CN215832510U - 一种低压蒸汽波节管冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低压蒸汽波节管冷凝装置，包括波节管冷凝器、真空泵、冷凝水罐和冷凝水泵。波节管冷凝装置包括壳体、管板、波节传热管束、上下两个管箱。现有的间壁冷凝装置是以普通列管换热器为主体，传热系数在500～800kcal/m²h℃。近年来，发明了降膜冷凝装置，传热系数可以达到1000‑1200kcal/m²h℃。本实用新型发明的是低压蒸汽波节管冷凝装置，经过测试，传热系数达到2000kcal/m²h℃以上。在夏季冷却水温较高，传热温差很低情况下，本实用新型可以用高传热系数弥补低温差传热，冷凝低压低温蒸汽，可以不需要用冷冻水冷凝，由此大幅降低运行成本。

Description

一种低压蒸汽波节管冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及蒸发装置技术领域，具体而言是蒸发装置用的一种低压蒸汽波节管冷凝装置。

背景技术

蒸发装置必须配有冷凝器，现行大多数冷凝器都是混合冷凝器。许多化工料液蒸发的二次蒸汽中，含有有毒气体(例如硫化氢)，二次蒸汽进入混合冷凝器，和循环冷却水直接接触，其中的有毒气体会溶解入循环冷却水，循环冷却水在空气冷却塔冷却时，有毒气体会被空气吹出进入大气，导致厂区周围的空气污染发臭。为了解决循环冷却水污染空气问题，需要把混合冷凝方式改为间壁冷凝。但是现有的间壁冷凝器的传热效果很不好，远不如混合冷凝直接传热，特别在夏季，循环冷却后的水温达32度，二次蒸汽与冷却水的传热温差很小，需要有很大的传热面积，导致间壁冷凝器的设备庞大造价高，使许多化工、化纤厂不得不用低温冷冻水冷凝二次蒸汽，运行成本很高。板式换热冷凝和降膜冷凝技术，传热系数比传统间壁冷凝器大有提高，达到1000～1400kcal/m²h℃，但还显不够，并且由于循环冷却水比较脏，容易堵塞。

实用新型内容

根据上述技术问题，而提供一种低压蒸汽波节管冷凝装置。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种低压蒸汽波节管冷凝装置，包括波节管冷凝器、真空泵、冷凝水罐和冷凝水泵；

所述波节管冷凝器包括壳体，所述壳体内设有直列的波节传热管束，所述壳体上下两端分别固定有管板，且所述管板上设有与所述波节传热管束相匹配的通孔，所述波节传热管束的上下两端分别与其对应的通孔连接；上下两个所述管板分别连接有管箱，且所述冷凝器壳体的进汽部分设有环状蒸汽分布室；

所述环状蒸汽分布室上设置有低压蒸汽进口，进入的低压蒸汽的饱和温度为36～44℃；

其中一个所述管箱上设有冷却水进口和冷却水出口；或其中一个所述管箱上设有冷却水进口，另一个所述管箱上设有冷却水出口；当波节管冷凝器采用的循环冷却水流动为1程、3程等奇数程数时，冷却水进口和冷却水出口分别设置在两个管箱上；当波节管冷凝器采用的循环冷却水流程为2程、4 程等偶数程数时，冷却水出口和冷却水进口均设置一个管箱上；

所述壳体上设有冷凝水出口，且所述冷凝水出口紧贴位于下方的所述管板，所述冷凝水出口与所述冷凝水罐连通，所述冷凝水罐的出水口与所述冷凝水泵连接；冷凝水通过冷凝水泵抽吸排出；

所述壳体的下部设有不凝气出口，且所述不凝气出口与所述真空泵连接，不凝气体由真空泵抽吸排出。

所述波节管冷凝器，由于进入的36～44℃左右的低压蒸汽比容特大 (16～24m³/kg)，因此波节管冷凝器需要设置较大的环状蒸汽分布室，使蒸汽从环状四周均匀分布进入管间，故本实用新型采用的方案是：所述环状蒸汽分布室的直径比所述壳体的直径大30％，所述环状蒸汽分布室的高度比所述低压蒸汽进口的直径大150～200mm。

循环冷却水在所述波节传热管束中的流速为1.4～2.0m/s。如果单程达不到上述流速时，可以采用2～4程。

所述波节传热管的波峰外径为19～28mm，波高为1.5～3.0mm，波节距为 20～30mm，波节传热管的材料为低镍合金管、铜合金管、无缝钢管，且壁厚为0.6～1.2mm。

所述冷凝水出口通过大气腿与所述冷凝水罐的进水口连通。

当设备安装空间不够，不足以安装大气腿时：所述冷凝水罐设置在所述波节管冷凝器的下方，所述壳体在所述冷凝水出口的上方设有压力平衡管接口，所述冷凝水出口与所述冷凝水罐的进水口连通，所述压力平衡管接口通过压力平衡管与冷凝水罐的压力平衡口连通，所述冷凝水罐的出水口与冷凝水泵连接，所述压力平衡管使所述冷凝水罐和所述波节管冷凝器压力相同，所述波节管冷凝器中的冷凝水依靠位差自流入所述冷凝水罐中。

所述波节管冷凝器的低压蒸汽进口用于与蒸发装置的蒸发室的二次蒸汽出口连通，通常是蒸发装置的末效蒸发室的二次蒸汽出口。

所述壳体的下部设有不凝气出口，且所述不凝气出口与真空泵连接。壳体上可以设置不凝气进口，也可以不设置不凝气进口，在不设置不凝气进口的时候，不凝气可以与末效二次蒸汽管连接，与末效二次蒸汽一起进入冷凝器。

所述壳体的中下部设有压力表接口和温度计接口；所述壳体在紧贴上管板处设有试压排气口；所述壳体在紧靠下管板处，设有视镜；位于下方的所述管箱的底部设有排净口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、波节管冷凝器比传统的间壁列管冷凝器提高传热效率2倍，比降膜冷凝器和板式冷凝提高0.5-1.0倍。因而可以大幅缩小传热面积，降低设备造价。

2、由于传热系数高，可在夏季用常温冷却水低温差运行，不必用冷冻水运行，降低运行成本。

3、本实用新型是波节管冷凝换热装置，比降膜冷凝器、比板式换热器冷凝器不易堵塞。运行故障少。

基于上述理由本实用新型可在废水回收等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中一种低压蒸汽波节管冷凝装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例1和2中波节传热管束结构示意图。

图3为本实用新型实施例2中一种低压蒸汽波节管冷凝装置结构示意图。

图中：1、上管箱；2、管板；3、壳体；4、波节传热管束；5、下管箱；6、大气腿；7、冷凝水罐；8、冷凝水泵；9、真空泵；10、环状蒸汽分布室； a、冷却水出口；b、冷却水进口；c、低压蒸汽进口；d、压力表接口；e、温度计接口；f、压力平衡管接口；h、冷凝水出口；i、视镜；j、排净口；g、排不凝气口；K、试压排气口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1～2所示，一种低压蒸汽波节管冷凝装置，包括波节管冷凝器、大气腿、真空泵、冷凝水罐和冷凝水泵；

所述波节管冷凝器包括壳体3，所述壳体3内设有多个竖直设置的波节传热管束4，所述壳体3上下两端分别固定有管板2，且所述管板2上设有与所述波节传热管4相匹配的通孔，所述波节传热管4的上下两端分别与其所对应所述通孔焊接固定且连通(也可以用胶圈、O形圈涨接密封结构)；所述壳体3的上下两端分别连接有上管箱1和下管箱5，且所述壳体3的上部具有环状蒸汽分布室10；所述波节传热管束4内流通的介质为循环冷却水。

所述环状蒸汽分布室10上设置有低压蒸汽进口c，所述低压蒸汽进口c 进入的蒸汽温度为36～44℃；所述低压蒸汽进口c用于与蒸发装置的末效蒸发室的二次蒸汽出口连通。

本实施例中所述上管箱5上设有冷却水进口b和冷却水出口c；波节管冷凝器采用的循环冷却水流程为2程；波节管冷凝器的程数由上下管箱中的隔板设置作保证。

所述壳体3上设有冷凝水出口h，且所述冷凝水出口h紧贴位于下方的所述管板2，所述冷凝水出口h通过所述大气腿6与所述冷凝水罐7的进水口连通，所述冷凝水罐7的出水口与冷凝水泵8连接。

所述波节管冷凝器，由于进入的36～44℃的低压蒸汽比容特大 (16-24m³/kg)，因此波节管冷凝器需要设置较大的环状蒸汽分布室10，能够均匀分布蒸汽进入管间，故本实施例采用的方案是：所述环状蒸汽分布室 10的直径比所述壳体3的直径大30％，所述环状蒸汽分布室10的高度比所述低压蒸汽进口c的直径大150～200mm。

循环冷却水在所述波节传热管束4中的流速为1.4～2.0m/s。根据测试，在流速1.6m/s的情况下，波节管冷凝器的传热系数达到2500kcal/m²h℃以上，而普通钢制冷凝器只能达到1000-1200kcal/m²h℃，石墨冷凝器只能达到800 kcal/m²h℃左右。为了满足波节管内冷却水的流速要求，波节管冷凝器可以设计为多程，一般为2～4程。波节管冷凝器的程数由上下封头中的隔板设置作保证。

所述波节传热管4的波峰外径为19～28mm，波高为1.5～3.0mm，波节距为20～30mm，波节传热管的材料为低镍合金管、铜合金管、无缝钢管，且壁厚为0.6～1.2mm。

所述壳体3的下部设有不凝气出口g，且所述不凝气出口g与真空泵9 连接。壳体3上可以设置不凝气进口，也可以不设置不凝气进口，在不设置不凝气进口的时候，不凝气直接通过低压蒸汽进口c进入即可，本实施例中未设置不凝气进口。

所述壳体3的中下部设有压力表接口d和温度计接口e；所述壳体3在紧贴位于上部的所述管板2处设有试压排气口K；所述壳体3在靠近位于下方的所述管板2处设有视镜i；所述下管箱5的底部设有排净口j。

实施例2

如图2～3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，冷凝水罐7与波节管冷凝器之间的安装空间不够，不足以安装大气腿；设计在壳体的冷凝水出口h的上方设置压力平衡管接口f，所述冷凝水罐7设置在所述波节管冷凝器的下方，所述冷凝水出口h与所述冷凝水罐7的进水口连通，所述压力平衡管接口f通过压力平衡管与冷凝水罐7的压力平衡口连通，所述冷凝水罐7 的出水口与冷凝水泵8连接，所述压力平衡管使所述冷凝水罐7和所述波节管冷凝器压力相同，所述波节管冷凝器中的冷却水依靠位差自流入所述冷凝水罐7中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，包括波节管冷凝器、真空泵、冷凝水罐和冷凝水泵；

所述波节管冷凝器包括壳体，所述壳体内设有直列的波节传热管束，所述壳体上下两端分别固定有管板，且所述管板上设有与所述波节传热管束相匹配的通孔，所述波节传热管束的上下两端分别与其对应的通孔连接；上下两个所述管板分别连接有管箱，且所述冷凝器壳体的进汽部分设有环状蒸汽分布室；

所述环状蒸汽分布室上设置有低压蒸汽进口，进入的低压蒸汽的饱和温度为36～44℃；

其中一个所述管箱上设有冷却水进口和冷却水出口；或其中一个所述管箱上设有冷却水进口另一个所述管箱上设有冷却水出口；

所述壳体上设有冷凝水出口，且所述冷凝水出口紧贴位于下方的所述管板，所述冷凝水出口与所述冷凝水罐连通，所述冷凝水罐的出水口与所述冷凝水泵连接；

所述壳体的下部设有不凝气出口，且所述不凝气出口与所述真空泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述环状蒸汽分布室的直径比所述壳体的直径大30％，所述环状蒸汽分布室的高度比所述低压蒸汽进口的直径大150～200mm。

3.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，循环冷却水在所述波节传热管束中的流速为1.4～2.0m/s。

4.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述波节传热管的波峰外径为19～28mm，波高为1.5～3.0mm，波节距为20～30mm，所述波节传热管的材料为低镍合金管或铜合金管或无缝钢管，且壁厚为0.6～1.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述冷凝水出口通过大气腿与所述冷凝水罐的进水口连通，所述冷凝水罐的出水口与冷凝水泵连接。

6.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述冷凝水罐设置在所述波节管冷凝器的下方，所述壳体在冷凝水出口的上方设置压力平衡管接口，所述压力平衡管接口与密闭的所述冷凝水罐连通，使所述波节管冷凝器与所述冷凝水罐形成密闭真空系统，保持压力相同，所述波节管冷凝器中的冷凝水依靠位差自流进入所述冷凝水罐中。

7.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述低压蒸汽进口用于与蒸发装置的蒸发室的二次蒸汽出口连通。

8.根据权利要求1所述的一种低压蒸汽波节管冷凝装置，其特征在于，所述壳体的中下部设有压力表接口和温度计接口；所述壳体在紧贴位于上方的所述管板处设有试压排气口；所述壳体的下部，在紧靠位于下方的所述管板处设有视镜；位于下方的所述管箱的底部设有排净口。

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