CN206488496U - 一种组合式换热单元装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合式换热单元装置。热物流流入蒸发换热器，经流出管路流出至后续工段，冷物流流入冷凝换热器，经流出管路进入气液分离器分成气相和液相流出，传热工质储罐经输送泵连接蒸发换热器管程进口，并与抽真空管路连接，蒸发换热器顶部出口通过管路与压缩机连接，并连接至冷凝换热器，冷凝换热器出口通过管路与传热工质储罐连通。传热工质与热物流在蒸发换热器中换热，传热工质转化为低品位蒸气，低品位蒸气经压缩机处理转化为高品位蒸气，高品位蒸气与冷物流在冷凝换热器中换热，使热物流中的低品位热得以有效利用。本实用新型利用传热工质间接换热，能够安全有效的回收低品位热源中的热量，实现节降耗的目的。

Description

一种组合式换热单元装置

技术领域

本实用新型涉及一种换热装置，特别是一种组合式换热单元装置，属于换热节能技术领域。

背景技术

换热过程是化工生产中最常用到的操作单元，该过程将带有一定热量的热物流与冷物流进行热量交换，最终将冷物流加热到相应的状态，但该过程往往需要换热的冷热物流间存在一定的温差作为换热的推动力，否则无法实现理想的换热效果。高效换热器的提出在一定程度上解决了这一问题，如中国专利CN1554921A公开了一种多级再生式多通道蒸发冷却方法及其换热器，该方法所用的换热器由多个换热单元组成，每个换热单元设有一个多通道换热板和一个换热平板，该装置将不同状态的气流引入多个通道，使进行热交换的气流间温差增大，进而提高换热效率，该装置虽然在一定程度上提高了换热效率，且在冷热物流温差较小的时候也能实现理想的换热过程，但无论冷热物流的温差降低至多小，在交换过程中，热物流的温度也必须高于冷物流，否则无法实现热交换；但是实际的工业过程中往往存在着大量的低品位热源，由于温度较低，不能与温度高于自身的其他物料进行换热，大量的低品位热源将很难得到充分的利用，有的甚至直接排放，这不仅会造成热量的浪费，也会造成环境污染，因此低品位热源的有效利用成为研究者们努力的方向。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种组合式换热单元装置，利用传热工质的间接换热，将低品位热源所含有的热量回收，进而达到节能降耗的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种组合式换热单元装置,其组成中包括蒸发换热器、冷凝换热器，热物流流入管路与蒸发换热器的左侧的壳程入口相连，蒸发换热器下部的壳程出口与热物流流出管路相连。冷物流流入管路与冷凝换热器的壳程入口相连，冷凝换热器的壳程出口与冷物流流出管路的一端相连，冷物流流出管路另一端与气液分离器中部的物料进口相连，气液分离器顶部的气相出口与气相流出管路相连，气液分离器底部的液相出口与液相流出管路相连。蒸发换热器顶部的气体出口通过管路与压缩机的进口相连，压缩机的出口通过管路与冷凝换热器左侧的管程进口相连，冷凝换热器右侧的管程出口通过管路与传热工质储罐中部的传热工质进口连接，传热工质储罐底部的传热工质出口通过管路与输送泵的进口连接，输送泵的出口通过管路与蒸发换热器右侧上部的管程进口相连，传热工质储罐顶部设有抽真空口与抽真空管路相连通。

本实用新型，优选的，蒸发换热器为降膜蒸发器，冷凝换热器为列管换热器。

本实用新型，优选的，传热工质储罐内设有加热器，加热器为加热盘管或电加热管。

本实用新型，优选的，传热工质储罐内装有液态传热工质，所用液态传热

工质为三氯甲烷、四氯化碳、水、三氯乙烷中的一种。

实际应用中，不同的冷、热物流温度，应选择不同的传热工质。当热物流流入管路中热物流的温度为50℃～100℃时，传热工质储罐的液态传热工质应首选三氯甲烷或四氯化碳，当热物流流入管路中热物流温度为100℃～180℃时，液态传热工质储罐中的传热工质应首选水或三氯乙烷。

本实用新型的工作原理叙述如下：

通过传热工质储罐中的传热工质与来自热物流流入管路中的热物流进行间接换热，传热工质以完全气态的形式将热物流中的低品位热移出，所得具有一定温度的气态传热工质被压缩机压缩后可以将自身品位提升，进而作为冷凝换热器的热源，为来自冷物流流入管路的冷物流进行供热，从而有效地回收低品位热源所含有的热量，冷物流经冷凝换热器换热后至气液分离器完成气液的分离。

本实用新型的具体操作步骤为：

开启传热工质储罐中的内置加热器，使传热工质储罐中的液态传热工质温度比来自热物流流入管路中热物流的温度低4℃～10℃，传热工质储罐中的液态传热工质经输送泵进入蒸发换热器的管程，来自热物流例如管路中的热物流进入蒸发换热器的壳程，传热工质与热物流在蒸发换热器中进行换热，热物流流入管路中的热物流换热后通过热物流流出管路进入后续工段。通过调整抽真空管路阀门的开关状态以及抽真空管路的真空压力使液态传热工质经蒸发换热器换热后变为低品位蒸气，所得低品位蒸气从蒸发换热器顶部的气体出口排出经压缩机处理后温度提高，变为高品位蒸气，高品位蒸气进入冷凝换热器的管程。来自冷物流流入管路的冷物流进入冷凝换热器的壳程，高品位蒸气与冷物流在冷凝换热器中进行换热，换热后的冷物流进入气液分离器进行气液分离，气相经气相流出管路排出，液相经液相流出管路排出，进而得到不同状态的所需物流。换热后的高品位蒸气变为液态传热工质进入传热工质储罐中，如此循环，完成热物流与冷物流的换热，从而达到热物流中低品位热源再利用的目的。

本实用新型取得的有益效果是：

1、与传统的换热装置相比，本实用新型能在热物流和冷物流温度相差不大，甚至热物流的温度略低于冷物流的条件下也能实现两者的换热，可有效回收低品位热源所含有的热量，在一定程度上达到了节降耗的目的。

2、本实用新型采用不易燃易爆的传热工质进行间接换热，整个体系更为安全、稳定。

3、本实用新型中可通过调整真空管路阀门的开关状态以及抽真空管路的压力，使热物流的温度在50℃～180℃之间时，均能使传热工质与热物流换热后以气态的形式流出，保证后续工况的正常连续运行，应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图中标号含义如下：

1、热物流流入管路 2、蒸发换热器 3、热物流流出管路 4、压缩机5、冷凝换热器6、冷物流流入管路 7、冷物流流出管路 8、抽真空管路 9、传热工质储罐 10、加热器 11、输送泵 12、液相流出管路 13、气液分离器 14、气相流出管路。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步描述。

需要说明，以下实施例仅为本实用新型的个别实施例，并不用以限制本发明，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

实施例1

参见图1给出的本实用新型，一种组合式换热单元装置，热物流流入管路1与蒸发换热器2左侧的壳程入口相连，蒸发换热器2右侧下部的壳程出口与热物流流出管路3相连，冷物流流入管路6与冷凝换热器5的壳程入口相连，冷凝换热器5的壳程出口与冷物流流出管路7相连，冷物流流出管路7与气液分离器13中部的物料进口相连，气液分离器13顶部的气相出口与气相流出管路14相连，气液分离器13底部的液相出口与液相流出管路12相连，蒸发换热器2顶部的气体出口通过管路与压缩机4进口相连，压缩机4的出口通过管路与冷凝换热器5左侧的管程进口相连，冷凝换热器5右侧的管程出口通过管路与传热工质储罐9中部的传热工质进口连接，传热工质储罐9底部的传热工质出口通过管路与输送泵11的进口连接，输送泵11的出口通过管路与蒸发换热器2右侧上部的管程进口相连，传热工质储罐9顶部设有抽真空口与抽真空管路8相连通。

其具体应用例如下：

热物流流入管路1中热物流为温度80℃、质量百分数98%的常压异丙醇蒸气，冷物流流入管路6中的冷物流为温度81℃、质量百分数90%的异丙醇溶液，开启真空管路8中的阀门，通过调节抽真空管路8的压力，保证传热工质储罐9中的压力为常压，传热工质储罐9中的传热工质为液态四氯化碳，开启传热工质储罐9中内置加热器10，使传热工质液态四氯化碳的温度为75℃，传热工质液态四氯化碳经输送泵11进入蒸发换热器2的管程；来自热物流流入管路1的热物流常压异丙醇蒸气进入蒸发换热器2的壳程，传热工质液态四氯化碳与热物流常压异丙醇蒸气在蒸发换热器2内进行换热，换热后传热工质液态四氯化碳全部变为低品位四氯化碳蒸气，所得低品位四氯化碳蒸气过压缩机4压缩之后，可转化为85℃的高品位四氯化碳蒸气，85℃的高品位四氯化碳蒸气进入冷凝换热器5的管程，来自冷物流流入管路6的冷物流90%的异丙醇溶液进入冷凝换热器5的壳程，85℃的高品位四氯化碳蒸气与冷物流90%的异丙醇溶液在冷凝换热器5内进行换热，换热后的冷物流90%的异丙醇溶液进入气液分离器13进行气液分离，气相异丙醇经气相流出管路14排出得到高纯度的异丙醇，液相低浓度异丙醇溶液经液相流出管路12排出；换热后的高品位四氯化碳蒸气变为液态传热工质进入传热工质储罐9中，如此循环，完成热物流常压异丙醇蒸气与冷物流90%的异丙醇溶液的换热过程，达到热物流中低品位热源再利用的目的；经过测试发现每使用1000kg/h、温度80℃、质量百分数98%的常压异丙醇蒸气经过上述操作后可节省313kg/h的常压水蒸气。

Claims (4)

1.一种组合式换热单元装置，其组成中包括蒸发换热器（2）、冷凝换热器（5），其特征在于热物流流入管路（1）与蒸发换热器（2）的左侧壳程入口相连，蒸发换热器（2）右侧下部的壳程出口与热物流流出管路（3）相连，冷物流流入管路（6）与冷凝换热器（5）的壳程入口相连，冷凝换热器（5）的壳程出口与冷物流流出管路（7）相连，冷物流流出管路（7）与气液分离器（13）中部的物料进口相连，气液分离器（13）顶部的气相出口与气相流出管路（14）相连，气液分离器（13）底部的液相出口与液相流出管路（12）相连，蒸发换热器（2）顶部的气体出口通过管路与压缩机（4）进口相连，压缩机（4）的出口通过管路与冷凝换热器（5）左侧的管程进口相连，冷凝换热器（5）右侧的管程出口通过管路与传热工质储罐（9）传热工质进口连接，传热工质储罐（9）底部的传热工质出口通过管路与输送泵（11）的进口连接，输送泵（11）的出口通过管路与蒸发换热器（2）右侧上部的管程进口相连，传热工质储罐（9）顶部与抽真空管路（8）相连通。

2.根据权利要求1所述的组合式换热单元装置，其特征在于蒸发换热器（2）为降膜蒸发器，冷凝换热器（5）为列管换热器。

3.根据权利要求1所述的组合式换热单元装置，其特征在于，传热工质储罐（9）内设有加热器（10），加热器（10）为加热盘管或电加热管。

4.根据权利要求1所述的组合式换热单元装置，其特征在于，传热工质储罐（9）内装有液态传热工质，所用液态传热工质为三氯甲烷、四氯化碳、水、三氯乙烷中的一种。