一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，所述的利用低温热能的低温差有机工质蒸发器包括至少一组蒸发装置，所述蒸发装置包括蒸发器罐体、换热管管组、滤液器、主蒸汽管道、排液管，所述主蒸汽管道一端伸入蒸发器罐体内与滤液器连接，另一端在蒸发器罐体外部；所述换热管管组穿透蒸发器罐体侧壁，其一端伸入蒸发器罐体内，另一端在蒸发器罐体外部，或换热管管组两端均在蒸发器罐体外部，或两端均在蒸发器罐体内部；所述布液器设在换热管管组上方，其一端伸入蒸发器罐体内，蒸发器罐体底部与排液管连通。本实用新型采用液膜式蒸发的工艺，大大降低工质液-汽蒸发相变换热的传热温差，在减少工质使用量的情况下生产高品位的蒸汽。
【专利说明】一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种余热回收利用系统，具体涉及一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器。
【背景技术】
[0002]我国拥有丰富的低温热力资源，包括太阳能、地热能和每年约十亿吨标准煤当量的工业余热，特别是低于100°C以下的余热资源量巨大，开发新能源和节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项紧迫的任务，因此研究低温热力资源的高效利用和开发，是开发新能源、拓宽可用能源资源，提高企业能源利用率和经济效益的一项重要工作，对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。同时，低质热能利用对改善劳动条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着日益显著的作用，有的已成为工业生产中不可分割的组成部分。
[0003]换热器是工业生产过程中重要的能量转换装置，而存在相变过程的换热器更是重要的工艺生产装置，目前广泛使用的管壳式换热器和蓄热式换热器的金属耗材量大，体积庞大而笨重。热力系统一般采用管壳式、蓄热式换热器回收低质热能。低温烟气在管壳式换热器中换热系数较低，管壳式换热器体积庞大，金属耗材多；蓄热式换热器泄露严重，仅适用于空气预热器等密封要求较低的换热器。
[0004]蒸汽是工业生产中最重要的载能物质之一，汽包式池沸腾蒸汽发生器和管内流动沸腾所需的壁面过热温度高(一般至少高于15°C )，当采用低温热能生产蒸汽时，蒸汽的参数受热能资源温度和传热温差的限制，低参数蒸汽可利用性较差。采用不同形式蒸发器，热能利用效率差距较大，效率较低时热能资源无法利用。而采用常规蒸发器缩小传热温差的方式是扩大受热面，增加了投资和资源消耗，降低了经济性；传统常规的蒸发器无法利用如60°C的低品质余热资源产生蒸汽。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，采用液膜式蒸发的工艺，大大降低工质液-汽蒸发相变换热的传热温差，在减少工质使用量的情况下生产高品位的蒸汽，用于提供动力、发电、制冷、供暖等方面。
[0006]本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，所述的利用低温热能的低温差有机工质蒸发器包括至少一组蒸发装置，所述蒸发装置包括蒸发器罐体、换热管管组、布液器、滤液器、主蒸汽管道、排液管，所述主蒸汽管道一端伸入蒸发器罐体内与滤液器连接，另一端在蒸发器罐体外部；所述换热管管组穿透蒸发器罐体侧壁，其一端伸入蒸发器罐体内，另一端在蒸发器罐体外部，或换热管管组两端均在蒸发器罐体外部，或两端均在蒸发器罐体内部；所述布液器设在换热管管组上方，其一端伸入蒸发器罐体内，蒸发器罐体底部与排液管连通。[0008]作为优选，所述蒸发器罐体上还设有压力表和温度计。
[0009]作为优选，所述蒸发器罐体上还设有与蒸发器罐体连通的液位计。
[0010]作为优选，所述蒸发器罐体底部还设有与排液管连通的集液槽。
[0011]作为优选，所述换热管管组为火管式换热管组或热管式换热管组。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]与汽包式蒸发器相比，可采用火管式或热管式锅炉，不仅可以利用低至60°C的低温余热，而且增强了余热载热体与受热面之间的换热系数，减少热阻和热损，提高热能利用率，同时减少受热面积，降低了造价。由于成膜机理不同，与竖管式液膜式蒸发器相比横管式液膜式式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05?0.45Ns/m2范围内)、热敏性较高的物料。本实用新型与其他蒸发器相比，具有较高的蒸发效率，较短的蒸发时间，较少的一次性投入和较好的运行稳定性，且工质循环流量可控，安全性能好。当采用热管元件时，可以通过调整热管的蒸发段和冷凝段的外表面积，实现单管传热功率的可控性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的火管式换热管管组蒸发器示意图；
[0016]图3为本实用新型的热管式换热管管组蒸发器示意图；
[0017]图4为本实用新型的热管式两相蒸发器示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实例对本实用新型作进一步描述:
[0019]如图1所示，本装置包括蒸发器罐体101、布液器102、换热管管组103、滤液器104、主蒸汽管道105、排液管106、压力表107、温度计108和液位计109。主蒸汽管道105一端伸入蒸发器罐体101内与滤液器104连接，另一端在蒸发器罐体101外部；换热管管组103穿透蒸发器罐体101侧壁，其一端伸入蒸发器罐体101内，另一端在蒸发器罐体101外部。布液器102设在换热管管组103上方,其一端伸入蒸发器罐体101内，蒸发器罐体101底部与排液管106连通。蒸发器罐体101底部还可设置集液槽，集液槽与排液管106连通。在蒸发器罐体101上方安装有压力表107和温度计108。蒸发器罐体101上还设有与蒸发器罐体连通的液位计109。连通式液位计可采用耐高温、高强度的玻璃或者玻璃钢制造。温度计108采用铠装热电偶，用于测量罐体内部的温度。换热管管组103水平排列于蒸发器内，可采用钢管结构。
[0020]换热管管组103内流通热载体，热载体流入换热管管组103并将热量传递至换热管内表面，热量由内表面传递至换热管的外表面。布液器102位于蒸发器罐体101内换热管管组103上方，流体由布液器102均匀布流至换热管管组103最上一排热管表面，流体逐排向下流并在所有换热管外表面形成均匀而稳定的液膜，液膜吸收管外壁传递的热量并部分蒸发成蒸汽，未蒸发的液体继续向下流动并滴落至下一排热管表面吸热部分蒸发，直至最后一排换热管，最终未蒸发的流体汇流到蒸发器罐体101底部的排液管106回流。
[0021]布液器102采用钢管或钢板槽均匀钻孔或者开缝隙槽道制造而成。布液器102的设计和安装应满足将输入的流体均匀布流至换热管管组103最上一排管子的能力，为了保证布液器102能均匀布流，可在出口加锯齿形圆环，利用液体表面张力促进其均匀分配。滤液器104设在主蒸汽管道105与蒸发器罐体101连接处，蒸发器罐体101中的蒸汽经滤液器104进入主蒸汽管道105，输送至蒸汽利用装置，利用后经冷凝处理可循环使用。
[0022]为提高换热效率，可在换热管载热体侧焊接肋片，扩大换热表面。也可加装带有扩展肋片的防腐蚀套管，或者在受腐蚀侧的表面用超音速电弧焊喷涂防磨料。由于工业烟气的温度随着生产工艺的不同有着很大的变化范围，钢管和热管种类多，需要根据所使用环境进行选型。本发明可以对温度低至60°C的烟气余热进行回收，在实际工程中必须按照烟气特征和安装环境进行换热管的设计、制造和安装。蒸发器罐体与换热管管组连接处有泄漏风险，连接部位需要使用钎焊进行封闭焊接或使用紧密螺栓进行连接，然后加装强度较大的密封板进行强化密封处理。蒸发器罐体为压力容器，内部装设蒸发管组、布液器、滤液器，需要较大的内部空间，其设计制造要满足国家标准以及机械部颁布的相应标准。滤液器的作用是滤掉蒸汽中悬浮的未蒸发小液滴，保证主蒸汽纯净，保证蒸汽用户动力设备的安全。一般可采用两级百叶窗或钢丝网滤液器即可保证绝大部分的未蒸发液滴被过滤。液位计采用连通式玻璃钢管或强度较高的玻璃管制成，用于观察蒸发器内流体的含量，保证蒸发器的安全和蒸发效率。
[0023]本实用新型的工作流程为:换热管管组将载热体送入蒸发器罐体，并通过管壁导热将载热体的热量传导至换热管外壁，布液器将流体均匀布流至换热管外表面，液膜吸收热量蒸发成蒸汽，含有雾滴的蒸汽经过滤液器过滤成干饱和蒸汽进入主蒸汽管被输送至蒸汽用户，未蒸发的流体经排液管排出蒸发器。
[0024]如图2所示，当采用火管式换热管管组时，换热管内表面需增加防磨防腐蚀措施，定时吹灰防止堵塞。完成换热后，烟气由换热管另一端排出。换热管管组103两端均在蒸发器罐体101外部。换热管管组采用火管式换热管管组时管内结构可采用光管、内螺纹管、扰流件等结构，内表面采取防磨防腐蚀处理。
[0025]如图3所示，换热管管组采用热管式换热管管组的示意图，换热管管组采用热管时，受热端采用肋片、肋管、弯管等结构增强换热，热管内流体需与热管金属及工作温度兼容。如图4所示为热管式两相蒸发器，本装置包括两组蒸发装置，即两个蒸发器罐体101固定在一起，换热管管组103两端均在蒸发器罐体101内。
[0026]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，其特征在于:所述的利用低温热能的低温差有机工质蒸发器包括至少一组蒸发装置，所述蒸发装置包括蒸发器罐体、换热管管组、布液器、滤液器、主蒸汽管道、排液管，所述主蒸汽管道一端伸入蒸发器罐体内与滤液器连接，另一端在蒸发器罐体外部；所述换热管管组穿透蒸发器罐体侧壁，其一端伸入蒸发器罐体内，另一端在蒸发器罐体外部，或换热管管组两端均在蒸发器罐体外部，或两端均在蒸发器罐体内部；所述布液器设在换热管管组上方，其一端伸入蒸发器罐体内，蒸发器罐体底部与排液管连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，其特征在于:所述蒸发器罐体上还设有压力表和温度计。
3.根据权利要求1所述的一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，其特征在于:所述蒸发器罐体上还设有与蒸发器罐体连通的液位计。
4.根据权利要求1所述的一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，其特征在于:所述蒸发器罐体底部还设有与排液管连通的集液槽。
5.根据权利要求1所述的一种利用低温热能的低温差有机工质蒸发器，其特征在于:所述换热管管组为火管式换热管组或热管式换热管组。
【文档编号】F22B1/16GK203586171SQ201320493248
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】王为术, 徐维晖, 闫广, 郭会军, 陈刚, 路统 申请人:华北水利水电大学