CN202522094U - 一种汽水接触式热交换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种汽水接触式热交换器，热交换器采用圆柱罐式外形结构，罐体上部冷却水输入管道末端设置喷淋装置，中部设置下凹弧形多孔板，下部通入二次蒸汽，顶部连通气水分离器，底部连接液态水回流管道，当输入的高温二次蒸汽与雾状冷却水直接接触后迅速冷却成冷凝水，并在多孔板的汇聚作用下迅速流到罐底，并由抽水泵抽走，液位变送器与抽水泵关联控制罐内液位，温度变送器和流量调节阀关联控制冷却水流量，由于汽水在罐体内直接接触传热，因此传热效率大为提高，二次蒸汽冷凝水回收效率也进一步得到提高，对防止造纸机末段烘缸积水、提高造纸机蒸发效率，节能降耗意义重大，具有明显的经济和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换器的结构、工作原理及控制方式技术领域，具体涉及一种有效提高二次蒸汽转化成热水的转化效率的汽水接触式热交换器。
背景技术
在造纸机的蒸汽冷凝水干燥部，通常采用多段供汽或热泵供汽的方式来加热烘缸，蒸发纸页中的水分，从而达到烘干纸页的目的。为了有利于烘缸排水，提高纸页烘干效率，造纸机干燥部蒸汽冷凝水热力系统末段的二次蒸汽往往需要通过热交换器将二次蒸汽变成热水，通过气体体积的突然变小而产生一定的抽吸力，使末段烘缸组内的冷凝水通畅排出，避免烘缸积水。通常采用的热交换器为汽水分离的非接触式热交换器，二次蒸汽走壳程，冷却水走管程，通过传导方式进行热交换。这种热交换器的优点是：由于冷却水和二次蒸汽是分离的，蒸汽冷凝水的硬度不会被破坏，冷凝水不需要经过软化处理可以直接回锅炉。其缺点是：由于热交换的方式是通过热传导的方式进行的，因此热交换效率比较低，换热时间长。
实用新型内容
本实用新型提供了一种高效的汽水接触式热交换器，该热交换器能够显著提高热交换器将高温二次蒸汽转化成冷凝水的效率。
为达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
包括罐体以及与罐体上部连接的冷却水输入管道，所述冷却水输入管道的末端与设置于罐体内的冷却水喷淋装置相连，冷却水喷淋装置的下端设置有与罐体内壁中部相连的多孔板，罐体下部连接有二次蒸汽输入管道以及液态水回流管道。
所述冷却水喷淋装置包括与冷却水输入管道末端相连的球面结构的喷射面，喷射面上设置有冷却水喷射孔，冷却水喷射孔的孔径由喷射面底部到上部逐渐增大，喷射面采用不锈钢材质。
所述冷却水输入管道与喷射面的连接处设置有肋板，肋板的夹角为135度。
所述冷却水输入管道上安装有可更换的滤网。
所述滤网采用法兰式连接设置于罐体外侧的冷却水输入管道上。
所述多孔板为下凹弧形的不锈钢板，不锈钢板上分布有圆孔。
所述罐体顶部连接有混合气体出口管道，混合气体出口管道的末端连接于气水分离器内。
所述液态水回流管道上设置有温度变送器以及抽水泵，温度变送器与设置于冷却水输入管道上的流量调节阀相连，抽水泵与设置于罐体上的液位变送器相连。
本实用新型所述汽水接触式热交换器通过在热交换器罐体内部安装冷却水喷淋装置和多孔板，实现通入的高温二次蒸汽与冷却水在热交换器内部直接相遇进行热交换，且罐内液态水能快速汇聚并由液态水回流管道流走，使得热交换器对于高温二次蒸汽冷凝水的回收效率显著提高。
热传递的方式有传导、对流和辐射三种，对于冷凝水不需要回锅炉房的应用场合，可以采用对流的方式进行热交换。由于二次蒸汽与冷凝水直接接触，热交换的效率得到明显提高，能够非常彻底地将二次蒸汽转化成热水，使位于造纸机干燥部蒸汽冷凝水热力系统末段的冷凝水储存槽内产生一定的负压，保证末段烘缸组内部不积水，从而可以提高干燥部的干燥效率，达到节能减排的效果。
附图说明
图1是本实用新型所述汽水接触式热交换器的整体结构示意图；
图2是本实用新型所述冷却水喷淋装置的结构示意图；
图3是本实用新型所述滤网的安装示意图；
图4是本实用新型所述多孔板的俯视图；
图中：罐体1，多孔板2，冷却水喷淋装置3，滤网4，混合气体出口管道5，气水分离器6，流量调节阀7，冷却水输入管道8，液位变送器9，二次蒸汽输入管道10，温度变送器11，液态水回流管道12，抽水泵13，法兰式连接14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1、图2、图3以及图4，本实用新型包括圆柱形的罐体1以及与罐体1侧面上部连接的冷却水输入管道8，所述冷却水输入管道8的末端与竖直向下设置于罐体1内的冷却水喷淋装置3相连，冷却水喷淋装置3的下端设置有一块与罐体1内壁中部相连的多孔板2，便于快速收集液态水，所述多孔板2为下凹弧形的不锈钢板，不锈钢板上分布有圆孔，罐体1侧面下部连接有二次蒸汽输入管道10以及液态水回流管道12。
为了增大冷却水的喷射范围，所述冷却水喷淋装置3包括与冷却水输入管道8末端相连的球面结构的喷射面，喷射面上设置有冷却水喷射孔，按照实际喷射压力的不同，冷却水喷射孔的孔径由喷射面底部到上部逐渐增大，以保证喷射出的水能均匀分布且能进一步雾化，冷却水引自自来水，为防止水中钙离子由于遇热钙化堵塞喷射孔，喷射面采用不锈钢材质，这样钙化的杂质遇到不锈钢小孔边缘容易破裂，从而降低喷射孔被堵塞的可能性；所述冷却水输入管道8与喷射面的连接处设置有肋板，肋板的夹角为135度，能增大整个喷淋装置的强度。
所述冷却水输入管道8上安装有可更换的滤网4，进一步净化冷却水；所述滤网4采用法兰式连接14设置于罐体1外侧的冷却水输入管道8上，便于定期更换。
所述罐体1顶部连接有不凝性气体和少量水蒸气的混合气体出口管道5，混合气体出口管道5的末端连接于气水分离器6内；所述液态水回流管道12上设置有温度变送器11以及抽水泵13，温度变送器11与设置于冷却水输入管道8上的流量调节阀7相连，抽水泵13与设置于罐体1上的液位变送器9相连。
本实用新型的工作原理：
从罐体1下部通入的高温二次蒸汽在罐体1内上升时与从冷却水喷淋装置3中喷射出的雾状低温冷却水直接接触，蒸汽遇冷后其中的水蒸气冷凝成液态水，与冷却水混合下降到罐体1中部下凹弧形的多孔板2后迅速汇集并由多孔板2上的小孔流到罐体1底部，然后由罐体底部的液态水回流管道12流走，二次蒸汽中部分不凝性气体和少量水蒸汽沿罐体1顶部混合气体出口管道5溢出到气水分离器6进一步回收混合气体中的水分。
由安装在液态水回流管道12上的温度变送器11检测热交换器出水温度，并通过控制器控制安装在冷却水输入管道8上的流量调节阀7的开度，保持高的热交换效率。罐体1上安装的液位变送器9检测热交换器内部液体的高度，并通过控制器控制液态水回流管道12上抽水泵13的启停，保持罐体1内液位不高于多孔板2最低点，以免液态水堵住多孔板2的小孔，使得多孔板2起不到快速汇聚液态水的目的。
实施例
在图1中，热交换器罐体采用圆柱形罐式外形，其侧面安装有液位变送器，侧面上部连接冷却水进水管道，冷却水进水管道的末端伸入罐体内部并连接竖直向下的冷却水喷淋装置，在冷却水进水管道上还设置有冷却水过滤网和冷却水流量调节阀；在罐体侧面下部连接二次蒸汽输入管道，在罐体内壁中部焊接一块下凹弧形多孔板；在罐体顶部连接不凝性气体与少量水蒸气混合气体的出口管道，混合气体的出口管道通入气水分离器中，在罐体底部连接冷凝水与冷却水混合的液态水回流管道，在液态水回流管道上安装有温度变送器和抽水泵。
在图2中，冷却水喷淋装置的外部管道延伸到A点和C点处均为铸铁材质，且∠ADC约为135°以保证喷淋装置的强度，为了保证最大的喷淋范围，整个喷射面采用球面设计，覆盖范围为圆弧ABC；在整个球面均匀分布3-5mm的小圆孔，为了保证喷射出的冷凝水的均匀分布且能达到雾化的程度，按照压力大小的不同，球面圆孔径从B点到A、C点附近逐渐增大；由于输入的冷却水硬度较高，在遇到高温后杂质容易钙化并可能堵住球面小圆孔，因此整个球面材质选用不锈钢，这样钙化的杂质在不锈钢小孔边缘处容易破裂，降低了小孔堵塞的可能性。
在图3中，位于罐体外部的冷却水进水管道上安装有过滤网，可以对冷却水进行进一步净化，防止水中杂质进入冷却水喷淋装置时堵塞球面上的小孔，另外过滤网需要定期更换，因此采用法兰式连接。
图4显示的是位于罐体内部中央的下凹弧面的多孔板俯视图，此多孔板上底部有一大孔，以便排水，然后从中央向四周分布5-8mm不等且逐渐扩大的小圆孔，当上升的蒸汽与雾化的冷却水相遇冷凝后，冷却水与冷凝水的混合液体自然下降，到达多孔板后由于其凹形的汇聚作用，加快了混合液体的收集作用。
Claims (8)
1.一种汽水接触式热交换器，其特征在于：包括罐体(1)以及与罐体(1)上部连接的冷却水输入管道(8)，所述冷却水输入管道(8)的末端与设置于罐体(1)内的冷却水喷淋装置(3)相连，冷却水喷淋装置(3)的下端设置有与罐体(1)内壁中部相连的多孔板(2)，罐体(1)下部连接有二次蒸汽输入管道(10)以及液态水回流管道(12)。
2.根据权利要求1所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述冷却水喷淋装置(3)包括与冷却水输入管道(8)末端相连的球面结构的喷射面，喷射面上设置有冷却水喷射孔，冷却水喷射孔的孔径由喷射面底部到上部逐渐增大，喷射面采用不锈钢材质。
3.根据权利要求2所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述冷却水输入管道(8)与喷射面的连接处设置有肋板，肋板的夹角为135度。
4.根据权利要求1所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述冷却水输入管道(8)上安装有可更换的滤网(4)。
5.根据权利要求4所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述滤网(4)采用法兰式连接(14)设置于罐体(1)外侧的冷却水输入管道(8)上。
6.根据权利要求1所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述多孔板(2)为下凹弧形的不锈钢板，不锈钢板上分布有圆孔。
7.根据权利要求1所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述罐体(1)顶部连接有混合气体出口管道(5)，混合气体出口管道(5)的末端连接于气水分离器(6)内。
8.根据权利要求1所述一种汽水接触式热交换器，其特征在于：所述液态水回流管道(12)上设置有温度变送器(11)以及抽水泵(13)，温度变送器(11)与设置于冷却水输入管道(8)上的流量调节阀(7)相连，抽水泵(13)与设置于罐体(1)上的液位变送器(9)相连。
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