CN206160077U - 管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉 - Google Patents
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Abstract
一种管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉：系统集成管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器；利用圆环分布垂直加热管簇内侧的升膜蒸发，与中央圆柱下降通道所形成的最佳虹吸循环，强化传热以及防结垢；同时也方便管簇内侧的机械清洗；实现圆环分布垂直加热管簇外侧的垂直冲刷，以强化润滑油等高粘度余热介质的传热过程；利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩水蒸汽，实现高效、简单的余热蒸汽锅炉。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种利用各种形式余热直接产生水蒸汽的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉。
(二)背景技术
当利用发动机的套缸循环冷却水或空压机的循环冷却润滑油等工业余热，来驱动余热锅炉产生水蒸汽时：
1、为提高所产水蒸汽的饱和压力，可设置循环泵驱动软化补水在逆流换热器与汽包之间循环流动，以利用套缸循环冷却水逆流加热补充软化水，使其升膜蒸发后再送至汽包内分离；不仅需要换热器、汽包、循环泵等多台设备投资，而且需要增加电耗，从而延长项目回收期。
2、许多高粘度的余热介质如润滑油等，在管壳换热器中不可流经管内侧，否则其换热效果奇差，难以实现有效热回收。
因此针对上述两种情况，决定了工业余热回收市场，需要一种设备简化、无需耗电、传热强化、直接产生水蒸汽的余热蒸汽锅炉。
(三)发明内容
本发明目的是：系统集成管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器；利用圆环分布垂直加热管簇内侧的升膜蒸发，与中央圆柱下降通道所形成的最佳虹吸循环，强化传热以及防结垢；同时也方便管簇内侧的机械清洗；实现圆环分布垂直加热管簇外侧的垂直冲刷，以强化润滑油等高粘度余热介质的传热过程；利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩水蒸汽，实现高效、简单的余热蒸汽锅炉。
按照附图1所示的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其由1-管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器；1-1-余热介质进口；1-2-分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸加热管簇；1-4-分流腔；1-5-余热介质出口；1-6-软化补水进口；1-7-水蒸汽出口；2-余热介质；3-液位开关；4-软化补水流量调节阀；5-水蒸汽压缩机；6-压力开关；7-温度开关；8-高压水蒸汽组成，其特征在于：
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程的顶部余热介质进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3外侧、底部余热介质出口1-5，组成余热介质放热回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程的底部软化补水进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部水蒸汽出口1-7，组成软化补水的管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀4的开度，而软化补水流量调节阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程底部软化补水进口1-6，组成软化补水流量调节回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部水蒸汽出口1-7通过管道连接水蒸汽压缩机5，组成水蒸汽压缩回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部分离腔1-2内壁设置压力开关6和温度开关7各一只，底部分流腔1-4内壁设置温度开 关7一只；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程的上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关7。
水蒸汽压缩机5为热压缩式汽汽引射器形式的水蒸汽压缩机5，高压水蒸汽8流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1是液态余热介质2与软化补水的换热器，或是气态余热介质2与软化补水的换热器，或是废蒸汽余热介质2与软化补水的换热器。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、机械压缩输出蒸汽的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉：
余热介质2从上至下流经余热介质进口1-1、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3外侧、余热介质出口1-5，以提供余热热量；通过管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关7之间差值，以控制余热介质2的流量。
液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制软化补水从下至上流经软化补水进口1-6、分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧、分离腔1-2、水蒸汽出口1-7，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。所产生的水蒸汽被水蒸汽压缩机5压缩、输出；而管程顶部分离腔1-2内壁设置的压力开关6和温度开关7共同控制水蒸汽压缩机5的流量。
2、热压缩输出蒸汽的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉：
余热介质2从上至下流经余热介质进口1-1、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3外侧、余热介质出口1-5，以提供余热热量；通过管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关7之间差值，以控制余热介质2的流量。
液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制软化补水从下至上流经软化补水进口1-6、分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧、分离腔1-2、水蒸汽出口1-7，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。所产生的水蒸汽被水蒸汽压缩机5压缩、输出；而管程顶部分离腔1-2内壁设置的压力开关6和温度开关7共同控制热压缩式汽汽引射器5的流量。所产生的n份水蒸汽在热压缩式汽汽引射器5中，由流经其中的1份高压水蒸汽8引射后扩压，以调制成为n+1份中压蒸汽，以通过热压缩方式输出。
因此与现有技术相比较，本发明技术优势如下：
(1)系统集成管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器；
(2)利用圆环分布垂直加热管簇内侧的升膜蒸发，与中央圆柱下降通道所形成的最佳虹吸循环，强化传热以及防结垢；替代循环泵驱动软化补水的逆流加热、升膜蒸发，节省循环泵投资与电耗；同时也方便管簇内侧的机械清洗；
(3)实现圆环分布垂直加热管簇外侧的垂直冲刷，以强化润滑油等高粘度余热介质的传热过程；
(4)利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩水蒸汽，实现1份高压水蒸汽调制出n+1份中压蒸汽的蒸汽倍增功能，以节省水蒸汽压缩机投资与电耗，实现高效、简单的余热蒸汽锅炉。
因此与现有技术相比较，本发明技术优势如下：系统集成管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器；利用圆环分布垂直加热管簇内侧的升膜蒸发，与中央圆柱下降通道所形成的最佳虹吸循环，强化传热以及防结垢；同时也方便管簇内侧的机械清洗；实现圆环分布垂直加热管簇外侧的垂直冲刷，以强化润滑油等高粘度余热介质的传热过程；利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩水蒸汽，实现高效、简单的余热蒸汽锅炉。
(四)附图说明
附图1为本发明机械压缩输出蒸汽的系统流程图。
附图2为本发明热压缩输出蒸汽的系统流程图。
如附图1所示的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其中：1-管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器；1-1-余热介质进口；1-2-分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸加热管簇；1-4-分流腔；1-5-余热介质出口；1-6-软化补水进口；1-7-水蒸汽出口；2-余热介质；3-液位开关；4-软化补水流量调节阀；5-水蒸汽压缩机；6-压力开关；7-温度开关；8-高压水蒸汽。
(五)具体实施方式
本发明提出的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉实施例如附图2所示，现说明如下：其由余热回收量208kW、垂直设置、碳钢的管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1；直径200mm/壁厚2.5mm的不锈钢管余热介质进口1-1；直径700mm/高度500mm的半球形分离腔1-2；内环直径400mm/高度1500mm/管径19mm的圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3；直径700mm/高度250mm的半球形分流腔1-4；直径200mm/壁厚2.5mm的不锈钢管余热介质出口1-5；直径20mm/壁厚1.5mm/长度200mm的不锈钢管软化补水进口1-6；直径200mm/壁厚2.5mm的不锈钢管水蒸汽 出口1-7；进口温度85℃、出口温度65℃、流量200L/min的套缸冷却润滑油2；高度300mm的液位开关3；接口直径20mm/壁厚1.5mm的不锈钢软化补水流量调节阀4；绝压1bar、流量0.3t/h的水蒸汽、绝压3bar、流量1.3t/h的混合蒸汽之热压缩式汽汽引射器5；0.5bar-2.0bar的压力开关6；0℃-120℃的温度开关7；绝压11bar、流量1t/h的高压水蒸汽8组成，其特征在于：
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程的顶部余热介质进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3外侧、底部余热介质出口1-5，组成余热介质放热回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程的底部软化补水进口1-6、底部分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧、顶部分离腔1-2、顶部水蒸汽出口1-7，组成软化补水的管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀4的开度，而软化补水流量调节阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程底部软化补水进口1-6，组成软化补水流量调节回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部水蒸汽出口1-7通过管道连接水蒸汽压缩机5，组成水蒸汽压缩回路；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部分离腔1-2内壁设置压力开关6和温度开关7各一只，底部分流腔1-4内壁设置温度开 关7一只；
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程的上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关7。
水蒸汽压缩机5为热压缩式汽汽引射器5，高压水蒸汽8流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1是液态余热介质2与软化补水的换热器，或是气态余热介质2与软化补水的换热器，或是废蒸汽2与软化补水的换热器。
本发明实施例中，进口温度85℃、流量200L/min的套缸冷却润滑油2从上至下流经余热介质进口1-1、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3外侧、余热介质出口1-5，以提供208kW余热热量；通过管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器1壳程上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关7之间差值，以控制套缸冷却润滑油2的流量。液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制温度20℃、流量0.3t/h的软化补水从下至上流经软化补水进口1-6、分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧、分离腔1-2、水蒸汽出口1-7，其中的软化补水在软化补水进口1-6处受管道外压作用而直接流至分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸加热管簇1-3内侧，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发，产生温度80℃、流量0.3t/h的水蒸汽，其温度较高、比重减小；而在中央圆柱虹吸下降通道中，则由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。所产生的水蒸汽被热压缩式汽汽引射器5压缩、输出；而管程顶部分离腔1-2内壁设置的压力开关6和温度开关7共同控制水蒸汽压缩机5的流量。所产生的绝压1bar、流量0.3t/h的水蒸汽在热压缩式汽汽引射器5中，由流经其中的绝压11bar、流量1t/h高压水蒸汽8引射后扩压，以调制成为绝压3bar、流量1.3t/h的混合中压蒸汽，以通过热压缩方式输出。
Claims (3)
1.一种管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其由管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)；余热介质进口(1-1)；分离腔(1-2)；圆环分布垂直虹吸加热管簇(1-3)；分流腔(1-4)；余热介质出口(1-5)；软化补水进口(1-6)；水蒸汽出口(1-7)；余热介质(2)；液位开关(3)；软化补水流量调节阀(4)；水蒸汽压缩机(5)；压力开关(6)；温度开关(7)；高压水蒸汽(8)组成，其特征在于：管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)壳程的顶部余热介质进口(1-1)、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇(1-3)外侧、底部余热介质出口(1-5)，组成余热介质放热回路；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程的底部软化补水进口(1-6)、底部分流腔(1-4)、中部圆环分布垂直虹吸加热管簇(1-3)内侧、顶部分离腔(1-2)、顶部水蒸汽出口(1-7)，组成软化补水的管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸加热管簇(1-3)为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)的外壳为垂直设置的圆柱面；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程上部内壁设置液位开关(3)，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀(4)的开度，而软化补水流量调节阀(4)的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程底部软化补水进口(1-6)，组成软化补水流量调节回路；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程顶部水蒸汽出口(1-7)通过管道连接水蒸汽压缩机(5)，组成水蒸汽压缩回路；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程顶部分离腔(1-2)内壁设置压力开 关(6)和温度开关(7)各一只，底部分流腔(1-4)内壁设置温度开关(7)一只；管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)壳程的上部内壁和下部内壁各设置一只温度开关(7)。
2.按照权利要求1所述的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其特征在于：水蒸汽压缩机(5)为热压缩式汽汽引射器形式的水蒸汽压缩机(5)，高压水蒸汽(8)流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
3.按照权利要求1所述的管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其特征在于：管内虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(1)是液态余热介质(2)与软化补水的换热器，或是气态余热介质(2)与软化补水的换热器，或是废蒸汽余热介质(2)与软化补水的换热器。
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| CN106224922A (zh) * | 2016-08-21 | 2016-12-14 | 侴乔力 | 管内虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉 |
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2016
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