以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器及运行方法与流程

本发明属于工业蒸发换热系统设备，涉及一种以低熔点液态合金为换热工质的立式螺旋管蒸发器及运行方法。

背景技术：

1、钢铁厂高炉炼铁排出的熔融熔渣温度可达1500℃，是高品位热能资源，含热量高。每年本行业的高炉渣的产量巨大，这些高炉熔渣传统的处理方式几乎都是采用水淬工艺，该工艺方法不但不能回收高炉渣中的高温热能，而且造成了水资源的浪费，同时对环境和土壤也会造成一定污染。从上世纪70年代后期开始，一些本领域研究人员开始广泛关注和大力开发干法粒化高炉熔渣技术，经过不断研究努力，其中采用高速旋转的转盘将置入高炉渣离散成渣的方法成为主流，这种方法称为离心粒化法。离心粒化法基本原理是通过离心力的作用使高炉熔渣从转盘边缘被抛离出去，从而将高炉熔渣机械粒化。90年代后期开始，所述方法在钢铁厂商和相关研究科研院所机构实验室都做了大量试验，有些厂家还做了中试试验，但都没能向工业化生产推广。炼铁、炼钢等的冶金行业，能源消耗巨大钢铁行业液态熔渣产生量极高，且每吨熔渣含有显热相当于60kg标准煤，热回收意义极大。对于液态熔渣显热回收技术，目前还没有成熟高效回收方式，大量显热能量白白耗散，节能减排潜力十分巨大，如何高效地从高温熔渣中换出热量来，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种以低熔点液态合金为换热工质的立式螺旋管蒸发器及运行方法，通过设计以低熔点铟铋锡液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，解决了从高温熔渣中高效的换出热量。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，包括，下封头、筒体、上封头和换热管束；

4、所述下封头和上封头分别设置在筒体的两端；

5、所述筒体上布置有工质进口管；所述下封头上布置有工质出口管；换热管束的两端分别与工质进口管和工质出口管连接；所述筒体与下封头之间焊接连接，所述筒体与上封头之间通过法兰连接；所述螺旋管蒸发器的换热工质采用低熔点铟铋锡液态合金；所述换热管束包括外圈换热管束、中圈换热管束和内圈换热管束；所述外圈换热管束、中圈换热管束和内圈换热管束均设置在筒体的内部。

6、优选的，所述筒体的内部设有内筒、中筒和外筒，所述内筒、中筒和外筒上均设置有过水孔。

7、优选的，所述外圈换热管束通过卡箍固定在外筒上，所述中圈换热管束通过卡箍固定在中筒上，所述内圈换热管束通过卡箍固定在内筒上。

8、优选的，所述筒体的外侧壁上还设置有液位计。

9、优选的，所述上封头上设置和放散阀。有压力表、温度表，安全阀，蒸汽出口管

10、优选的，所述下封头上设置有蒸汽加热管进口、排污口管和进水口管。

11、优选的，还包括支撑腿，所述支撑腿安装在筒体的底部。

12、优选的，所述上封头上设置有吊耳。

13、优选的，所述筒体内的底部设置用于支撑换热管束的支架。

14、一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器的运行方法，包括，铟铋锡液态合金从工质进口管进入到蒸发器内的换热管束中，经过换热后成为低温的铟铋锡液态合金，通过下封头的底部流出；除氧水进入蒸发器内进行换热，除氧水吸热后产生饱和蒸汽用于工业生产或发电。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

16、本发明提供一种以低熔点液态合金为换热工质的立式螺旋管蒸发器，本发明采用的换热单元由铟铋锡液态合金入口管道和出口管道组成，换热管束采用螺旋双盘管结构，分成三圈螺旋管束，且三圈螺旋管束各自采用不同盘间距，使铟铋锡液态合金形成自上而下换热路径，不同螺旋管束管内流动均匀，流速变化不大，保证了铟铋锡液态合金在管程中流动的均匀性，使得除氧水或锅炉水和铟铋锡液态合金之间可以充分换热。采用铟铋锡液态合金作为换热工质，铟铋锡液态合金导热系数高，其运动粘性比较小，替代传统换热工质水，不仅节省了水源，而且其铟铋锡液态合金换热能力更高，传热速率更快，具有明显的换热效率。本发明提出的运行方法采用的铟铋锡液态合金具有较高的沸点，在100℃～1000℃内都不会发生相变，因此在系统换热过程中可以一直保持液态，不会因相变而产生系统压力过高的问题，降低了换热管的承压，除氧水或锅炉水吸收热量产生饱和蒸汽平稳，蒸汽输出连续，可满足用户要求的蒸汽压力，无需再增加汽包或者蒸汽蓄热器。

17、进一步，所述铟铋锡液态合金传热介质为高效换热介质，换热能力强，换热效率高，而且换热均匀。

18、进一步，所述换热管束采用螺旋型盘管束，换热效率高，换热均匀。螺旋换热管束作为铟铋锡液态合金的进口和出口，盛装铟铋锡液态合金。换热管束采用不锈钢材质并在管内部涂敷耐高温的防腐材料，设计成本低，具有较高的经济效益。

19、进一步，低熔点液态合金以铟铋锡为基材，铟铋锡液态合金具有优异的物理性能、较高的导热系数、熔点低、沸点高、运动粘度小等优点，实践使用表明铟铋锡液态合金具有非常好的流动换热能力，广泛应用于石油化工行业、冶金行业等工业余热回收领域，尤其是在高温熔融渣余热回收技术领域。

技术特征：

1.一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，包括，下封头(10)、筒体(11)、上封头(17)和换热管束；

2.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述筒体(11)的内部设有内筒(12)、中筒(13)和外筒(14)，所述内筒(12)、中筒(13)和外筒(14)上均设置有过水孔(22)。

3.根据权利要求2所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述外圈换热管束(2)通过卡箍固定在外筒(14)上，所述中圈换热管束(3)通过卡箍固定在中筒(13)上，所述内圈换热管束(4)通过卡箍固定在内筒(12)上。

4.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述筒体(11)的外侧壁上还设置有液位计(15)。

5.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述上封头(17)上设置有压力表、温度表，安全阀(19)，蒸汽出口管(20)和放散阀(21)。

6.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述下封头(10)上设置有蒸汽加热管进口(6)、排污口管(7)和进水口管(8)。

7.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，还包括支撑腿(9)，所述支撑腿(9)安装在筒体(11)的底部。

8.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述上封头(17)上设置有吊耳(18)。

9.根据权利要求1所述的一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器，其特征在于，所述筒体(11)内的底部设置用于支撑换热管束的支架。

10.一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器的运行方法，基于权利要求1-9任一项所述的螺旋管蒸发器，其特征在于，包括，

技术总结
本发明公开了一种以低熔点液态合金为换热工质的螺旋管蒸发器及运行方法，包括，换热管束的两端分别与工质进口管和工质出口管连接；螺旋管蒸发器的换热工质采用低熔点铟铋锡液态合金；换热管束包括外圈换热管束、中圈换热管束和内圈换热管束；本发明采用的换热单元由铟铋锡液态合金入口管道和出口管道组成，换热管束采用螺旋双盘管结构，分成三圈螺旋管束，且三圈螺旋管束各自采用不同盘间距，使铟铋锡液态合金形成自上而下换热路径，不同螺旋管束管内流动均匀，流速变化不大，保证了铟铋锡液态合金在管程中流动的均匀性，使得除氧水或锅炉水和铟铋锡液态合金之间可以充分换热。

技术研发人员：陈力群,陈学西,段飞
受保护的技术使用者：陕西驭腾能源环保科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12