CN212227822U - 一种外连直通式相变换热装置 - Google Patents

Abstract

一种外连直通式相变换热装置，属于能源技术领域。本实用新型解决了现有的相变换热装置体积过大，不便于运输装卸的问题，以及现有闪蒸器的进液方式及布水方式极易发生堵塞的问题。它包括N个外连直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个外连直通式相变换热单体均包括壳体及喷管，壳体密封设置且其内呈空腔结构，壳体连通设置有真空泵，通过真空泵将壳体内部抽真空，空腔结构的上部布置有换热管束，空腔结构的下部形成闪蒸室，喷管与闪蒸室的上部侧壁连通布置，待闪蒸液体通过所述喷管进入闪蒸室内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动至空腔结构的上部且与换热管束内的待加热液体进行换热，使换热管束内的待加热液体温度上升。

Description

一种外连直通式相变换热装置

技术领域

本实用新型涉及一种外连直通式相变换热装置，属于能源环保技术领域。

背景技术

现有技术中的相变换热装置一般包括：闪蒸器、冷凝器、真空系统、控制系统和一些连接管路。相变换热装置的原理是利用在真空条件下，低温废热水闪蒸原理，产生的闪蒸蒸汽进入冷凝器，对供暖循环水进行加热，然后，供暖循环水对周边建筑进行供暖。其基本功能是对低温水闪蒸，对闪蒸蒸汽热量的利用适用于供暖；此外，利用闪蒸对工业废水的浓缩作用，可以达到工业废水减量化效果。

现有技术中的相变换热装置，闪蒸器与冷凝器均是独立的设备，且闪蒸器与冷凝器大多为左右布置，中间通过管状的蒸汽通道连通，导致相变换热装置占地面积及体积均过大，不便于运输装卸，且因大多数工厂或企业内部场地有限，导致其推广应用受到影响。同时，闪蒸器采用上部进液的方式，且闪蒸器内部多采用布水板或喷淋方式进行布水，极易发生堵塞的问题，导致清洗维护周期变短。

发明内容

本实用新型是为了解决现有的相变换热装置体积过大，不便于运输装卸的问题，以及现有闪蒸器的进液方式及布水方式极易发生堵塞的问题，进而提供了一种外连直通式相变换热装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种外连直通式相变换热装置，它包括N个外连直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个外连直通式相变换热单体均包括壳体及喷管，所述壳体密封设置且其内呈空腔结构，壳体连通设置有真空泵，通过真空泵将壳体内部抽真空，且空腔结构的上部布置有换热管束，空腔结构的下部通过真空泵及换热管束的作用形成闪蒸室，喷管与闪蒸室的上部侧壁连通布置，待闪蒸液体通过所述喷管进入闪蒸室内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动至空腔结构的上部且与换热管束内的待加热液体进行换热，使换热管束内的待加热液体温度上升，壳体上开设有待闪蒸液体出口，闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口流出。

进一步地，所述待闪蒸液体出口开设在闪蒸室的下部侧壁，喷管上位于闪蒸室外部的一端为待闪蒸液体进口。

进一步地，当N≥2时，N个外连直通式相变换热单体由上至下依次连通布置为第一效至第N效，上一效闪蒸后的待闪蒸液体通过上一效中待闪蒸液体出口及下一效中的待闪蒸液体进口进入下一效中闪蒸，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过第N效中待闪蒸液体出口流入待闪蒸液体退水管。

进一步地，所述喷管为锥形管结构或直管结构。

进一步地，闪蒸室的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于该效中待闪蒸液体出口布置。

进一步地，壳体中的空腔结构中部均水平布置有除雾器。

进一步地，换热管束与除雾器之间布置有收水装置，以收集蒸汽凝结水，所述收水装置上开设有蒸汽通道。

进一步地，位于最下方的壳体的底部固装有支架，通过所述支架实现其相对于地面的固定安装。

进一步地，壳体上部布置有两个汇流通道，当N＝1时，换热管束的一端与待加热液体进液管之间通过一个汇流通道连通，换热管束的另一端与待加热液体供液管之间通过另一个汇流通道连通；当N≥2时，第N效中的一个汇流通道与待加热液体进液管连通，每相临的两效中位于同一侧的两个汇流通道之间分别通过待加热液体传送管连通，第一效中的另一个汇流通道与待加热液体供液管连通。

进一步地，每一效中的换热管束均包括若干相互平行的换热直管，且若干换热直管水平铺设在空腔结构上部。

进一步地，每一效中的换热管束均包括至少一层换热管层，每一层换热管层均包括由内向外依次同轴且水平布置的换热弯管。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

本申请具有单效或多效闪蒸功能，外连直通式相变换热单体可以作为单效的外连直通式相变换热装置使用，当需要实现多效闪蒸时，因每一效均是单体结构，故将多个外连直通式相变换热单体叠加固接即可，安装更方便。

外连直通式相变换热单体中的换热与闪蒸均是通过在同一个腔体内上下布置实现的，闪蒸后得到的蒸汽向上运动，与现有技术中的单独的冷凝器与单独的闪蒸器通过单独的蒸汽通道连通相比较，换热效果更好，且有效减小了相变换热装置的体积与占地面积，系统造价更低，并且一体的结构有效减少建设周期，更便于运输装卸，制造成本也大大降低。降低了工厂或企业内部场地等的受限承度。

本申请与现有技术中同等换热能力的相变换热装置相比较，换热效率提高近两倍。

通过喷管保证待闪蒸液体顺利进入闪蒸室，与现有技术中采用喷淋器进行喷洒以及采用布水板进行布水的方式相比，有效避免堵塞问题的发生，进而有效延长清洗维护周期，并且通过喷管在闪蒸负压状态下，水柱会呈爆破状分散，能够实现比现有技术更好的布水及闪蒸效果。

并且，本申请通过将喷管布置在闪蒸室上部侧壁，实现侧向进液，极大的方便了对喷管的清洗维护。

附图说明

图1为N＝1时单效的外连直通式相变换热装置的主剖视示意图(换热管束包括若干换热直管的情况下)；

图2为N＝1时单效的外连直通式相变换热装置的侧向剖视示意图(换热管束包括若干换热直管的情况下)；

图3为N＝1时单效的外连直通式相变换热装置的俯视示意图(换热管束包括若干换热直管的情况下)；

图4为N＝3时多效的外连直通式相变换热装置的主剖视示意图(换热管束包括若干换热直管的情况下)；

图5为N＝3时多效的外连直通式相变换热装置的主视示意图(换热管束包括若干换热直管的情况下)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，一种外连直通式相变换热装置，它包括N个外连直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个外连直通式相变换热单体均包括壳体(1)及喷管(4)，所述壳体(1)密封设置且其内呈空腔结构，壳体(1)连通设置有真空泵(19)，通过真空泵(19)将壳体(1)内部抽真空，且空腔结构的上部布置有换热管束(3)，空腔结构的下部通过真空泵(19)及换热管束(3)的作用形成闪蒸室(2)，喷管(4)与闪蒸室(2)的上部侧壁连通布置，待闪蒸液体通过所述喷管(4)进入闪蒸室(2)内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动至空腔结构的上部且与换热管束(3)内的待加热液体进行换热，使换热管束(3)内的待加热液体温度上升，壳体(1)上开设有待闪蒸液体出口(9)，闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(9)流出。

(N＝1时为单效的外连直通式相变换热装置，当N≥2时为多效的外连直通式相变换热装置。N为可以实现为准，N值越大，闪蒸装置高度越高，造价也越高，优选为N大于等于1小于等于6。

所述壳体(1)优选为由六块板构成的箱型结构。

所述待闪蒸液体优选为30～95℃的中高温待闪蒸液体，也可以为其它任意温度范围内的待闪蒸液体。待闪蒸液体进入每一效闪蒸室(2)前，通过真空泵(19)将壳体(1)内部抽真空，然后待闪蒸液体进入闪蒸室(2)内进行闪蒸，由于闪蒸室内压力低于待闪蒸液体水温的饱和蒸气压，待闪蒸液体立刻闪蒸蒸发，得到的蒸汽顺着空间压力梯度，向上与第一效中换热管束内的待加热液体进行换热后，蒸汽凝结，待加热液体被加热后流出供给热用户或流向冷却塔或实现其它用途。

换热管束(3)中产生的蒸汽凝结水通过冷凝水管(17)及水泵排出至冷凝水罐(18)内，空腔结构中产生的不凝气均通过真空泵(19)排出。

本申请中不限制水泵的数量及真空泵的数量，例如：每一效可以单独配置一个水泵用于排出冷凝水，单独配置一个真空泵用于抽真空及排出不凝气；也可以N效同时共用一个水泵用于排出冷凝水，同时共用一个真空泵用于抽真空及排出不凝气。

本申请中涉及的真空泵(19)可以为任何可以实现壳体(1)内部抽真空的设备。其优选为连通布置在壳体(1)的上部。

所述喷管(4)是经过热力计算的一段短管，因待闪蒸液体中溶解有易结晶物质或含有固体杂质，为了保证待闪蒸液体顺利进入闪蒸室，将喷管(4)设计为管状结构，与现有技术中采用喷淋器进行喷洒以及采用布水板进行布水的方式相比，有效避免堵塞问题的发生，进而有效延长清洗维护周期，并且通过喷管在闪蒸负压状态下，水柱会呈爆破状分散，能够实现比现有技术更好的布水及闪蒸效果。

喷管优选为水平布置。

当N≥2时，第一效闪蒸后剩余的待闪蒸液体向下，进入第二效中的闪蒸室，再次闪蒸，产生的蒸汽向上与第二效中的换热管束换热，闪蒸剩余的待闪蒸液体进入第三效中的闪蒸室再闪蒸，产生的蒸汽向上与第三效中的换热管束换热，剩余的待闪蒸液体继续向下继续闪蒸，直到最后一效闪蒸结束。剩余的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口排出；

待加热液体与蒸汽是逆流换热，待加热液体从下向上，依次流过第N效至第一效中的换热管束，通过换热管束与蒸汽换热，即待加热液体从第N效的待加热液体进液管14进入第N效中的换热管束内，受热升温后，通过待加热液体传送管15进入第N-1效中的换热管束，受热后，通过待加热液体传送管15进入到第N-2效中的换热管束，循环上述过程，直至进入第一效中的中的换热管束，受热升温后，通过待加热液体供液管13输出，供给热用户或流向冷却塔。

换热管束内的待加热液体受热，管外的蒸汽凝结放热。

每一效中壳体的上部侧壁均开设有水排放口和气排放口，是壳体内蒸汽侧的凝结水和不凝气排出通道。

本申请具有多效闪蒸功能，每一效中的换热管束与闪蒸室(2)均是上下连通布置，闪蒸后得到的蒸汽向上运动，有效减小了相变换热装置的体积，与现有技术相比，更便于运输装卸，降低了工厂或企业内部场地等的受限承度。

本申请中的外连直通式相变换热单体可以单独使用，也可多个外连直通式相变换热单体相互叠加连通使用，以实现系统的集成化。)

所述喷管(4)为锥形管结构或直管结构。

所述待闪蒸液体出口(9)开设在闪蒸室(2)的下部侧壁，喷管(4)上位于闪蒸室外部的一端为待闪蒸液体进口。

当N≥2时，N个外连直通式相变换热单体由上至下依次连通布置为第一效至第N效，上一效闪蒸后的待闪蒸液体通过上一效中待闪蒸液体出口(9)及下一效中的待闪蒸液体出口(9)进入下一效中闪蒸，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过第N效中待闪蒸液体出口(9)流入待闪蒸液体退水管(10)。(如此设计，待闪蒸液体通过待闪蒸液体来水管16及待闪蒸液体进口从侧面进入闪蒸室内，闪蒸蒸汽进入空腔结构上部，通过换热管束(3)换热，加热待加热液体。(第N效的待闪蒸液体出口可以根据实际需要布置在壳体的底端或侧壁。))

闪蒸室(2)的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于该效中待闪蒸液体出口(9)布置。(如此设计，便于闪蒸后的液体从待闪蒸液体出口(9)流出。)

壳体(1)中的空腔结构中部水平布置有除雾器(5)。(如此设计，空腔结构的上部与下部之间通过除雾器(5)连通，所述除雾器(5)水平布置，有效增大除雾面积。通过除雾器(5)可以滤去闪蒸蒸汽中细小的水滴、飞沫及其它非汽态物质等。除雾器(5)的结构为现有技术，此处不再赘述。)

换热管束(3)与除雾器(5)之间布置有收水装置(6)，以收集蒸汽凝结水，所述收水装置(6)上开设有蒸汽通道(7)。(如此设计，收水装置(6)可以为现有闪蒸技术中任何可以实现收集冷凝水的装置。蒸汽通过蒸汽通道(7)直接进入壳体(1)上部进行换热。收水装置(6)优选包括收水盘(20)以及集水槽(8)，所述收水盘(20)呈锥筒形结构，收水盘(20)的中部开设有通孔，收水盘(20)的上方固装有锥形挡板(21)，所述锥形挡板(21)位于所述通孔的正上方，且锥形挡板(21)与收水盘(20)之间开设有若干蒸汽通道(7)。所述集水槽(8)为环形通槽，收水盘(20)的大端为低位端且位于集水槽(8)的上方。收水盘(20)所收集的液体流向集水槽(8)。集水槽(8)与外部的冷凝水管(17)连通，集水槽(8)收集的冷凝水通过冷凝水管(17)进入冷凝水罐(18)。集水槽(8)的环形结构与外连直通式相变换热单体的整体结构随形设置，即如外连直通式相变换热单体的横截面呈矩形结构，那么集水槽(8)即为矩形环结构，如外连直通式相变换热单体的横截面呈圆形结构，那么集水槽(8)即为圆形环结构。)

位于最下方的壳体(1)的底部固装有支架(11)，通过所述支架(11)实现其相对于地面的固定安装。(如此设计，有效避免在剩余待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(9)和外界的排水泵排出时，可能在水泵中发生的汽蚀，进而保证剩余待闪蒸液体顺利排放。)

壳体(1)上部布置有两个汇流通道(12)，当N＝1时，换热管束的一端与待加热液体进液管(14)之间通过一个汇流通道连通，换热管束的另一端与待加热液体供液管(13)之间通过另一个汇流通道连通；当N≥2时，第N效中的一个汇流通道与待加热液体进液管(14)连通，每相临的两效中位于同一侧的两个汇流通道之间分别通过待加热液体传送管(15)连通，第一效中的另一个汇流通道与待加热液体供液管(13)连通(如此设计，待加热液体依次经过待加热液体进液管(14)、若干待加热液体传送管15，最终经待加热液体供液管(13)流出。)

具体实施方式二：如图1～5所示，每一效中的换热管束(3)均包括若干相互平行的换热直管，且若干换热直管水平铺设在空腔结构上部。

具体实施方式三：如图1～5所示，每一效中的换热管束(3)均包括至少一层换热管层，每一层换热管层均包括由内向外依次同轴且水平布置的换热弯管。(每个换热弯管均呈环状结构。)

具体实施方式四：如图1～5所示，当N取值为3时，闪蒸室由上到下依次为第一效101至第三效103闪蒸室。

待闪蒸液体从侧向进入第一效101中闪蒸室的内部进行闪蒸，由于真空泵的作用，闪蒸室内压力低于待闪蒸液体水温的饱和蒸气压，待闪蒸液体立刻闪蒸蒸发，得到的蒸汽顺着空间压力梯度，向上与第一效101中换热管束内的待加热液体进行换热后，蒸汽凝结，待加热液体被加热；

上一效闪蒸室的下部侧壁连通的待闪蒸液体出口，与下一效闪蒸室的上部侧壁连通的喷管之间通过待闪蒸液体传送管22连通，第一效101闪蒸后剩余的待闪蒸液体向闪蒸室一侧壁的待闪蒸液体出口流出，经过待闪蒸液体传送管22及喷管进入第二效102中的闪蒸室，再次闪蒸，产生的蒸汽向上与第二效102中的换热管束进行换热，闪蒸剩余的待闪蒸液体进入第三效103中的闪蒸室再闪蒸，产生的蒸汽向上与第三效103中的换热管束换热。剩余的待闪蒸液体通过第三效103闪蒸室侧壁的待闪蒸液体出口和外连的排水泵排出。

每一效中产生的蒸汽凝结水对应通过水泵排出，蒸汽中的不凝气对应通过真空泵排出。

待加热液体从下向上，依次流过第N效101至第一效中的换热管束，通过换热管束与蒸汽换热，升温后从上部流出供给热用户或流向冷却塔或其它用途。待加热液体供液管(13)与一效中的一个汇流通道连通，第一效101中的另一个汇流通道与第二效102中的一个汇流通道之间，第二效102中的另一个汇流通道与第三效103中的一个汇流通道之间分别通过两个待加热液体传送管15连通，待加热液体进液管(14)与第三效103中的另一个汇流通道(12)连通，待加热液体依次经过待加热液体进液管(14)、两个待加热液体传送管(15)，最终经待加热液体供液管(13)流出为热用户供热。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

Claims (11)

1.一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：它包括N个外连直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个外连直通式相变换热单体均包括壳体(1)及喷管(4)，所述壳体(1)密封设置且其内呈空腔结构，壳体(1)连通设置有真空泵(19)，通过真空泵(19)将壳体(1)内部抽真空，且空腔结构的上部布置有换热管束(3)，空腔结构的下部通过真空泵(19)及换热管束(3)的作用形成闪蒸室(2)，喷管(4)与闪蒸室(2)的上部侧壁连通布置，待闪蒸液体通过所述喷管(4)进入闪蒸室(2)内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动至空腔结构的上部且与换热管束(3)内的待加热液体进行换热，使换热管束(3)内的待加热液体温度上升，壳体(1)上开设有待闪蒸液体出口(9)，闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(9)流出。

2.根据权利要求1所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：所述待闪蒸液体出口(9)开设在闪蒸室(2)的下部侧壁，喷管(4)上位于闪蒸室外部的一端为待闪蒸液体进口。

3.根据权利要求2所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：当N≥2时，N个外连直通式相变换热单体由上至下依次连通布置为第一效至第N效，上一效闪蒸后的待闪蒸液体通过上一效中待闪蒸液体出口(9)及下一效中的待闪蒸液体出口(9)进入下一效中闪蒸，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过第N效中待闪蒸液体出口(9)流入待闪蒸液体退水管(10)。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：所述喷管(4)为锥形管结构或直管结构。

5.根据权利要求4所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：闪蒸室(2)的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于该效中待闪蒸液体出口(9)布置。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：壳体(1)中的空腔结构中部水平布置有除雾器(5)。

7.根据权利要求6所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：换热管束(3)与除雾器(5)之间布置有收水装置(6)，以收集蒸汽凝结水，所述收水装置(6)上开设有蒸汽通道(7)。

8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：位于最下方的壳体(1)的底部固装有支架(11)，通过所述支架(11)实现其相对于地面的固定安装。

9.根据权利要求1、2、3、5或7所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：壳体(1)上部布置有两个汇流通道(12)，当N＝1时，换热管束的一端与待加热液体进液管(14)之间通过一个汇流通道连通，换热管束的另一端与待加热液体供液管(13)之间通过另一个汇流通道连通；当N≥2时，第N效中的一个汇流通道与待加热液体进液管(14)连通，每相临的两效中位于同一侧的两个汇流通道之间分别通过待加热液体传送管(15)连通，第一效中的另一个汇流通道与待加热液体供液管(13)连通。

10.根据权利要求9所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：每一效中的换热管束(3)均包括若干相互平行的换热直管，且若干换热直管水平铺设在空腔结构上部。

11.根据权利要求9所述的一种外连直通式相变换热装置，其特征在于：每一效中的换热管束(3)均包括至少一层换热管层，每一层换热管层均包括由内向外依次同轴且水平布置的换热弯管。

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