梯级真空蒸发低温余热回收系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及低温余热回收和集中供热技术领域，具体来说涉及一种梯级真空蒸发低温余热回收系统，包括冲渣水蓄水池，渣水循环泵，梯级负压式蒸发器，梯级负压式凝汽器，蒸发器回收水泵，凝结水泵，凝汽器热水井，采暖循环水泵，采暖回水管，真空泵，真空集气联箱，冲渣水蓄水池与渣水循环泵连接，渣水循环泵与梯级负压式蒸发器、梯级负压蒸发器、回收水泵和冲渣水蓄水池依次连接，梯级负压式蒸发器与梯级负压式凝汽器通过管道连接，梯级负压式蒸发器底部设有与梯级负压式凝汽器连接的底部连接管道，本发明的有益效果是：解决了原冲渣水换热回收时换热器结垢腐蚀堵塞等老大难问题，避免了传统冲渣水利用的冲水渣难以清理的问题，提高了冲渣水的余热利用。
【专利说明】
梯级真空蒸发低温余热回收系统
技术领域
[0001]本发明涉及低温余热回收和集中供热技术领域，具体来说涉及一种梯级负压蒸发低温余热回收系统。
【背景技术】
[0002]钢铁厂在高炉炼铁工艺中产生的炉渣温度约为1000°C，炉渣在冲渣箱内由冲渣栗提供的高速水流急冷冲成水渣并粒化。在炼铁工艺中，冲渣消耗的新水占冲渣水总耗量的50 %以上。冲制I吨钢渣大约消耗新水11.2吨，循环用水量约为10吨左右。按照我国钢铁生产产量5亿吨，按350千克渣比计算，仅用于冲渣的新水消耗就超过1.5亿吨，占钢铁工业新水消耗的4%。由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8%左右，大约相当于21千克标煤(按350千克/吨铁计算)。循环水池的水温范围60-85度，热水量达到每小时几千吨，属于工业低温废热源，如果不加以利用，这部分能量就会被浪费。高炉炉渣主要成分为CaO、Si0、Mg0、A1203及少量的FeO，pH值大于7，略显碱性。因冲渣水含有大量的杂质，进行余热回收利用时极易造成各种换热设备的堵塞结垢和腐蚀。目前，如何实现高炉冲渣水的余热回收利用，已成为钢铁行业实施节能减排的重要课题。
【发明内容】
[0003]鉴于以上所述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种梯级真空蒸发低温余热回收系统。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种梯级负压蒸发低温余热回收系统，包括冲渣水蓄水池，渣水循环栗，梯级负压式蒸发器，梯级负压式凝汽器，蒸发器回收水栗，凝结水栗，凝汽器热水井，采暖循环水栗，采暖回水管，真空栗，真空集气联箱，所述冲渣水蓄水池与渣水循环栗连接，所述渣水循环栗与梯级负压式蒸发器连接，所述梯级负压式蒸发器与蒸发器回收水栗，所述蒸发器回收水栗与冲渣水蓄水池连接，所述梯级负压式蒸发器与梯级负压式凝汽器通过管道连接，所述梯级负压式蒸发器底部设有与梯级负压式凝汽器连接的底部连接管道，所述底部连接管道上设有凝结水栗和凝汽器热水井，所述梯级负压式凝汽器的底部设有采暖回水管，所述采暖回水管上设有采暖循环水栗，所述真空集气联箱与梯级负压式凝汽器连接。
[0005]优选的，所述梯级负压式蒸发器通过四条管道与梯级负压式凝汽器连接。
[0006]优选的，所述梯级负压式蒸发器包括蒸发器主体，蒸发器进水口，蒸发器出水口，多级蒸发室，所述多级蒸发室的每一级蒸发室均设有布水器，水位计和蒸汽出口，所述蒸发器入水口设置在蒸发器主体上部，所述蒸发器出水口设置在蒸发器主体下部。
[0007]优选的，所述多级蒸发室设为二级到四级，分别为第一级蒸发室，第二级蒸发室，第三级蒸发室，第四级蒸发室，并且每一级蒸发室内分别对应设置第一级布水器，第二级布水器，第三级布水器，第四级布水器和第一级水位计，第二级水位计，第三级水位计，第四级水位计和第一级蒸汽出口，第二级蒸汽出口，第三级蒸汽出口，第四级蒸汽出口。
[0008]优选的，所述梯级负压式蒸发器还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述多级蒸发器的蒸汽出口对应连接。
[0009]优选的，所述布水器包括喷头和布水板，所述喷头设有多个，所述布水板上设有多个圆孔，圆孔数量随着布水板级数逐级递减。
[0010]优选的，所述梯级负压式凝汽器包括凝汽器主体，多级凝汽室，凝汽器上水室人孔门，凝汽器下水室人孔口，凝汽器进水口，凝汽器出水口，换热管，所述凝汽器上水室人孔门设置在凝汽器主体顶部，所述凝汽器下水室人孔门设置在凝汽器主体底部，所述凝汽器进水口和凝汽器出水口均设置在凝汽器主体下部，所述多级凝汽室的每一级凝汽室都设有蒸汽入口，凝结水出口和抽空气口，所述凝结水出口与凝汽器热水井连接。
[0011]优选的，所述梯级凝汽室共设有二到四级分别为第一级凝汽室，第二级凝汽室，第三级凝汽室，第四级凝汽室，所述真空集气联箱与梯级负压式凝汽器的每一级凝汽室的抽空气口均通过管道连接，并且在管道上对应的设有第一级负压调节阀，第二级负压调节阀，第三级负压调节阀，第四级负压调节阀。
[0012]优选的，所述梯级负压式凝汽器还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述多级凝汽室的蒸汽入口连接。
[0013]优选的，所述换热管设有多根，并且每一根换热管均从多级凝汽室的每一级凝汽室内穿过。
[0014]本发明的有益效果是:本发明利用负压低温蒸发原理，通过抽真空的方式无需热源便可将冲渣水进行蒸发，并且对蒸汽进行余热回收利用，避免了冲渣水中腐蚀结垢大量杂质堵塞蒸发器和供热管网的问题，解决了常规换热器堵塞、腐蚀、结垢等技术难题，本发明研制开发出梯级负压式蒸发器和梯级负压式凝汽器的多级多压设计实现热量逐级回收更加充分的利用了冲渣水的余热，并且完成冲渣水的回收再利用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的不意图；
[0016]图2是本发明的梯级负压式蒸发器结构示意图；
[0017]图3是本发明的图2中的A-A视图；
[0018]图4是本发明的布水器的结构示意图；
[0019]图5是本发明梯级负压式凝汽器结构示意图。
[0020]图中:
[0021 ] 1-冲渣水蓄水池;2-渣水循环栗;3-梯级负压式蒸发器;4-梯级负压式凝汽器;5-蒸发器回收水栗;6-凝结水栗;7-凝汽器热水井;8-采暖循环水栗;9-采暖回水管；10-真空栗；11-真空集气联箱；12-蒸发器主体；13-蒸发器进水口 ； 14-蒸发器出水口 ； 15-多级蒸发室；16-第一级蒸发室；17-第二级蒸发室；18-第三级蒸发室；19-第四级蒸发室;20-第一级布水器;21-第二级布水器;22-第三级布水器;23-第四级布水器;24-第一级水位计；25-第二级水位计;26-第三级水位计;27-第四级水位计;28-第一级蒸汽出口 ； 29-第二蒸汽出口 ；30-第三级蒸汽出口 ； 31-第四级蒸汽出口 ； 32-喷头;33-布水板;34-凝汽器主体;35-凝汽器上水室人孔门；36-凝汽器下水室人孔门；37-凝汽器进水口；38-凝汽器出水口 ；39-换热管；40-第一级凝汽室;41-第二级凝汽室;42-第三级凝汽室;43-第四级凝汽室;44-第一级负压调节阀；45-第二级负压调节阀；46-第三级负压调节阀；47-第四级负压调节阀。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】做进一步详细描述:
[0023]如图1所示，一种梯级真空蒸发低温余热回收系统，包括冲渣水蓄水池I，渣水循环栗2，梯级负压式蒸发器3，梯级负压式凝汽器4，蒸发器回收水栗5，凝结水栗6，凝汽器热水井7，采暖循环水栗8，采暖回水管9，真空栗10，真空集气联箱11，所述冲渣水蓄水池I与渣水循环栗2连接，所述渣水循环栗2与梯级负压式蒸发器3连接，所述梯级负压式蒸发器3与蒸发器回收水栗5连接，所述蒸发器回收水栗5与冲渣水蓄水池I连接，所述梯级负压式蒸发器3与梯级负压式凝汽器4通过管道连接，所述梯级负压式蒸发器3底部设有与多梯负压式凝汽器4连接的底部连接管道，所述底部连接管道上设有凝结水栗6和凝汽器热水井7，所述梯级负压式凝汽器4的底部设有采暖回水管9，所述采暖回水管9上设有采暖循环水栗8，所述真空集气联箱11与梯级负压式凝汽器4连接。
[0024]如图2所示，所述梯级负压式蒸发器3通过四条管道与梯级负压式凝汽器4连接，所述梯级负压式蒸发器3包括蒸发器主体12，蒸发器进水口 13，蒸发器出水口 14，多级蒸发室15，所述多级蒸发室15的每一级蒸发室均设有布水器，水位计和蒸汽出口，所述蒸发器进水口 13设置在蒸发器主体上部，所述蒸发器出水口 14设置在蒸发器主体12下部。
[0025]所述多级蒸发室设为四级，分别为第一级蒸发室16，第二级蒸发室17，第三级蒸发室18，第四级蒸发室19，并且每一级蒸发室内分别对应设置第一级布水器20，第二级布水器21，第三级布水器22，第四级布水器23和第一级水位计24，第二级水位计25，第三级水位计26，第四级水位计27和第一级蒸汽出口 28，第二级蒸汽出口 29，第三级蒸汽出口 30，第四级蒸汽出口 31。
[0026]所述梯级负压式蒸发器3还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述多级蒸发室的蒸汽出口对应连接。
[0027]如图3、4所示，所述布水器包括喷头32和布水板33，所述喷头32设有多个，所述布水板33上设有多个圆孔，并且布水板33上圆孔数量随着蒸发室逐级递减。
[0028]如图5所示，所述梯级负压式凝汽器4包括凝汽器主体34，多级凝汽室，凝汽器上水室人孔门35，凝汽器下水室人孔门36，凝汽器进水口 37，凝汽器出水口 38，换热管39，所述凝汽器上水室人孔门35设置在凝汽器主体34顶部，所述凝汽器下水室人孔门36设置在凝汽器主体34底部，所述凝汽器进水口 37和凝汽器出水口 38均设置在凝汽器主体34下部，所述多级凝汽室的每一级凝汽室都设有蒸汽入口，凝结水出口和抽空气口，所述凝结水出口与凝汽器热水井连接。
[0029]所述梯级凝汽室共设有四级分别为第一级凝汽室40，第二级凝汽室41，第三级凝汽室42，第四级凝汽室43，所述真空集气联箱11与梯级负压式凝汽器4的每一级凝汽室的抽空气口均通过管道连接，并且在管道上对应的设有第一级负压调节阀44，第二级负压调节阀45，第三级负压调节阀46，第四级负压调节阀47。
[0030]每个凝汽室的抽空气口，经真空栗10和负压调节阀作用将空气抽入到真空集气联箱11，真空栗10将汇集到真空集气联箱11内的空气抽出排至大气，每个负压调节阀可调节相应的凝汽室和蒸发室的真空值，使得各级蒸发室内的蒸发温度和压力相对应，每个凝汽室的负压值自上至下逐级递增，换热温度自上而下逐级递减。在每个凝汽室上设置有凝结水出水口，在每条凝结水管道上设置有水封，其作用是保证凝结水正常排出又不能让空气进入各级凝汽室造成真空的破坏，各凝汽室的凝结水分别进入凝汽器热水井7再经凝结水栗6打入到蒸发器回收水栗5的入口进行回收利用。
[0031]所述梯级负压式凝汽器4还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述多级凝汽室的蒸汽入口连接。
[0032]所述换热管设有多根，并且每一根换热管均从多级凝汽室的每一级凝汽室内穿过。
[0033]每个凝汽室均为独立密闭腔室，每个凝汽室在一个通体外壳内，均有中间管板相分隔，换热管和管板孔之间均设有密封件进行密封，实现独立的密闭腔室。
[0034]每个凝汽室的负压值依次按高低顺序排列，分别在梯级压力和温度下进行凝结换热。
[0035]工作时，渣水循环栗2将冲渣水蓄水池I中的热水增压后输送至梯级负压式蒸发器3的蒸发器进水口 13，渣水进入梯级负压式蒸发器3的第一级蒸发室16，该蒸发室内的布水器的喷头32对冲渣水进行喷淋，使冲渣水均匀细化，增大蒸发的表面积提高产汽量，而该级蒸发室的真空值为-64.5KPa左右，对应的蒸发温度为73°C左右，低温渣水在该真空状态下蒸发变成蒸汽，产生的蒸汽通过第一蒸汽出口 28进入到第一联通管道再进入到梯级负压式凝汽器4的第一级凝汽室40与换热管中的水进行热交换，进而将冲渣水中的热量进行回收；经过第一级蒸发室16蒸发后的渣水再经过第二级蒸发室17的布水孔板后下落至第二级蒸发室17，在第二级蒸发室17内的真空值为-67.3KPa左右，其对应于的蒸发温度为71°C左右，蒸发产生的蒸汽进入梯级负压式凝汽器4对应的第二级凝汽室41与换热管中的水进行热交换;经过第二级蒸发室17蒸发后的渣水再经过第三级蒸发室18的布水孔板后下落至第三级蒸发室18，在第三级蒸发室18内的真空值为-69.7KPa左右，其对应于的蒸发温度为69.3 V左右，蒸发产生的蒸汽进入梯级负压式凝汽器4对应的第三级凝汽室42与换热管中的水进行热交换;经过第三级蒸发室18蒸发后的渣水再经过第四级蒸发室19的布水孔板后下落至第四级蒸发室19，在第四级蒸发室19内的真空值为-72.2KPa左右，其对应于的蒸发温度为67.3°C左右，蒸发产生的蒸汽进入梯级负压式凝汽器4对应的第四级凝汽室43与换热管中的水进行热交换。这样冲渣水在每级蒸发室逐级汽化，再到梯级负压式凝汽器4进行热交换，将热量逐级回收利用，最后剩余冲渣水在蒸发器回收水栗5的作用下由梯级负压式蒸发器4的蒸发器出水口流出至冲渣水蓄水池I，进行再此循环冲渣。
[0036]采暖循环水由采暖回水管9经采暖循环水栗8由凝汽器进水口37进入到梯级负压式凝汽器4，经换热管分别与第四级凝汽室43，第三级凝汽室42，第二级凝汽室41，第一级凝汽室40的蒸汽进行热交换，温度升高达到供暖温度要求后由凝汽器出水口 38流出，进而输送至热网供暖母管进行供暖。
[0037]本发明中冲渣水由上一级蒸发室逐级顺利进入下一级蒸发室且冲渣水量逐级减少，各蒸发室内的真空值由上而下逐级增高，对应的蒸发温度逐级降低;在每级蒸发室内提取不同压力或真空值对应下的汽化潜热，实现梯级蒸发提取热量，余热回收量大，品质好。梯级负压式凝汽器4为多级多压设计，各级凝汽室由级间管板隔开，形成封闭独立的空间，两端管板与换热管进行账接或焊接，中间管板由密封圈与换热管相连接，换热管与各凝汽室相贯通。
[0038]本发明对实施例做了余热回收经济效益分析，冲渣水流量1200t/h，蒸发器入口温度77。。，出口温度63°C，余热回收量Q= 1200 X 1000 X4.1868 X (77-67) =50241600Kj/h。
[0039]标煤热值为q = 29308kj/kg。节约标煤 W=Q/q = 50241600/29308 = 1714kg/h，一个采暖季节约标煤为Wl = 120天X 24 X 1714 = 1234268kg = 4937t。综合可供采暖面积F = Q/q= 50241600/45 X 3.6 = 31 万m2。
【主权项】
1.一种梯级真空蒸发低温余热回收系统，包括冲渣水蓄水池，渣水循环栗，梯级负压式蒸发器，梯级负压式凝汽器，蒸发器回收水栗，凝结水栗，凝汽器热水井，采暖循环水栗，采暖回水管，真空栗，真空集气联箱，所述冲渣水蓄水池与渣水循环栗连接，所述渣水循环栗与多级负压式蒸发器连接，所述梯级负压式蒸发器与蒸发器回收水栗连接，所述蒸发器回收水栗与冲渣水蓄水池连接，所述梯级负压式蒸发器与梯级负压式凝汽器通过管道连接，所述梯级负压式蒸发器底部设有与梯级负压式凝汽器连接的底部连接管道，所述底部连接管道上设有凝结水栗和凝汽器热水井，所述梯级负压式凝汽器的底部设有采暖回水管，所述采暖回水管上设有采暖循环水栗，所述真空集气联箱与梯级负压式凝汽器连接。2.根据权利要求1所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级负压式蒸发器通过四条管道与梯级负压式凝汽器连接。3.根据权利要求1所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级负压式蒸发器包括蒸发器主体，蒸发器进水口，蒸发器出水口，梯级蒸发室，所述梯级蒸发室的每一级蒸发室均设有布水器，水位计和蒸汽出口，所述蒸发器入水口设置在蒸发器主体上部，所述蒸发器出水口设置在蒸发器主体下部。4.根据权利要求3所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级蒸发室设为四级，分别为第一级蒸发室，第二级蒸发室，第三级蒸发室，第四级蒸发室，并且每一级蒸发室内分别对应设置第一级布水器，第二级布水器，第三级布水器，第四级布水器和第一级水位计，第二级水位计，第三级水位计，第四级水位计和第一蒸汽出口，第二级蒸汽出口，第三级蒸汽出口，第四级蒸汽出口。5.根据权利要求3所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级负压式蒸发器还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述梯级蒸发室的蒸汽出口对应连接。6.根据权利要求3所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述布水器包括喷头和布水板，所述喷头设有多个，所述布水板上设有多个圆孔。7.根据权利要求1所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级负压式凝汽器包括凝汽器主体，多级凝汽室，凝汽器上水室人孔门，凝汽器下水室人孔门，凝汽器进水口，凝汽器出水口，换热管，所述凝汽器上水室人孔门设置在凝汽器主体顶部，所述凝汽器下水室人孔门设置在凝汽器主体底部，所述凝汽器进水口和凝汽器出水口均设置在凝汽器主体下部，所述多级凝汽室的每一级凝汽室都设有蒸汽入口，凝结水出口和抽空气口，所述凝结水出口与凝汽器热水井连接。8.根据权利要求7所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述多级凝汽室共设有四级分别为第一级凝汽室，第二级凝汽室，第三级凝汽室，第四级凝汽室，所述真空集气联箱与多级负压式凝汽器的每一级凝汽室的抽空气口均通过管道连接，并且在管道上对应的设有第一级负压调节阀，第二级负压调节阀，第三级负压调节阀，第四级负压调节阀。9.根据权利要求7所述的级梯真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述梯级负压式凝汽器还包括多级联通管道，所述多级联通管道与所述多级凝汽室的蒸汽入口连接。10.根据权利要求7所述的梯级真空蒸发低温余热回收系统，其特征在于:所述换热管设有多根，并且每一根换热管均从多级凝汽室的每一级凝汽室内穿过。
【文档编号】F28B1/02GK106017121SQ201610302031
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】闫万河, 严凤涛, 朱伟峰
【申请人】淄博瑞能热电科技有限公司