虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉的制作方法
【专利摘要】一种虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉：系统集成虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器；利用中央垂直虹吸加热管簇形成的虹吸循环替代循环泵驱动软化补水回收余热，以节省循环泵投资与电耗；虹吸循环与管道外压共同驱动软化补水的逆流加热、升膜蒸发，提供蒸发热量产生二次蒸汽，以节省水源热泵投资与电耗；利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩二次蒸汽，实现蒸汽倍增功能，以节省水蒸汽压缩机投资与电耗，实现余热蒸汽锅炉。
【专利说明】
虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉
(一)
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉。
(二)
【背景技术】
[0002]当利用发动机的套缸循环冷却水，或者空压机的循环冷却水余热，来驱动余热锅炉产生水蒸汽时，当其供水温度85°C，回水温度65°C时:
[0003]1、如果采用满液式蒸发器产生二次蒸汽，则二次蒸汽的饱和温度就比回水温度65°C再低2°C，仅为63°C，为将其引出的水蒸汽压缩机，排气量和耗电量必须较大，从而使得项目回收期较长。
[0004]2、为进一步提高所产二次蒸汽的饱和温度，还可设置循环栗以驱动软化补水在逆流换热器与汽包之间循环流动，以被套缸循环冷却水逆流加热、升膜蒸发，再送至汽包内分离，以确保产生二次蒸汽的饱和温度，只比供水温度85°C低3°C，达到82°C，从而同时降低水蒸汽压缩机的排气量和耗电量;却需增加循环栗的投资与电耗，仍使项目回收期较长。
[0005]因此上述两个现有技术方案，由于系统投资与耗电量较大，使其项目投资回收期较长，导致技术难以推广应用。
(三)
【发明内容】
[0006]本发明目的是:系统集成虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器;利用中央垂直虹吸加热管簇形成的虹吸循环替代循环栗驱动软化补水回收余热，以节省循环栗投资与电耗;虹吸循环与管道外压共同驱动软化补水的逆流加热、升膜蒸发，提供蒸发热量产生二次蒸汽，以节省水源热栗投资与电耗;利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩二次蒸汽，实现蒸汽倍增功能，以节省水蒸汽压缩机投资与电耗，实现余热蒸汽锅炉。
[0007]按照附图1所示的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其由1-虹吸循环逆流加热升膜蒸发器；1-1-余热介质进口 ； 1-2-分流腔；1-3-中央垂直虹吸加热管簇;1-4-汇流腔；1-5-余热介质出口； 1-6-软化补水进口； 1-7-二次蒸汽出口； 2-余热介质;3-液位开关;4-软化补水流量调节阀；5-水蒸汽压缩机;6-压力开关;7-温度开关;8-高压蒸汽组成，其特征在于:
[0008]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的顶部余热介质进口1-1、顶部分流腔1-2、中部中央垂直虹吸加热管簇1-3内侧、底部汇流腔1-4、底部余热介质出口 1-5，组成余热介质放热回路；
[0009]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程的底部软化补水进口1-6、中部中央垂直虹吸加热管簇1-3外侧、顶部二次蒸汽出口 1-7，组成软化补水的虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路；
[0010]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀4的开度，而软化补水流量调节阀4的出口通过管道连接虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程底部软化补水进口 1-6，组成软化补水流量调节回路；
[0011]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部二次蒸汽出口1-7通过管道连接水蒸汽压缩机5，组成二次蒸汽压缩回路；
[0012]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部内壁设置压力开关6;
[0013]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的顶部分流腔1-2顶部内壁设置温度开关7;
[0014]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的底部汇流腔1-4底部内壁设置温度开关7;
[0015]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程上部内壁设置温度开关7。
[0016]中央垂直虹吸加热管簇1-3为垂直布置、圆柱外包面的管簇，虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I的外壳为垂直布置、圆柱面;上述圆柱外包面与圆柱面之间的圆环柱空间设为虹吸下降通道，而圆柱外包面之内与管簇壁面之外的空间设为虹吸上升通道;虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等。
[0017]水蒸汽压缩机5为热压缩式汽汽引射器5，高压蒸汽8流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部产生的二次蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
[0018]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I是液态余热介质2与软化补水的换热器，或是气态余热介质2与软化补水的换热器，或是废蒸汽2与软化补水的换热器。
[0019]本发明的工作原理结合附图1说明如下:
[0020]1、机械压缩输出蒸汽的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉:
[0021]余热介质2从上至下流经余热介质进口1-1、分流腔1-2、中央垂直虹吸加热管簇1-3内侧、汇流腔1-4、余热介质出口 1-5，以提供余热热量;通过分流腔1-2与汇流腔1-4的温度开关7之间的差值，以控制余热介质2的流量。
[0022]液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制软化补水从下至上流经软化补水进口1-6、中央垂直虹吸加热管簇1-3外侧、二次蒸汽出口 1-7，其中的软化补水在软化补水进口1-6处受管道外压作用而直接流至中央垂直虹吸加热管簇1-3的底部外侧，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发，提供蒸发潜热产生二次蒸汽;在中央垂直虹吸加热管簇1-3与虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I的外壳之间，则由于软化补水的温度较低、比重较大，而受重力作用下沉，从而形成虹吸循环。所产生的二次蒸汽被水蒸汽压缩机5压缩、输出；而壳程顶部的压力开关6和温度开关7共同控制水蒸汽压缩机5的流量。
[0023]2、热压缩输出蒸汽的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉:
[0024]余热介质2从上至下流经余热介质进口1-1、分流腔1-2、中央垂直虹吸加热管簇1-3内侧、汇流腔1-4、余热介质出口 1-5，以提供余热热量;通过分流腔1-2与汇流腔1-4的温度开关7之间的差值，以控制余热介质2的流量。
[0025]液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制软化补水从下至上流经软化补水进口1-6、中央垂直虹吸加热管簇1-3外侧、二次蒸汽出口 1-7，其中的软化补水在软化补水进口1-6处受管道外压作用而直接流至中央垂直虹吸加热管簇1-3的底部外侧，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发，提供蒸发潜热产生二次蒸汽;在中央垂直虹吸加热管簇1-3与虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I的外壳之间，则由于软化补水的温度较低、比重较大，而受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。所产生的二次蒸汽被水蒸汽压缩机5压缩、输出；而壳程顶部的压力开关6和温度开关7共同控制水蒸汽压缩机5的流量。所产生的η份二次蒸汽在热压缩式汽汽引射器5中，由流经其中的I份高压蒸汽8引射后扩压，以调制成为η+1份中压蒸汽，以通过热压缩方式输出。
[0026]因此与现有技术相比较，本发明特点如下:
[0027](I)系统集成虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器，而无需电耗；
[0028](2)利用中央垂直虹吸加热管簇形成的虹吸循环，替代循环栗来驱动软化补水循环回收余热，以节省循环栗投资与电耗；
[0029](3)虹吸循环与管道外压，共同驱动软化补水的逆流加热、升膜蒸发，提供蒸发潜热产生二次蒸汽，以节省水源热栗投资与电耗；
[0030](4)利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩二次蒸汽，实现I份高压蒸汽调制出η+1份中压蒸汽的蒸汽倍增功能，以节省水蒸汽压缩机投资与电耗，实现余热蒸汽锅炉。
[0031]因此与现有技术相比较，本发明技术优势如下:系统集成虹吸循环逆流加热升膜蒸发器、汽汽引射器，而无需耗电；利用中央垂直虹吸加热管簇形成的虹吸循环，替代循环栗来驱动软化补水循环回收余热，以节省循环栗投资与电耗;虹吸循环与管道外压，共同驱动软化补水的逆流加热、升膜蒸发，提供蒸发潜热产生二次蒸汽，以节省水源热栗投资与电耗;利用蒸汽管网余压驱动汽汽引射器热压缩二次蒸汽，实现I份高压蒸汽调制出η+1份中压蒸汽的蒸汽倍增功能，以节省水蒸汽压缩机投资与电耗，实现余热蒸汽锅炉。
(四)
【附图说明】
[0032]附图1为本发明机械压缩输出蒸汽的系统流程图。
[0033]附图2为本发明热压缩输出蒸汽的系统流程图。
[0034]如附图1所示的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其中:1-虹吸循环逆流加热升膜蒸发器;1-1-余热介质进口 ； 1-2-分流腔；1-3-中央垂直虹吸加热管簇;1-4-汇流腔;1-5-余热介质出口； 1-6-软化补水进口； 1-7-二次蒸汽出口； 2-余热介质;3-液位开关;4-软化补水流量调节阀；5-水蒸汽压缩机;6-压力开关;7-温度开关;8-高压蒸汽。
(五)
【具体实施方式】
[0035]本发明提出的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉实施例如附图2所示，现说明如下:其由余热回收量208kW、垂直设置、碳钢的虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I;直径200mm/壁厚
2.5mm的不锈钢管余热介质进口 1_1 ；直径500mm/高度250mm的半球形分流腔1_2 ；外包直径300mm/高度2500mm/管径19mm的圆柱形中央垂直虹吸加热管簇1-3;直径500mm/高度250mm的半球形汇流腔1-4 ；直径200mm/壁厚2.5mm的不锈钢管余热介质出口 1_5 ；直径20mm/壁厚
1.5mm/长度200mm的不锈钢管软化补水进口 1_6;直径300mm/壁厚2.5mm的不锈钢管二次蒸汽出口 1-7;进口温度85°C、出口温度65°C、流量200L/min的套缸冷却循环水2 ；高度500mm的液位开关3 ；接口直径20mm/壁厚1.5mm的不锈钢软化补水流量调节阀4 ；绝压Ibar、流量
0.3t/h的二次蒸汽、绝压3bar、流量1.3t/h的混合蒸汽之热压缩式汽汽引射器5;0.5bar-
2.(^&4勺压力开关6;0°0100°(:的温度开关7;绝压11&&^流量1^11的高压蒸汽8组成，其特征在于:
[0036]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的顶部余热介质进口1-1、顶部分流腔1-2、中部中央垂直虹吸加热管簇1-3内侧、底部汇流腔1-4、底部余热介质出口 1-5，组成余热介质放热回路；
[0037]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程的底部软化补水进口1-6、中部中央垂直虹吸加热管簇1-3外侧、顶部二次蒸汽出口 1-7，组成软化补水的虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路；
[0038]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀4的开度，而软化补水流量调节阀4的出口通过管道连接虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程底部软化补水进口 1-6，组成软化补水流量调节回路；
[0039]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部二次蒸汽出口1-7通过管道连接水蒸汽压缩机5，组成二次蒸汽压缩回路；
[0040]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部内壁设置压力开关6;
[0041]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的顶部分流腔1-2顶部内壁设置温度开关7;
[0042]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I管程的底部汇流腔1-4底部内壁设置温度开关7;
[0043]虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程上部内壁设置温度开关7。
[0044]中央垂直虹吸加热管簇1-3为垂直布置、圆柱外包面的管簇，虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I的外壳为垂直布置、圆柱面;上述圆柱外包面与圆柱面之间的圆环柱空间设为虹吸下降通道，而圆柱外包面之内与管簇壁面之外的空间设为虹吸上升通道;虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等。
[0045]高压蒸汽8流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I壳程顶部产生的二次蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
[0046]本发明实施例中，进口温度85°C、流量200L/min的套缸冷却循环水2从上至下流经余热介质进口 1-1、分流腔1-2、中央垂直虹吸加热管簇1-3内侧、汇流腔1-4、余热介质出口1-5，以提供208kW余热热量;通过分流腔1-2与汇流腔1-4的温度开关7之间的差值，控制余热介质2的流量。液位开关3通过软化补水流量调节阀4控制温度20°C、流量0.3t/h的软化补水从下至上流经软化补水进口 1-6、中央垂直虹吸加热管簇1-3外侧、二次蒸汽出口 1-7，其中的软化补水在软化补水进口 1-6处受管道外压作用而直接流至中央垂直虹吸加热管簇1-3的底部外侧，然后以逆流方式被加热升温而升膜蒸发，产生温度80°C、流量0.3t/h的二次蒸汽;在中央垂直虹吸加热管簇1-3与虹吸循环逆流加热升膜蒸发器I的外壳之间，则由于软化补水的温度较低、比重较大，而受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。所产生的二次蒸汽被水蒸汽压缩机5压缩、输出；而壳程顶部的压力开关6和温度开关7共同控制水蒸汽压缩机5的流量。所产生的绝压lbar、流量0.3t/h的二次蒸汽在热压缩式汽汽引射器5中，由流经其中的绝压llbar、流量lt/h高压蒸汽8引射后扩压，以调制成为绝压3bar、流量1.3t/h的混合中压蒸汽，以通过热压缩方式输出。
【主权项】
1.一种虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其由虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I);余热介质进口(1-1);分流腔(1-2);中央垂直虹吸加热管簇(1-3);汇流腔(1-4);余热介质出口(1-5)；软化补水进口(1-6); 二次蒸汽出口(1-7);余热介质(2);液位开关(3);软化补水流量调节阀(4);水蒸汽压缩机(5);压力开关(6);温度开关(7);高压蒸汽(8)组成，其特征在于:虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)管程的顶部余热介质进口(1-1)、顶部分流腔(1-2)、中部中央垂直虹吸加热管簇(1-3)内侧、底部汇流腔(1-4)、底部余热介质出口(1-5)，组成余热介质放热回路;虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程的底部软化补水进口(1-6)、中部中央垂直虹吸加热管簇(1-3)外侧、顶部二次蒸汽出口(1-7)，组成软化补水的虹吸循环逆流加热升膜蒸发回路；虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程上部内壁设置液位开关(3)，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀(4)的开度，而软化补水流量调节阀(4)的出口通过管道连接虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程底部软化补水进口( 1-6)，组成软化补水流量调节回路;虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程顶部二次蒸汽出口(1-7)通过管道连接水蒸汽压缩机(5)，组成二次蒸汽压缩回路;虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程顶部内壁设置压力开关(6);虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)管程的顶部分流腔(1-2)顶部内壁设置温度开关(7);虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)管程的底部汇流腔(1-4)底部内壁设置温度开关(7);虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程上部内壁设置温度开关(7)。2.按照权利要求1所述的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其特征在于:中央垂直虹吸加热管簇(1-3)为垂直布置、圆柱外包面的管簇，虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)的外壳为垂直布置、圆柱面;上述圆柱外包面与圆柱面之间的圆环柱空间设为虹吸下降通道，而圆柱外包面之内与管簇壁面之外的空间设为虹吸上升通道;虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等。3.按照权利要求1所述的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其特征在于:水蒸汽压缩机(5)为热压缩式汽汽引射器(5)，高压蒸汽(8)流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)壳程顶部产生的二次蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。4.按照权利要求1所述的虹吸循环逆流加热余热蒸汽锅炉，其特征在于:虹吸循环逆流加热升膜蒸发器(I)是液态余热介质(2)与软化补水的换热器，或是气态余热介质(2)与软化补水的换热器，或是废蒸汽(2)与软化补水的换热器。
【文档编号】F22B1/02GK106016214SQ201610454631
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】侴乔力, 陈江, 侴雨宏, 魏蔚
【申请人】侴乔力, 陈江