一种直接接触式沸腾换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种直接接触式沸腾换热器，属于能源与环境技术领域。
【背景技术】
[0002]能源是人类赖以生存和社会经济发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。目前，我国还处于高消耗、高增长、高污染粗放型扩张和外延为主的经济增长方式阶段，造成了巨大的能源浪费，能源利用效率仅为33%，和发达国家相比，落后20年，相差10个百分点。在工业领域我国余热资源总量十分丰富，工业用能中60-65%的能源都转化为余热资源，而我们国家的余热利用率只有30%。就余热利用现状来看，我国还有很大的利用空间。目前高温余热已有成熟技术加以利用，但是中低温余热利用还处于技术发展的阶段。中低温余热约占总余热量的40%左右，因此余热利用的重点在于中低温余热利用。
[0003]目前中低温余热利用的主要发展趋势是有机朗肯循环发电技术，它与传统发电系统的主要区别在于采用有机工质作为循环工质发电，有机朗肯循环发电系统可以在烟气温度200°C左右，水温在80°C左右实现有利用价值的发电，该系统具有很多优点，但不足之处是有机工质导热性能差的特性在很大程度上制约了 ORC系统效率的提高，因此提高ORC系统效率的关键在于提高传热性能。
[0004]换热器作为能源转化和利用的核心部件，是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，其换热效率的提高能够实现可观的工业节能量。提高换热器效率主要有增大传热面积和减小热阻两种方式，而直接接触式换热方式可同时实现二者的极致优化，因此本实用新型提供一种直接接触式沸腾换热器。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:本实用新型提供一种直接接触式沸腾换热器，用于解决传统板式换热器在同温差下效率低、单位换热量下耗电量高、换热时间长、投资和维护费用高的问题。
[0006]本实用新型技术方案是:一种直接接触式沸腾换热器，包括换热器罐体1、导热油2、气液分离器3、液位计4、有机工质入口 5、有机工质蒸汽出口 6、导热油入口 7、导热油出口8、喷头9、保温材料10 ;所述换热器罐体I外部包裹有保温材料10，换热器罐体I内部装有导热油2，导热油入口 7和导热油出口 8分别位于换热器罐体I的1/2高度处和换热器罐体I底部，且导热油入口 7和导热油出口 8在换热器罐体I的同一侧，换热器罐体I的另一侧设有液位计4和有机工质入口 5，工质管路从换热器罐体I下部的有机工质入口 5伸入所述直接接触式沸腾换热器内，工质管路上设有喷头9，换热器罐体I上方设有机工质蒸汽出口6，有机工质蒸汽出口 6上焊接有管道，管道的另一端再通过法兰与气液分离器3相连接。
[0007]所述换热器罐体I为圆柱体或长方体。
[0008]所述换热器罐体I内部装有导热油2的量为换热器罐体I高度的1/4-2/3高度。
[0009]所述喷头9的个数为一个或多个。
[0010]本实用新型的工作过程是:
[0011]本实用新型采用有机工质与导热油直接接触混合换热，在运行时，先将导热油2注入换热器罐体I内并保持有一定的液位高度，假如热源是锅炉，那么锅炉出口与换热器入口(也就是导热油入口 7)之间安装泵，在泵的作用下使导热油2在热源与换热器循环并加热到预定的温度，然后运行工质离心泵使有机工质通过喷头9射入到直接接触式沸腾换热器罐体中，有机工质和导热油2将在换热器罐体I内发生直接接触式换热并发生相变，有机工质蒸汽从罐体上方的有机工质蒸汽出口 6逸出，经过气液分离器3消除带液即可进入透平做功发电；
[0012]本实用新型提供的直接接触式沸腾换热器可应用于直接接触式沸腾换热发电系统中，直接接触式沸腾换热器接入一个有机朗肯循环系统和一个冷却水循环系统就可组成一个直接接触式沸腾换热发电系统。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]1、投资和维护费用少，直接接触式沸腾换热器作为一种新型高效的换热设备没有金属传热面，具有不易腐蚀、不易结垢的特点，且结构简单，投资省运行和维修费用低等优点，这是其他换热设备无法比拟的；
[0015]2、具有优良的换热性能，直接接触式换热实现增大传热面积和减小热阻两者的极致优化，使热源得到最大限度的转化利用，相比传统板式换热器可实现同温差下效率提高15%，单位换热量下的耗电量比板式换热器节省20%以上，换热时间减少10%?15%，能够实现低温压驱动下的高效换热，对于突破我国中低温工业余热资源回收发电的技术瓶颈具有重大的现实意义。
[0016]3、在换热过程中发生相变，有机工质在与导热油直接接触过程中发生相变来实现两相分离，同时产生大量小气泡，气液两相流动的剧烈扰动，其传热系数可比单相流大20?100倍；
[0017]4、运行过程中省电，工质在流动过程中需要克服阻力前进，阻力越大泵消耗的功越多，传统的换热器内部有很多细小的流道来增强换热，同时也使得阻力较大，而直接接触式沸腾换热器内部结构简单、阻力较小，运行过程中工质泵更加省电；
[0018]5、本直接接触式沸腾换热器取消了冷热介质间的传热壁面，传热过程与相变过程几乎同时发生。与传统的间壁式换热相比，不受换热面结垢和腐蚀的影响，能大大提高热泵等中低温热源转换系统中冷凝器和蒸发器的换热效率，减小换热器的换热温差，使中低温热源得到最大限度的转化利用。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型结构示意图；
[0020]图2是本实用新型系统示意图。
[0021]图1-2中各标号:1-换热器罐体，2-导热油，3-气液分离器，4-液位计，5-有机工质入口，6-有机工质蒸汽出口，7-导热油入口，8-导热油出口，9-喷头，10-保温材料，11-直接接触式沸腾换热器，12-透平或膨胀机，13-发电机，14-水冷冷凝器，15-循环水泵，16-机械通风冷却塔，17-工质储液罐，18-工质加压泵。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0023]实施例1:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，包括换热器罐体1、导热油2、气液分离器3、液位计4、有机工质入口 5、有机工质蒸汽出口 6、导热油入口 7、导热油出口8、喷头9、保温材料10 ;所述换热器罐体I外部包裹有保温材料10，换热器罐体I内部装有导热油2，导热油入口 7和导热油出口 8分别位于换热器罐体I的1/2高度处和换热器罐体I底部，且导热油入口 7和导热油出口 8在换热器罐体I的同一侧，换热器罐体I的另一侧设有液位计4和有机工质入口 5，工质管路从换热器罐体I下部的有机工质入口 5伸入所述直接接触式沸腾换热器内，工质管路上设有喷头9，换热器罐体I上方设有机工质蒸汽出口6，有机工质蒸汽出口 6上焊接有管道，管道的另一端再通过法兰与气液分离器3相连接。
[0024]实施例2:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例1结构相同，不同之处在于所述换热器罐体I为圆柱体。
[0025]实施例3:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例1结构相同，不同之处在于所述换热器罐体I为长方体。
[0026]实施例4:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例2结构相同，不同之处在于所述换热器罐体I内部装有导热油2的量为换热器罐体I高度的1/4-2/3 高度。
[0027]实施例5:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例3结构相同，不同之处在于所述换热器罐体I内部装有导热油2的量为换热器罐体I高度的1/4-2/3 高度。
[0028]实施例6:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例4结构相同，不同之处在于所述喷头9的个数为一个或多个。
[0029]实施例7:如图1-2所示，一种直接接触式沸腾换热器，本实施例与实施例5结构相同，不同之处在于所述喷头9的个数为一个或多个。
[0030]实施例8:如图1-2所示，一种