CN212227823U - 一种水平直通式相变换热装置 - Google Patents

Abstract

一种水平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水平直通式相变换热装置体积过大，不便于运输装卸的问题以及采用布水板或喷淋管进行布水易发生堵塞的问题。它包括N个水平直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个水平直通式相变换热单体均包括壳体及喷管，通过真空泵将壳体内部抽真空，壳体内部竖直固装有至少一个挡板，通过至少一个挡板将壳体内部分为至少两个空腔，挡板上部开设有蒸汽通道，喷管与一个空腔连通，其余空腔内分别布置有换热管束，所述一个空腔通过真空泵及换热管束的作用形成闪蒸室，待闪蒸液体通过所述喷管进入闪蒸室内进行闪蒸，经蒸汽通道与换热管束进行换热，使换热管束内的待加热液体温度上升。

Description

一种水平直通式相变换热装置

技术领域

本实用新型涉及一种水平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***、控制***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，一般为单独的闪蒸器与单独的冷凝器分别布置，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。另外，现有技术中为了保证闪蒸效果，一般是采用布水板或喷淋管的方式向闪蒸器内进行布水，但因待闪蒸液体中溶解有易结晶物质或含有固体杂质，这样就极易发生布水板或喷淋管堵塞的问题。为了保证闪蒸换热效果，会有技术选择在闪蒸器与冷凝器之间竖向布置除雾器，但是将除雾器竖向布置时，随着蒸汽的通过，被除雾器拦截的液体会顺着除雾器向下流动，形成水膜，最终会导致除雾器发生堵塞，影响蒸汽的通过。

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采用布水板或喷淋管进行布水易发生堵塞的问题，进而提供了一种水平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：

一种水平直通式相变换热装置，它包括N个水平直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个水平直通式相变换热单体均包括壳体及喷管，所述壳体为密封结构，且壳体连通设置有真空泵，通过真空泵将壳体内部抽真空，壳体内部竖直固装有至少一个挡板，通过至少一个挡板将壳体内部分为至少两个空腔，挡板上部开设有蒸汽通道，所述喷管与一个空腔连通，其余空腔内分别布置有换热管束，所述一个空腔通过真空泵及换热管束的作用形成闪蒸室，其余空腔分别通过其内换热管束的作用形成换热室，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，经蒸汽通道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，闪蒸室上部水平布置有除雾器。

进一步地，水平直通式相变换热单体中的喷管为竖直布置或水平布置，当喷管为竖直布置时，其底端位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器下方的闪蒸室内，其顶端为待闪蒸液体进口；当喷管为水平布置时，其一端位于其所在水平直通式相变换热单体中闪蒸室的上部，且位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器的下方，其另一端为待闪蒸液体进口。

进一步地，待闪蒸液体出口开设在闪蒸室的底端，第N效中的待闪蒸液体出口连通设置有待闪蒸液体退水管。

进一步地，待闪蒸液体出口开设在闪蒸室的下部侧壁，第N效中的待闪蒸液体出口连通设置有待闪蒸液体退水管。

进一步地，闪蒸室的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于待闪蒸液体出口布置。

进一步地，当N≥2时，N个水平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，上一效的待闪蒸液体出口与下一效中的待闪蒸液体进口之间通过待闪蒸液体传送管连通，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过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，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，每个换热室均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，所述换热管束包括上下平行布置的至少一层换热管层，每一层换热管层均包括沿水平方向相互平行的若干换热直管。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

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***状分散，能够实现比现有技术更好的布水及闪蒸效果。

本申请具有单效或多效闪蒸功能，水平直通式相变换热单体可以作为单效的水平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，故将多个水平直通式相变换热单体叠加固接即可，安装更方便。

每一效中的换热与闪蒸均是通过在同一个壳体内实现的，闪蒸后得到的蒸汽直接进入换热室，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，***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。

附图说明

图1为N＝1时单效的水平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、喷管竖直布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室底端的情况下)；

图2为图1的俯视示意图；

图3为N＝1时单效的水平直通式相变换热装置的侧向半剖视示意图(换热管束包括若干换热直管、喷管水平布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室下部侧壁的情况下)；

图4为N＝3时多效的水平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、喷管竖直布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室底端的情况下)；

图5为N＝3时多效的水平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、喷管竖直布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室底端的情况下)；

图6为N＝3时多效的水平直通式相变换热装置的后视示意图(换热管束包括若干换热直管、喷管竖直布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室底端的情况下)；

图7为N＝3时多效的水平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、喷管水平布置、待闪蒸液体出口布置在闪蒸室下部侧壁的情况下)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～7说明本实施方式，一种水平直通式相变换热装置，它包括N个水平直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个水平直通式相变换热单体均包括壳体(1)及喷管(2)，所述壳体(1)为密封结构，且壳体(1)连通设置有真空泵(3)，通过真空泵(3)将壳体(1)内部抽真空，壳体(1)内部竖直固装有至少一个挡板(4)，通过至少一个挡板(4)将壳体(1)内部分为至少两个空腔，挡板(4)上部开设有蒸汽通道(5)，所述喷管(2)与一个空腔连通，其余空腔内分别布置有换热管束(6)，所述一个空腔通过真空泵(3)及换热管束(6)的作用形成闪蒸室(7)，其余空腔分别通过其内换热管束的作用形成换热室，待闪蒸液体通过所述喷管(2)进入闪蒸室(7)内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动，经蒸汽通道(5)与换热管束(6)内的待加热液体进行换热，使换热管束(6)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(11)，闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(11)流出。(

N＝1时为单效的水平直通式相变换热装置，当N≥2时为多效的水平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。

所述蒸汽通道(5)可以为沿水平方向布置的一个长孔，也可以为沿水平方向布置的若干通孔，只要能够保证蒸汽顺利通过即可。

当挡板(4)数量为一个时，其将壳体(1)分为两个空腔；当挡板(4)的数量为两个时，其将壳体(1)分为三个空腔，其中闪蒸室(7)位于其余两个换热室之间，有效利用了壳体(1)内的空间。

所述喷管(2)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(7)，将喷管(2)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***状分散，能够实现比现有技术更好的布水及闪蒸效果。

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。待闪蒸液体进入闪蒸室(7)前，通过真空泵(3)将壳体(1)内部抽真空，然后待闪蒸液体进入闪蒸室(7)内进行闪蒸，得到的蒸汽与换热管束(6)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对热用户供热或流向冷却塔或实现其它用途。

换热管束(6)中产生的蒸汽凝结水通过冷凝水管(8)及水泵排出至冷凝水罐(9)内，空腔结构中产生的不凝气均通过真空泵(3)排出。

每一效壳体(1)的上部侧壁均开设有水排放口和气排放口，是壳体(1)内蒸汽侧的凝结水和不凝气排出通道。

本申请中涉及的真空泵(3)可以为任何可以实现壳体(1)内部抽真空的设备。其优选为布置在壳体(1)的上部。

两个或两个以上水平直通式相变换热单体由上至下依次叠加布置，形成具有多效闪蒸功能的直热机，本申请中的水平直通式相变换热单体可以单独使用，也可多个水平直通式相变换热单体相互叠加连通使用，以实现***的集成化。

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，产生的蒸汽进入第二效的换热室并与换热室中的换热管束换热，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底部的待闪蒸液体出口排出；

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。

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，升温后从上部流出供给热用户或流向冷却塔或实现其它用途。

换热管束内的待加热液体受热，管外的蒸汽凝结放热。

待加热液体与蒸汽是逆流换热，从热用户返回的低温供暖待加热液体，从第N效的待加热液体进液管进入第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输出，对热用户进行供暖。)

闪蒸室(7)上部水平布置有除雾器(10)。(如此设计，本申请将除雾器(10)水平布置，有效增大除雾面积，且与现有技术中将除雾器(10)竖向布置方式相比，有效避免除雾器(10)发生堵塞，进而保证蒸汽顺利通过并与换热管束(6)换热。通过除雾器(10)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(10)的结构为现有技术，此处不再赘述。)

水平直通式相变换热单体中的喷管(2)为竖直布置或水平布置，当喷管(2)为竖直布置时，其底端位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器(10)下方的闪蒸室(7)内，其顶端为待闪蒸液体进口；当喷管(2)为水平布置时，其一端位于其所在水平直通式相变换热单体中闪蒸室(7)的上部，且位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器(10)的下方，其另一端为待闪蒸液体进口。一个多效的水平直通式相变换热装置中，若干个每个水平直通式相变换热单体中的喷管布置方向可以不同，即：可以选择全部喷管竖直布置，也可以选择全部喷管水平布置，也可以选择一部分喷管竖直布置，另一部分喷管水平布置。

所述喷管(2)为锥形管结构或直管结构。

待闪蒸液体出口(11)开设在闪蒸室(7)的底端，第N效中的待闪蒸液体出口(11)连通设置有待闪蒸液体退水管(12)。

待闪蒸液体出口(11)开设在闪蒸室(7)的下部侧壁，第N效中的待闪蒸液体出口(11)连通设置有待闪蒸液体退水管(12)。

闪蒸室(7)的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于待闪蒸液体出口(11)布置。(如此设计，将闪蒸室(7)的底面倾斜布置，便于闪蒸后的液体从待闪蒸液体出口(11)流出。一个多效的水平直通式相变换热装置中，第一效至第N-1效中的喷管(2)布置方式可以与第N效中的喷管(2)布置方式不同。)

当N≥2时，N个水平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，上一效的待闪蒸液体出口(11)与下一效中的待闪蒸液体进口之间通过待闪蒸液体传送管(18)连通，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(11)流入待闪蒸液体退水管(12)。

位于最下方的壳体(1)的底部固装有支架(13)，通过所述支架(13)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(11)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。)

每个换热室均布置有两个汇流通道(14)，当N＝1时，换热管束(6)的一端与待加热液体进液管(15)之间通过一个汇流通道连通，换热管束(6)的另一端与待加热液体供液管(16)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(15)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(17)连通，第一效中的另一个汇流通道与待加热液体供液管(16)连通。

具体实施方式二：如图1～7所示，所述换热管束(6)包括上下平行布置的至少一层换热管层，每一层换热管层均包括沿水平方向相互平行的若干换热直管。

具体实施方式三：如图1～7所示，所述换热管束(6)包括至少一层换热管层，每一层换热管层均包括若干由内向外依次同轴且水平布置的换热弯管。(每个换热弯管均呈矩形环状结构。换热弯管的情况图中未示出。)

具体实施方式四：如图1～7所示，

当N取值为3时，直热机由上至下依次为第一效101、第二效102及第三效103，相互叠加的上一效壳体与下一效壳体之间优选为焊接的方式，也可以是其它任意连接方式。

当待闪蒸液体出口(11)布置在闪蒸室(7)底部时，下一效的喷管(2)入口即为上一效的待闪蒸液体出口(11)。当待闪蒸液体出口(11)布置在闪蒸室(7)下部侧壁时，每相临的上下两效之间可以选择任一种能够实现固接的方式进行固接。

待闪蒸液体从侧向进入第一效(101)中闪蒸室(7)的内部进行闪蒸，由于真空泵(3)的作用，闪蒸室(7)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(6)内的待加热液体进行换热后，蒸汽凝结，待加热液体被加热；

第一效101闪蒸后剩余的待闪蒸液体向下，进入第二效102中的闪蒸室(7)，再次闪蒸，产生的蒸汽向上与第二效102中的换热管束(6)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(7)再闪蒸，产生的蒸汽向上与第三效103中的换热管束(6)换热。剩余的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(11)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(3)排出。

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(6)，通过换热直管与蒸汽换热，升温后从上部流出供给热用户或流向冷却塔。待加热液体供液管(16)与第一效换热室中的一个汇流通道连通，第一效中的另一个汇流通道与第二效中的一个汇流通道之间，以及第二效中的另一个汇流通道与第三效中的一个汇流通道之间分别通过两个待加热液体传送管(17)连通，待加热液体进液管(15)与第三效中的另一个汇流通道连通，待加热液体依次经过待加热液体进液管(15)、两个待加热液体传送管(17)，最终经待加热液体供液管(16)流出为热用户供热。

本实施例中，当待闪蒸液体出口(11)布置在闪蒸室(7)底部时，上一效中的待闪蒸液体直接通过下一效中的喷管(2)进入下一效中继续闪蒸。

当待闪蒸液体出口(11)布置在闪蒸室(7)下部侧壁时，上一效的待闪蒸液体出口(11)，与下一效的喷管(2)之间通过待闪蒸液体传送管(18)连通，第一效(101)闪蒸后剩余的待闪蒸液体向闪蒸室(7)一侧壁的待闪蒸液体出口(11)流出，经过待闪蒸液体传送管(18)及喷管(2)进入第二效(102)中的闪蒸室(7)，再次闪蒸，产生的蒸汽向上与第二效(102)中的换热管束(6)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(7)再闪蒸，产生的蒸汽向上与第三效(103)中的换热管束(6)换热。剩余的待闪蒸液体通过第三效(103)的待闪蒸液体出口(11)和外连的排水泵排出。

第三效的待闪蒸液体可以根据实际需要，将待闪蒸液体出口(11)布置在第三效闪蒸室(7)的底部或者第三效闪蒸室(7)的下部侧壁。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

Claims (11)

1.一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：它包括N个水平直通式相变换热单体，其中N≥1，每一个水平直通式相变换热单体均包括壳体(1)及喷管(2)，所述壳体(1)为密封结构，且壳体(1)连通设置有真空泵(3)，通过真空泵(3)将壳体(1)内部抽真空，壳体(1)内部竖直固装有至少一个挡板(4)，通过至少一个挡板(4)将壳体(1)内部分为至少两个空腔，挡板(4)上部开设有蒸汽通道(5)，所述喷管(2)与一个空腔连通，其余空腔内分别布置有换热管束(6)，所述一个空腔通过真空泵(3)及换热管束(6)的作用形成闪蒸室(7)，其余空腔分别通过其内换热管束的作用形成换热室，待闪蒸液体通过所述喷管(2)进入闪蒸室(7)内进行闪蒸，闪蒸后得到的蒸汽向上运动，经蒸汽通道(5)与换热管束(6)内的待加热液体进行换热，使换热管束(6)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(11)，闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(11)流出。

2.根据权利要求1所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：闪蒸室(7)上部水平布置有除雾器(10)。

3.根据权利要求2所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：水平直通式相变换热单体中的喷管(2)为竖直布置或水平布置，当喷管(2)为竖直布置时，其底端位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器(10)下方的闪蒸室(7)内，其顶端为待闪蒸液体进口；当喷管(2)为水平布置时，其一端位于其所在水平直通式相变换热单体中闪蒸室(7)的上部，且位于其所在水平直通式相变换热单体中除雾器(10)的下方，其另一端为待闪蒸液体进口。

4.根据权利要求3所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：待闪蒸液体出口(11)开设在闪蒸室(7)的底端，第N效中的待闪蒸液体出口(11)连通设置有待闪蒸液体退水管(12)。

5.根据权利要求3所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：待闪蒸液体出口(11)开设在闪蒸室(7)的下部侧壁，第N效中的待闪蒸液体出口(11)连通设置有待闪蒸液体退水管(12)。

6.根据权利要求5所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：闪蒸室(7)的底面倾斜布置，其低位端靠近且低于待闪蒸液体出口(11)布置。

7.根据权利要求6所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：当N≥2时，N个水平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，上一效的待闪蒸液体出口(11)与下一效中的待闪蒸液体进口之间通过待闪蒸液体传送管(18)连通，第N效闪蒸后的待闪蒸液体通过待闪蒸液体出口(11)流入待闪蒸液体退水管(12)。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：所述喷管(2)为锥形管结构或直管结构。

9.根据权利要求8所述的一种水平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(13)，通过所述支架(13)实现其相对于地面的固定安装。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或9所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：每个换热室均布置有两个汇流通道(14)，当N＝1时，换热管束(6)的一端与待加热液体进液管(15)之间通过一个汇流通道连通，换热管束(6)的另一端与待加热液体供液管(16)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(15)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(17)连通，第一效中的另一个汇流通道与待加热液体供液管(16)连通。

11.根据权利要求10所述的一种水平直通式相变换热装置，其特征在于：所述换热管束(6)包括上下平行布置的至少一层换热管层，每一层换热管层均包括沿水平方向相互平行的若干换热直管。

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