水分离，蒸汽由主蒸汽出口7送出，下降管6完成给冷凝段换热器3补水任务。由于分离式热管又具有了与整体式热管不同的结构特征，工质蒸汽和冷凝液沿单一方向流动，因而不会受到热管携带传热极限的限制。

本实用新型余热回收系统设计过程中，采用分离式热管换热系统。分离式热管蒸发器的热管蒸发段(蒸发段换热器1)和冷凝段(冷凝段换热器3)采用标准压力容器换热器，将具有易燃、易爆特点的烟气或工艺气空间和汽水蒸发空间完全隔离开，烟气部分传热面的所有结构焊缝可以完全处于烟道之外。设置防爆、温度传感器9可以克服由于超温引起的爆管，给设备长周期运行带来保障。减低了事故的发生率，大大提高了设备运行的可靠性。

全套设备按国家压力容器标准设计、制造，取代原分离套管式热管蒸发器。

本实用新型的有益效果：

1、余热回收系统设计过程中，采用分离式热管换热系统，将分离式热管蒸发器的蒸发段换热器1和冷凝段换热器3分开，将具有易燃、易爆特点的炼钢电炉烟气空间和汽水蒸发空间完全隔离开，烟气部分传热面的所有结构焊缝处于烟道之外，减低了事故的发生率；

2、水汽部分的传热面采用成熟的标准压力容器换热器结构，大大提高了设备运行的可靠性；

3、整个设备设计成模块结构，便于安装、维修和更换；

4、在每片热管束上，设置了防爆、温度传感器9和烟气超温安全报警装置，可方便而有效地进行系统的运行监测和操作控制，一旦超温，安全报警装置自动报警。确保绝不引起热管传热面的爆破，克服了传统的套管式热管蒸发器无法进行温度监测和超温失控的缺陷；

5、分离式热管蒸发器装置的蒸发段换热器1和冷凝段换热器3分开布置，完全消除了携带极限对热管传热量的约束，彻底避免了由此可能产生的热管爆管的恐惧和担忧，可使热管烟气侧的管外尽可能多地扩展传热面，使得系统的总体体积和重量及总投资有所减小；

6、放热段与受热段彼此独立，易于实现流体分隔、密封，因而能适用于易燃易爆等危险性流体的换热；

7、换热器管束可根据冷、热流体的性能及工艺要求选择不同的结构参数和材质，从而可有效地解决设备的露点腐蚀和积灰问题；

8、系统换热元件由多组热管模块组成，各组之间相互独立，因此，其中一组甚至几组损坏或失效不会影响整个系统的安全运行；

9、热管与汽水之间的设备连接，采取焊接。易于检查和修复。即使发生泄漏，也只是分离式热管工质(水)泄漏，而不会发生大量的锅炉给水漏入烟气通道的事故；

10、单组热管模块上装有排气再生充液装置，可定期进行热管内不凝性气体的及时排放，使其再生以保证热管的高效运行，而不向分离套管式热管那样难以维修；

11、本余热回收系统的方案总体采用“U”或“W”烟道布置的型式，蒸发段换热器1为卧式或立式放置，烟气侧的扩展传热翅片顺流于烟气流动方向，烟道下方设有沉降灰斗。为防止灰尘的沉积，系统上设置了两个高效大功率的激波清洁器接口，用户视现场运行情况可及时定期地对传热面进行清洁处理；清灰口的数量也比水平烟道的少，减少了余热泄漏量，使得能量回收的效率更高。

全套设备按国家压力容器标准设计、制造。使质量可靠，方便检查和修复，大大提高了设备运行的可靠性。

附图说明

图1为安全防爆型分离式热管蒸发器工作余热回收系统示意图。

图中，1-1.高温部分蒸发段，1-2.低温部分蒸发段，2.热管蒸汽上升管，3.冷凝段换热器，4.热管冷凝液回流管，5.上升管，6.下降管，7.主蒸汽出口，8.汽包，9.防爆、温度传感器，10.热烟气或工艺气，11.冷却后烟气或工艺气。12-1、12-2.灰斗，13.出灰口，14.给水管，15.水预热器。

图2为安全防爆型分离式热管蒸发器工作原理示意图。

图中，1.蒸发段换热器，2.热管蒸汽上升管，3.冷凝段换热器，4.热管冷凝液回流管，5.上升管，6.下降管，7.主蒸汽出口，8.汽包，9.防爆、温度传感器，10.热烟气或工艺气，11.冷却后烟气或工艺气，12.灰斗，13.出灰口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，本实用新型主要由蒸发段换热器1、冷凝段换热器3和汽包8组成，蒸发段换热器1和冷凝段换热器3通过热管蒸汽上升管2和热管冷凝液回流管4相连接，汽包8和冷凝段换热器3通过上升管5和下降管6相连接。蒸发段换热器主要由高温部分蒸发段1-1和低温部分蒸发段1-2组成，汽包8上部设置主蒸汽出口7，冷凝段换热器3上部设置防爆、温度传感器9。蒸发段换热器1和冷凝段换热器3采用分离式热管为传热元件，蒸发段换热器1为卧式或立式放置。本余热回收系统的烟道布置总体采用“U”形烟道布置的型式。蒸发器的蒸发段以分离式热管为传热原件组成模块结构，总体分为N(N≥1)组，多组模块之间串联拼接。

本实用新型的工作过程：热烟气或工艺气10烟气流经烟气先进入下行段，流经热管蒸发器高温部分蒸发段1-1的外表面(壳程)，下部设置灰斗12，后经水平段过渡至上行段，流经热管蒸发器低温部分蒸发段1-2的外表面(壳程)和水预热器15传热面的外表面(壳程)，最后降温至约150℃进入除尘后处理系统。蒸发器蒸发段管束内的工质吸收热烟气或工艺气10的热量后汽化，蒸汽经热管蒸汽上升管2输送到冷凝段换热器3的管束内，管内蒸汽与管外的饱和水换热，饱和水被加热沸腾，管内蒸汽放热后冷凝，蒸汽冷凝液在位差的作用下，通过热管冷凝液回流管4回到蒸发段换热器1管束内继续蒸发。如此往复循环进行，完成热量由热流体到饱和水的输送。另外，加热后的饱和水经上升管5到达汽包8，经汽包8汽水分离，蒸汽由主蒸汽出口7送出，下降管6完成给冷凝段换热器3补水任务。

Claims (5)

1.一种分离式热管蒸发器，包括蒸发段换热器(1)、冷凝段换热器(3)和汽包(8)，其特征是蒸发段换热器(1)和冷凝段换热器(3)通过热管蒸汽上升管(2)和热管冷凝液回流管(4)相连接，汽包(8)和冷凝段换热器(3)通过上升管(5)和下降管(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种分离式热管蒸发器，其特征在于冷凝段换热器(3)上部设置防爆、温度传感器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种分离式热管蒸发器，其特征在于所述的蒸发段换热器(1)和冷凝段换热器(3)采用分离式热管为传热元件。

4.根据权利要求1所述的一种分离式热管蒸发器，其特征在于所述的蒸发段换热器(1)为卧式或立式放置。

5.根据权利要求1所述的一种分离式热管蒸发器，其特征在于蒸发段换热器(1)为模块结构，由一组模块组成或多组模块串联拼接而成。

Images