CN216205568U - 多级真空相变热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多级真空相变热交换器，包括壳体，壳体安装有换热管束，壳体一侧设有放热侧进水口和放热侧出水口，所述壳体被分为多个真空度不同的腔体，各腔体之间通过隔板和防压差板隔开，腔体的上半部分安装有换热管束，腔体的下半部分为放热侧水。放热侧的水或水溶液不与换热管束表面直接接触，以热能转换成单一的水汽体，避免了含有杂质及腐蚀性离子液体与换热面直接接触，造成的换热元件表面结垢、腐蚀及换热效率降低的情况，使换热始终维持在高效率状态，换热器的使用寿命更长。

Description

多级真空相变热交换器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，特别涉及多级真空相变热交换器。

背景技术

目前对于废水及废水溶液，由于含杂质、高腐蚀性等。现大多数用常换热器、如板式热交换器、管壳式热交换器等，来回收其中的热能。容易造成换热面的结垢和腐蚀。结垢容易造成换热器的换热效率降低以及检修清理过于频繁影响正常换热，腐蚀不但影响设备的换热而且影响设备的使用寿命。如：钢厂的冲渣水、高腐蚀性的地热水、发酵筒体的清洗消毒热水及生活污水等。

例如：钢铁产业在生产中产生大量的余热余能。高温余热的回收容易受到重视，在目前的节能降耗技术改造中大部分已得到回收；但低温余热却往往被忽视，如高炉冲渣水的余热，大多被浪费掉。如何实现高炉冲渣水的余热利用，是一个具有重大意义的节能课题。

高炉冲渣池是冶炼过程中最末端工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，这一过程中能够产生大量温度在70-85℃的热水。通常，为了保证冲渣水的循环利用效果，需要将这部分冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔，将温到50℃以下再次循环冲渣，或进行自然降温后继续循环冲渣，大量的热量被白白浪费，循环水大量被蒸发，即造成了能源和水资源的浪费，又对环境造成了污染。

高炉水渣主要成分为CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃、以及少量的Fe₂O₃，pH值大于7，略显碱性。水渣杂志在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在，采用间壁式换热器换热，杂质将会使换热器的表面发生结晶和沉积，使换热器换热效率大大降低，增加了检修费用，严重的甚至报废。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种多级真空相变热交换器。多个工作中真空度不同的腔体与对应的换热管束系统，来克服传统中对含杂质多腐蚀性强的水和水溶液中热能的回收利用的问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：该多级真空相变热交换器，包括壳体，壳体安装有换热管束，壳体一侧设有放热侧进水口和放热侧出水口，所述壳体被分为多个真空度不同的腔体，各腔体之间通过隔板和防压差板隔开，腔体的上半部分安装有换热管束，腔体的下半部分为放热侧水。

进一步地，腔体的上半部分和下半部分之间设有挡液板，挡液板上开有连通腔体上半部分和下半部分的通孔。

进一步地，壳体内的各腔体从放热侧进水口到放热侧出水口真空度依次降低。

进一步地，壳体内分隔各腔体的防压差板的高度从放热侧进水口到放热侧出水口依次降低。

进一步地，壳体上对应不同的腔体设置有管箱，相邻两腔体之间的管箱通过联通管连接。

进一步地，壳体上对应不同腔体的位置设有液位观察视镜。

进一步地，壳体上对应腔体的下半部分设有检查孔。

进一步地，各腔体的上半部分之间设有不凝性气体自动排出管，对应放热侧出水口位置的腔体的上半部分上设有真空泵抽气口。

综上，本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

1、放热侧的水或水溶液不与换热管束表面直接接触，以热能转换成单一的水汽体，避免了含有杂质及腐蚀性离子液体与换热面直接接触，造成的换热元件表面结垢、腐蚀及换热效率降低的情况，使换热始终维持在高效率状态，换热器的使用寿命更长。

2、由于机组工作在真空状态下，放热侧的液体与被加热侧是间接换热，而压力远低于被加热侧，不会出现由于换热元件表面出现漏点，而窜入到被加热侧的液体中，保证了被加热侧液体不会被污染。

3、多级真空相交热交换器可采用卧式结构设计，可大大降低设备的高度，使于设备的维修和保养。

4、闪发出的蒸汽在被加热侧凝节成水放热后再回到放热侧的水和水溶液中，不改变原放热侧的水或水溶液性质、只单纯的提取热能。

5、换热器壳体在被放热侧水或水溶液接触面可根据水或水溶液的性质进行适当的表面处理。

6、设备可设置一个或者多个检查孔(人孔)便于设备的维修和保养，主要便于清理在腔体底部沉积的杂质。

7、在放热侧的水或水溶液与被加热的换热器中间设置挡液板防止水和水溶液沸腾带液污染换热面，保证换热器稳定的换热效果。

8、多级真空相变热交换器可以根据换热实际情况设计多个换热腔体充分利用吸收换热侧的热量，对于余热利用节能减排大大提高余热利用效率。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的俯视图。

图中：

1壳体，2换热管束，3放热侧进水口，4放热侧出水口，5隔板，6防压差板，7第一腔体，8第二腔体，9第三腔体，10被加热液体进口，11被加热液体出口，12闪蒸汽，13挡液板，14通孔，15管箱，16联通管，17液位观察视镜，18检查孔，19不凝性气体自动排出管，20真空泵抽气口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本实用新型，并非以此限定本实用新型的保护范围。

该多级真空相变热交换器包括壳体1，多级真空相交热交换器可采用卧式结构设计，可大大降低设备的高度，使于设备的维修和保养。如图1所示，壳体1安装有换热管束2，壳体1一侧设有放热侧进水口3和放热侧出水口4，壳体1被分为多个真空度不同的腔体，各腔体之间通过隔板5和防压差板6隔开。本实用新型中以三个腔体为例进行说，分别为第一腔体7，第二腔体8和第三腔体9。腔体的上半部分安装有换热管束2，腔体的下半部分为放热侧水。被加热液体进口10通入需要被加热的液体，加热完成后从被加热液体出口11流出。放热侧的水或水溶液不与换热管束2表面直接接触，以热能转换成单一的水汽体，避免了含有杂质及腐蚀性离子液体与换热面直接接触，造成的换热元件表面结垢、腐蚀及换热效率降低的情况，使换热始终维持在高效率状态，换热器的使用寿命更长。

多级真空相变热交换器是利用水或者是水溶液，在绝对压力越低(真空度越高)水或水溶液的沸点越低。如：在绝对压力为6.54mmHg时，水的沸点为5℃水在5℃就沸腾为水汽。利用这一特性根据不同的换热参数合理充分利用水或水溶液的热能，而设置工作中水或水溶液进入由绝对压力从高到低的多个不同的真空度的腔体。逐级沸腾闪发出蒸汽自身温度降低，通过换热管束2冷凝释放出热量被加热液体吸收，提高被加热液体的温度来实现换热目的。闪发的蒸汽凝结成的水因重力回落在原来水或水溶液中。

腔体的上半部分和下半部分之间设有挡液板13，挡液板13上开有连通腔体上半部分和下半部分的通孔14，在放热侧的水或水溶液与被加热的换热器中间设置挡液板13防止水和水溶液沸腾带液污染换热面，保证换热器稳定的换热效果。闪发出的蒸汽在被加热侧凝节成水放热后再回到放热侧的水和水溶液中，不改变原放热侧的水或水溶液性质、只单纯的提取热能。由于机组工作在真空状态下，放热侧的液体与被加热侧是间接换热，而压力远低于被加热侧，不会出现由于换热元件表面出现漏点，而窜入到被加热侧的液体中，保证了被加热侧液体不会被污染。

壳体1内的各腔体从放热侧进水口3到放热侧出水口4真空度依次降低，即第一腔体7到第三腔体9的真空度依次降低。壳体1内分隔各腔体的防压差板6的高度从放热侧进水口3到放热侧出水口4依次降低，具体根据相邻的而个腔体压差设计高度，以实现各个腔体之间不同真空度的设置。防压差板6的设计保证真空腔体之间只能水或水溶液流动，不会出现串闪蒸汽12现象，维持真空腔体之间的压力差，保证水或水溶液中的热能的梯级利用。真空腔体的数量由被加热液体的进出口温差大小和水或水溶液可利用的温差大小来决定，理论上温差越大真空腔体的数量越多反之越少。

壳体1上对应不同的腔体设置有管箱15，如图2所示，相邻两腔体之间的管箱15通过联通管16连接。壳体1上对应不同腔体的位置设有液位观察视镜17。

壳体1上对应腔体的下半部分设有检查孔18。设备可设置一个或者多个检查孔18(人孔)便于设备的维修和保养，主要便于清理在腔体底部沉积的杂质。

放热侧的水或水溶液连续不断的进入真空腔体和被加热液体连续不断的进入换热管束2，水或水溶液产生闪蒸汽12连续不断的被加热侧的液体冷凝维持真空腔体的稳定压力，而达到稳定连续的工作。各腔体的上半部分之间设有不凝性气体自动排出管19，对应放热侧出水口4位置的腔体的上半部分上设有真空泵抽气口20。不凝性气体自动排出管19的管径很小，所通过的汽体占产汽体量非常少不影响腔体压力，水或水溶液沸腾的闪蒸汽12中含有不凝性气体(空气在水中有一定溶解度)；影响闪蒸汽12的凝结换热，故设置了不凝性气体的自动排出管，通过最高压力腔体一直到最低的压力腔体，最后由真空泵抽气口20被真空泵抽出排放出去，保证设备工作的稳定和高效。

适用于高温侧是水或水溶液，并且含杂质、高腐蚀性等，用其它换热器不适合，由于结垢原因，检修清理过于频繁，高腐蚀性造成的使用寿命短。如：钢厂的冲渣水，高腐蚀性的地热水，发酵筒体的清洗消毒热水及生活污水等。或被加热侧液体最高温度不超过90℃.超过90℃可使腔体工作压力不在负压下。

上述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.多级真空相变热交换器，包括壳体，壳体安装有换热管束，壳体一侧设有放热侧进水口和放热侧出水口，其特征在于，所述壳体被分为多个真空度不同的腔体，各腔体之间通过隔板和防压差板隔开，腔体的上半部分安装有换热管束，腔体的下半部分为放热侧水。

2.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，腔体的上半部分和下半部分之间设有挡液板，挡液板上开有连通腔体上半部分和下半部分的通孔。

3.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，壳体内的各腔体从放热侧进水口到放热侧出水口真空度依次降低。

4.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，壳体内分隔各腔体的防压差板的高度从放热侧进水口到放热侧出水口依次降低。

5.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，壳体上对应不同的腔体设置有管箱，相邻两腔体之间的管箱通过联通管连接。

6.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，壳体上对应不同腔体的位置设有液位观察视镜。

7.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，壳体上对应腔体的下半部分设有检查孔。

8.根据权利要求1所述的多级真空相变热交换器，其特征在于，各腔体的上半部分之间设有不凝性气体自动排出管，对应放热侧出水口位置的腔体的上半部分上设有真空泵抽气口。

Images