专利名称：一种用于水膜蒸发式冷凝器的水箱及水膜蒸发式冷凝器的制作方法
技术领域：
本发明属于换热器领域，具体涉及一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，以及包括该水箱的水膜蒸发式冷凝器。
背景技术：
炼油厂塔顶油气需要冷凝，目前使用较多的冷凝器是干空冷式冷凝器或水冷式冷凝器，水膜蒸发式冷凝器的使用也逐渐多了起来。水膜蒸发式冷凝器上方排出的空气携带着较多的水汽，所以水膜蒸发式冷凝器的正上方一般不宜再安放其它设备。由于这个特点，水膜蒸发式冷凝器有时安装在房顶或其 它装置的上方。水膜蒸发式冷凝器管束一般长9m，宽3m，水膜蒸发式冷凝器金属重量一般超过20吨。在水膜蒸发式冷凝器中，从喷淋装置中出来的冷却水喷淋到换热管束上，在管外形成水膜，并受重力作用落到管束下方的水箱里，水泵从水箱里抽吸冷却水送到喷淋装置再次喷淋，如此循环往复。常规的水膜蒸发式冷凝器的水箱一般为矩形立方体，水深一般O. 6m左右，所以水箱中水的体积为16. 2m3(9mX3mX0. 6m)，重量约为16吨。若10台水膜蒸发式冷凝器并联，则水的重量约160吨。若水膜蒸发式冷凝器放到房顶或钢构平台上，则要根据水膜蒸发式冷凝器的总重核算厂房或钢构平台的承重能力，当原有厂房或钢构平台承重能力不足时，还需另外加固。为避免水膜蒸发式冷凝器中的钙镁离子结垢，会采用除盐水作为水膜蒸发式冷凝器的冷却水，除盐水的成本比自来水高得多。当水膜蒸发式冷凝器启用时，水箱需要先装满除盐水；当水膜蒸发式冷凝器停止使用时，水箱中的除盐水因为已与大气环境接触，受到一定的污染，故不再回收，造成一定的浪费。
发明内容
本发明的目的之一是，提出一种用于水膜蒸发式冷凝器中的复合型水箱，该水箱的底面呈倾斜式结构，可减少冷却水的充注量和停止运行后水的浪费，并减轻水膜蒸发式冷凝器的运行重量，减少厂房或钢构平台的建造或加固费用。实现本发明目的的用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，包括水盘，其周边设置有围板，用于盛接蒸发管束上落下的冷却水；水斗,其入口设置在水盘底面上；其特征在于，所述水盘底面呈倾斜状，所述水斗入口设置在该倾斜底面的最低处，流入水盘中的冷却水通过该倾斜底面流动汇聚到水斗入口，进而流入所述水斗中；并且，所述水盘的倾斜底面下方设置有多个支撑立柱，用于支撑水箱。作为本发明的改进，所述的水斗底面呈倒锥状，中心的锥点处开有排污口，并与排污管连通。作为本发明的改进，所述的斗体侧面下部与泵的入口管连通，水斗中的水通过该入口管被泵抽出。作为本发明的改进，水斗中设置有滤板或滤网，以对将进入泵入口管中的水进行过滤。作为本发明的改进，水斗侧面上部装设有补水管，以补偿水斗中蒸发和排污的水量。本发明的目的之二是，提供一种水膜蒸发式冷凝器，其包括从上到下依次布置的风机、喷淋装置、水膜蒸发管束和上述水箱；来自周围环境的空气在风机作用下从管束底部 穿过管束向上流动；与此同时，喷淋装置中的冷却水喷淋到水膜蒸发管束上向下流动；冷却水在管外壁表面形成水膜，水膜吸收管内热量，温度升高，向膜外空气传热，且水膜中有一部分水会蒸发进入膜外空气，随风向上，排出冷凝器；管内的可凝气向管外放热并冷凝成液体；管束上的冷却水受重力作用落入所述水箱的水盘，再汇聚到所述水箱的水斗，该水斗中的水经泵送上喷淋装置，再次喷淋，如此这般连续不断，构成冷却水的循环。相对于常规的矩形立方体水箱，本发明的复合型水箱的水盘较浅，水盘所需的围板面积大大减少，这样可以减轻水膜蒸发式冷凝器本体的金属重量，节省水箱材料费用和防腐涂料等费用。另外，由于水膜蒸发式冷凝器本体金属重量和运行水重量的减轻，厂房或钢构平台的荷重可以明显减少，厂房或钢构平台的横梁、立柱和基础等材料费用及施工费用就可明显减少。
图I是采用复合型水箱的水膜蒸发式冷凝器示意图。图2是复合型水箱示意图。图3是水斗内外示意图。图中，I管长方向倾斜水盘，2管束宽度方向倾斜水盘，3水斗，4围板，5立柱，6滤板，7排污管，8排污阀，9补水管，10补水阀，11泵。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。但本发明不限于实施例，本领域技术人员对本发明做某些非本质性的修改而形成的技术方案，均在本发明保护范围内。本实施例中的用于水膜蒸发式冷凝器中的复合型水箱，包括水盘，该水盘的周边设置有围板4，冷凝器中喷到管束上的冷却水向下落入水盘。特别是，水盘底面呈倾斜状，盛接的冷却水可以通过该底面流动并汇聚。另外，在水盘底面上设置有水斗3,该水斗3包括水斗入口和斗体。其中，水斗入口设置在水盘最低处，水盘盛接并汇聚的冷却水通过该入口流入斗体；水盘的倾斜底面可以优选由两部分斜面组成，如沿管长方向倾斜的水盘I和沿蒸发管束宽度方向倾斜的水盘2—起组成倾斜底面，那么底面的最低处可以在底面中的一角，当然，倾斜底面也可以为其它形状，如圆锥形、棱锥形或者其它倾斜斜面形状，因此其中的水斗3入口位置也可以相应位于底面的角落、中部或其他部位，只要保证位于最低处，使水盘内的水可以最后汇聚流入水斗即可。
水盘的倾斜底面下方设置有多个支撑立柱5，用于支撑水箱，支柱高度根据底面的倾斜程度递减，即倾斜面越低处的支柱高度越矮，最好是使得整体上各支柱的底面与水斗底面处于同一水平面。水斗3的底面优选呈倒锥状，锥顶处开有排污口，并与排污管7连通，排污管引出水箱后在操作方便处装设排污阀8。水斗3斗体侧面下部与泵11的泵入口管连通，水斗3中的水通过该入口管被泵11抽出。水斗3中设置有滤板或滤网6，以对将进入泵11入口管中的水进行过滤。滤板或滤网的面积要大一些，以减小泵的吸入阻力。水斗3侧面上部装设有补水管9，以补偿冷却水喷淋循环过程中蒸发的水量和排污量等，补水管9上可设有补水阀10。复合型水箱中，管长方向的倾斜水盘和管束宽度方向的倾斜水盘要分别下料。装 配时，两个倾斜水盘采用对接焊，两个倾斜水盘与水斗采用角接焊。本实施例中的蒸发冷凝器，包括从上至下依次布置的风机、喷淋装置、水膜蒸发管束和上述水箱。来自周围环境的空气在风机作用下从管束底部穿过管束向上流动；与此同时，喷淋装置中的冷却水喷淋到水膜蒸发管束上向下流动；冷却水在管外壁表面形成水膜，水膜吸收管内热量，温度升高，向膜外空气传热，且水膜中有一部分水会蒸发进入膜外空气，随风向上，排出冷凝器；管内的可凝气向管外放热并冷凝成液体；管束上落下的冷却水落入所述水箱的水盘，再汇聚到所述水箱的水斗，该水斗中的水经泵送上喷淋装置，再次喷淋，如此这般连续不断，构成冷却水的循环。本实施例中的复合型水箱的受水面优选仍为矩形。例如可设矩形面积的水箱四边正对着东南西北方向，东西方向长9m，南北方向宽3m，水箱总高lm。水箱四边围板的上沿处于同一水平面。西边围板高50mm。北边围板的西端高50mm,东端高100mm。南边围板的西端高50mm,东端高200mm。东边围板的北端高100mm,南端高200mm。在水盘的最高点，要保证不低于20mm的水位。管长方向倾斜水盘I西高东低的倾角约为1°，管束宽度方向倾斜水盘2北高南低的倾角约为I. 5°。这样,落入水盘中的冷却水会汇聚到东南角的水斗中。为防止喷淋水落到水箱水面上溅出，本实施例中优选采用仰角15°、叶片节距120mm的百叶窗，水箱外面装设宽度200mm的接水槽。也可在水面上铺装不锈钢丝网或塑料格栅来防止喷淋水溅出。水斗3体积的确定要考虑运行时水泵的容积和喷淋管路的容积，要考虑喷淋下落空间中水的体积，还要考虑水斗3中水位应明显高于泵的吸入口。本实施例中，水斗3位于东南角，水斗内高800mm,水斗长宽各Im,水斗面积lm2。算得水盘面积约26m2,平均水深约100mm。水的总体积3. 3m3,水的重量约3. 3吨，仅为原来矩形立方体水箱中水重的20%，大大减小了运行时水的重量，也大大减少了停止运行时水的浪费。水斗3中的泵入口管处，装设不锈钢滤板6 (优选5目的滤板)。水斗底面略呈四棱锥状，中间略低，装设φ 89X3的排污管7。排污管引出水箱后在操作方便处配装合适口径的的阀门8，手动控制阀门开度即可。水斗顶部附近装设φ 57X2.5的补水管9，并配装合适口径的的阀门10，手动调节补水阀开度以调节补水量的大小。在水斗侧面水深400mm处，开孔DN150，配装法兰，接通泵11的入口。
水箱围板和底板选用I. 5mm厚的Q235A碳钢板，除锈清洁后，涂覆三遍浙青漆，再
涂覆一遍面漆。
权利要求
1.一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，包括 水盘，其周边设置有围板(4)，用于盛接冷凝器蒸发管束上落下的冷却水； 水斗(3 )，其入口设置在水盘底面上，该入口沿水盘底面向下凹陷，形成斗体； 其特征在于，所述水盘底面呈倾斜状，所述水斗(3)入口设置在该倾斜底面的最低处，流入水盘中的冷却水通过该倾斜底面流动汇聚到水斗(3)入口，进而流入所述水斗中； 并且，所述水盘的倾斜底面下方设置有多个支撑立柱(5)，用于支撑水盘。
2.根据权利要求I所述的一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，其特征在于，所述的水斗(3)底面呈倒锥状，中心的锥点处开有排污口，并与排污管(7)连通。
3.根据权利要求I或2所述的一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，其特征在于，所述的斗体侧面下部与一水泵(11)的入口管连通，水斗中的水通过该入口管被水泵(11)抽出。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，其特征在于，所述水斗(3)中设置有滤板或滤网(6)，以对将进入水泵入口管中的水进行过滤。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，其特征在于，所述水斗(3)侧面上部装设有补水管(9)，以补偿水斗(3)中因蒸发和排污排出的水量。
6.一种水膜蒸发式冷凝器，其包括上述权利要求1-5之一所述的水箱。
7.一种水膜蒸发式冷凝器，其包括从上到下依次布置的风机、喷淋装置、水膜蒸发管束和权利要求1-5之一所述的水箱，其特征在于，所述风机用于在蒸发管束周围形成向上气流，所述喷淋装置中的冷却水喷淋到水膜蒸发管束上并向下流动，以对所述管束进行冷却，冷却后的冷却水落入管束下方的所述水箱的水盘中，并汇聚流入到所述水斗(3)中，该水斗(3)中的水经水泵(11)送上所述喷淋装置，作为冷却水再次循环利用。
全文摘要
本发明公开了一种用于水膜蒸发式冷凝器中的水箱，包括水盘，其周边设置有围板，用于盛接蒸发管束上落下的冷却水；水斗，其入口设置在水盘底面上，入口沿水盘底面向下凹陷，形成斗体；水盘底面呈倾斜状，水斗入口设置在该倾斜底面的最低处，流入水盘中的冷却水通过倾斜底面流动汇聚到水斗入口，进而流入水斗中；并且，水盘的倾斜底面下方设置有多个支撑立柱，用于支撑水盘。本发明还公开了一种包括上述水箱的水膜蒸发式冷凝器。本发明的水箱所需的围板面积大大减少，可以减轻水膜蒸发式冷凝器本体的金属重量，节省水箱材料费用和防腐涂料等费用。另外，由于水膜蒸发式冷凝器本体金属重量和运行水重量的减轻，厂房或钢构平台的荷重可以明显减少。
文档编号F28B1/02GK102954703SQ20121046645
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者陈良才, 朱晓明, 冯志力, 杨锋, 刘百强, 杨帆, 贾长青 申请人:中国石油化工股份有限公司, 华中科技大学