一种低压下盘管式闪蒸装置及闪蒸方法

摘要

本发明提供了一种低压下盘管式闪蒸装置及闪蒸方法，所述闪蒸装置包括密封的闪蒸箱体，所述闪蒸箱体内设有由多层盘管组成的热水通道，所述多层盘管穿出闪蒸箱体右侧壁设有热水进水口，所述多层盘管穿出闪蒸箱体左侧壁设有热水出水口；闪蒸箱体上端还设有冷水进水口和蒸汽出口，闪蒸箱体下端设有饱和水出水口；所述箱体内还设有冷水喷头，冷水喷头与冷水进水口通过冷水进水管道连通。本发明可以更好的控制冷热水的进水量及蒸汽的出汽量，最大限度的增加换热介质的接触面积，最大程度的利用高炉冲渣水的热量。解决了现有高炉冲渣水不能充分利用、资源浪费的问题。

权利要求

1.一种低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：它包括密封的闪蒸箱体，所述闪蒸箱体内设有由多层盘管组成的热水通道，所述多层盘管穿出闪蒸箱体右侧壁设有热水进水口，所述多层盘管穿出闪蒸箱体左侧壁设有热水出水口；所述闪蒸箱体上端偏左的位置设有冷水进水口，闪蒸箱体下端偏左位置设有饱和水出水口；所述箱体内还设有冷水喷头，冷水喷头与冷水进水口通过冷水进水管道连通，所述闪蒸箱体上端偏右位置设有蒸汽出口；所述蒸汽出口处设有抽气装置，所述热水进水口、热水出水口、冷水进水口、饱和水出水口和蒸汽出口处均设有控制开合的阀门。

2.根据权利要求1所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述闪蒸箱体内在蒸汽出口处设有蒸汽过滤网。

3.根据权利要求1所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述盘管进出口的方向与水平面呈5°倾斜角。

4.根据权利要求3所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述箱体内设有3个冷水喷头，3个喷头的出水口直径从左到右依次递增，靠近右侧壁的喷头直径最大，靠近左侧壁的喷头直径最小。

5.根据权利要求2所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述盘管通过固定支架固定在箱体内，所述蒸汽过滤网通过焊接方式与箱体顶部相连接，所述冷水进水管道通过支架与箱体相连接。

6.根据权利要求1所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述闪蒸箱体为卧式立方体结构。

7.根据权利要求1所述的低压下盘管式闪蒸装置，其特征在于：所述闪蒸装置还设有控制器，在闪蒸箱体内前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的居中位置均设有压力传感器，所述闪蒸箱体底部还设有检测液位的液位计，所述热水出水口、热水进水口、冷水进水口、饱和冷水出水口和蒸汽出口均设有检测器，所述压力传感器、检测器和阀门均与控制器连接。

8.利用权利要求1-7任一项所述的闪蒸装置的闪蒸方法，其特征在于它包括以下步骤：

（1）开始前整个装置所有阀门均处于关闭状态，开始工作时，首先打开蒸汽出口处的阀门，使用抽气装置将箱体内抽成压强为0.02-0.05MPa的低压环境，此时蒸汽出口处的阀门立即关闭；

（2）然后热水进水口处的阀门打开，换热前的热水由热水进水口进入盘管，换热后的热水流经盘管后从热水出水口处流出；

（3）然后冷水进水口处的阀门打开，换热前的冷水由冷水进水口进入流经冷水喷头洒落到盘管上，冷水与热水通过盘管换热，换热后的冷水在所述压强的环境下闪蒸成蒸汽，所述蒸汽经过滤后从蒸汽出口抽出；在抽取蒸汽的过程中箱体内压强再次达到步骤（1）中所述压强条件时，蒸汽出口处阀门立即关闭，闪蒸过程中产生的不能闪蒸的饱和水达到饱和水液位时，从饱和水出水口处的阀门抽出；

在抽取蒸汽的过程中冷水与热水持续不断流入，箱体内的压力跟随变化，换热后的冷水闪蒸成蒸汽，换热后的热水再经过冷凝用作再循环的冷水，循环往复直至完成闪蒸过程。

9.根据权利要求8所述的闪蒸方法，其特征在于：所述步骤（1）中压强为0.031MPa。

10.根据权利要求8所述的闪蒸方法，其特征在于：所述步骤（2）中换热前的热水温度为

80℃，换热后的热水温度为70℃；步骤（3）中换热前的冷水温度为65℃，换热后的冷水温度为75℃。

说明书

一种低压下盘管式闪蒸装置及闪蒸方法

技术领域

[0001] 本发明属于蒸发器技术领域，尤其涉及一种低压下盘管式闪蒸装置及闪蒸方法。

背景技术

[0002] 炼铁生产过程中，焦炭在高炉内部燃烧，将铁矿石融化并产生还原反应，产生1450℃左右的铁水和高炉渣。高炉渣和铁水经分离后，铁水进入炼钢的下一个生产流程；高炉渣是主要的副产品，需要从高炉流出，其包含的能量相当大。目前，高炉每炼出1t生铁约产生0.05t炉渣，排出的温度在1450℃左右。1t高炉渣约含1700MJ的热量，相当于0.058t标准煤的发热值。仅2012年中国的粗钢总产量约为7.28亿吨，这些高炉渣如果不加以资源化处理，日积月累，造成资源极大浪费，污染环境等一系列严重问题。因此，高炉渣资源化既可以变废为宝、又可以减少环境的污染，从而达到经济效益和社会效益双赢的局面。

[0003] 目前，高炉渣处理工艺一般有湿法和干法两种，干法处理工艺主要包括风淬法工艺、双冷却转筒粒化工艺、机械粒化法工艺等。湿法处理工艺又称水淬工艺。其主要处理工艺有：底虑法、因巴法、拉萨法等，钢铁公司利用湿法处理高炉渣的比较多。水淬法消耗的水量虽然大，经过水淬产生的80℃的热水经过适当处理可产生蒸汽加以利用。此类方法在高炉冲渣水利用及热能的回收技术过程中要求合理的控制水的进出温度及闪蒸箱的结构形式和合理的尺寸。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种低压下盘管式闪蒸装置及闪蒸方法，所述装置针对高炉冲渣水所含有的热量交换后进行闪蒸，采用本发明所述装置可以避免热量的流失，经过冷热水间的换热可以大大提高高炉冲渣水的利用率，充分利用高炉渣内含的巨大能量。

[0005] 为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

[0006] 一种低压下盘管式闪蒸装置，它包括密封的闪蒸箱体，所述闪蒸箱体内设有由多层盘管组成的热水通道，所述多层盘管穿出闪蒸箱体右侧壁设有热水进水口，所述多层盘管穿出闪蒸箱体左侧壁设有热水出水口；所述闪蒸箱体上端偏左的位置设有冷水进水口，闪蒸箱体下端偏左位置设有饱和水出水口；所述箱体内还设有冷水喷头，冷水喷头与冷水进水口通过冷水进水管道连通，所述闪蒸箱体上端偏右位置设有蒸汽出口；所述蒸汽出口处设有抽气装置，所述热水进水口、热水出水口、冷水进水口、饱和水出水口和蒸汽出口处均设有控制开合的阀门。

[0007] 本发明还提供了利用所述的闪蒸装置的闪蒸方法，它包括以下步骤：

[0008] （1）开始前整个装置所有阀门均处于关闭状态，开始工作时，首先打开蒸汽出口处的阀门，使用抽气装置将箱体内抽成压强为0.02-0.05MPa的低压环境，此时蒸汽出口处的阀门立即关闭；

[0009] （2）然后热水进水口处的阀门打开，换热前的热水由热水进水口进入盘管，换热后的热水流经盘管后从热水出水口处流出；

[0010] （3）然后冷水进水口处的阀门打开，换热前的冷水由冷水进水口进入流经冷水喷头洒落到盘管上，冷水与热水通过盘管换热，换热后的冷水在所述压强的环境下闪蒸成蒸汽，所述蒸汽经过滤后从蒸汽出口抽出；在抽取蒸汽的过程中箱体内压强再次达到步骤（1）中所述压强条件时，蒸汽出口处阀门立即关闭，闪蒸过程中产生的不能闪蒸的饱和水达到饱和水液位时，从饱和水出水口处的阀门抽出；

[0011] 在抽取蒸汽的过程中冷水与热水持续不断流入，箱体内的压力跟随变化，换热后的冷水闪蒸成蒸汽，换热后的热水再经过冷凝用作再循环的冷水，循环往复直至完成闪蒸过程。

[0012] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

[0013] 1、本发明针对高炉冲渣水和蒸汽的特性，采用内设盘管的闪蒸装置，实现冷热水间的高效换热，最大限度的利用高炉冲渣水资源。

[0014] 2、本发明所述蒸汽出口与抽真空口为同一出口，闪蒸前此出口作为抽真空口，当闪蒸箱体内达到一定的低压时，此时箱体内即为真空状态，此后不再需要抽取真空，因此闪蒸过程中此出口作为蒸汽出口。闪蒸过程中箱体内产生蒸汽量的变化导致箱体内压力的变化。

[0015] 3、本发明所述的冷水经喷头喷淋到盘管上，冷水依次从小直径的喷头喷下，冷水与所述的盘管接触换热，热水进水口侧喷出的水量较大，随着热水的不断流动，盘管内热水的温度将会逐渐降低。在热水的出水口侧喷出的冷水量较少，避免了普通闪蒸箱内换热温度不均匀的情况。

[0016] 4、本发明还通过压力传感器实时检测闪蒸箱内的压力，并通过传递控制器信号来实时控制蒸汽出口（抽真空口）处自动阀门的开关，更好的控制蒸汽的闪蒸量及蒸汽出口的温度，达到冷水与热水充分进行换热并能最大程度产生蒸汽量的效果。

[0017] 5、所述闪蒸箱内冷热水的流量采用变频控制，从而调整冷热水在盘管表面的换热时间，来控制蒸汽的闪蒸量及温度，增加闪蒸效果。

[0018] 本发明所述装置从根本上改变了高炉冲渣水不能合理利用的现状，也是对炼铁生产技术的一项重点革新，可显著提高社会效益、经济效益和环境效益，且具有极为广阔的市场前景。

[0019] 结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

[0020] 图1为本发明所述闪蒸装置的结构示意图。

[0021] 其中：1、集成检测器；2、带有电机的水泵；3、热水进水口；4、自动阀门 ；5、过滤网 ；6、蒸汽出口 ；7、盘管 ；8、闪蒸箱体 ；9、饱和水出水口 ；10、冷水喷头 ；11、冷水进水口；12、热水出水口；13、抽真空口； 14、压力传感器；15、液位计。

具体实施方式

[0022] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0023] 实施例1

[0024] 参照图1所示，本发明所述低压下盘管式闪蒸装置是利用盘管内热源（80℃高炉冲渣水）与喷头洒下的冷水进行热量交换，换热后的冷水在预先抽成低压的闪蒸箱体内进行闪蒸。本发明所述闪蒸装置包括密封的闪蒸箱体8，所述闪蒸箱体为卧式立方体结构。所述闪蒸箱体8内设有由多层盘管7组成的热水通道，所述多层盘管穿出闪蒸箱体右侧壁下端设有热水进水口3，所述多层盘管穿出闪蒸箱体左侧壁上端设有热水出水口12。本实施例中所述热水进水口为80℃高炉冲渣水进口，所述热水出水口为经盘管换热后的70℃热水出水口。

[0025] 所述闪蒸箱体上端偏左位置处设有冷水进水口11（65℃冷水进口），闪蒸箱体下端偏左的位置设有饱和水出水口9；所述箱体内还设有冷水喷头10，冷水喷头与冷水进水口11通过冷水进水管道连通，所述闪蒸箱体上端靠右侧的位置还设有蒸汽出口6（也是抽真空口13），蒸汽出口与抽真空口为同一出口，所述蒸汽出口处设有抽气装置。

[0026] 所述闪蒸箱体内在蒸汽出口处设有蒸汽过滤网5。所述盘管7直径为8mm，在所述箱体内层状排列，盘管的进出口方向与水平面成5°倾斜角分布。所述盘管材质为00Cr19Ni10，或者采用性能更为优越的材料。

[0027] 所述箱体内设有3个冷水喷头，3个喷头出口直径从左到右依次递增，靠近右侧壁的喷头直径最大，靠近左侧壁的喷头直径最小。本实施例中相邻喷头直径相差1.5mm，右侧的喷头直径最大为5mm，左侧的喷头直径最小为2mm。

[0028] 所述盘管通过固定支架固定在箱体内，所述过滤网通过焊接方式与箱体顶部相连接，所述冷水进水管道通过支架与箱体相连接。

[0029] 本发明所述闪蒸装置可以通过机械人力控制阀门开合，也可以通过控制器来控制，所述闪蒸装置还可以设有控制器，在闪蒸箱体内前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的居中位置均设有压力传感器14，所述闪蒸箱体底部还设有检测液位的液位计15。

[0030] 所述热水出水口12处设有检测器1、和自动阀门4，所述热水进水口3处设有检测器1、带有电机的水泵2及自动阀门4。所述蒸汽出口6处设有检测器1、自动阀门4及抽气装置，所述冷水进水口11处设有检测器1、带有电机的水泵2和自动阀门4，所述饱和冷水出水口9处设有检测器1、带有电机的水泵2和自动阀门4。所述检测器为集成的包括带有温度检测器、压力检测器、流量检测器功能的集成检测器1。所述压力传感器、温度检测器、压力检测器、流量检测器、自动阀门和电机均与控制器连接，传感器和检测器将检测到的信号传递给控制器，控制器从而将检测的数据进行比较从而控制各自动阀门的关闭，通过各个不同信号的传输来实现自动控制箱体各进出口的关闭。所述温度检测器均为实时检测温度的热电偶检测器。

[0031] 使用所述低压下盘管式闪蒸装置的闪蒸方法包括以下步骤：

[0032] （1）整个装置开始工作前，装置中所有进出口阀门均处于关闭状态。开始工作时，首先打开抽真空口13（即蒸汽出口6）处自动阀门4，利用抽真空机组通过抽真空口将箱体内抽成压强为0.031MPa的低压环境，此时压力传感器将箱体内已经抽成压强为0.031MPa的低压环境信号分别传输给抽真空口及热水进水口和热水出水口的自动阀门，当真空机组将箱体内的压强抽气达到所需要的真空度后，抽真空口处的自动阀门将立即关闭。

[0033] （2）然后热水进口处的自动阀门接收到有80℃热水即将流入和压强为0.031MPa的低压环境信号时，热水进口处3的自动阀门4将会自动打开，80℃热水由热水进水口3进入盘管7，换热后的热水将从热水出口12处流出。

[0034] （3）当冷水入口11处接收到有65℃冷水即将流入和热水流出口已经有热水流出的信号时，冷水进水口11处的自动阀门4将自动打开，此时65℃冷水由冷水进水口11进入流经冷水喷头10洒落到盘管7上，此时盘管内流热水，盘管外喷洒冷水，冷水与热水通过换热介质盘管换热，冷热水换热后，喷洒在盘管上的冷水温度由原来的65℃上升到75℃，在压强为0.031MPa的真空环境下，换热后温度达到75℃冷水闪蒸成一定量的蒸汽，闪蒸出来的蒸汽经过蒸汽过滤网5过滤后，通过抽真空机组将蒸汽从蒸汽出口抽出以供它用，当真空机组在抽取蒸汽的过程中箱体内压强再次达到0.031MPa时，抽真空机组停止工作，蒸汽出口处的阀门自动关闭。

[0035] 在真空机组抽取蒸汽的过程中，冷水与热水持续不断流入，箱体内的压力会不断地发生变化，此时会不断地有换热后的冷水闪蒸成蒸汽。80℃热水换热后变成70℃热水，换热后的热水经过冷却塔冷凝到65℃用作再循环用的冷水，闪蒸过程中产生的不凝气体很少，可以忽略不计。闪蒸过程中会有不能闪蒸的饱和水产生，产生的饱和水液位经液位计15检测达到所设定的高度10cm时，冷饱和水出口处的电机、水泵和自动阀门将会接收到饱和水液位已经达到10cm的信号，此时自动阀门和电机、水泵将同时工作，自动阀门打开，电机、水泵将冷饱和水抽出，当液位低于1cm时，抽饱和水的电机和水泵停止工作，自动阀门同时关闭。从而完成闪蒸过程。

[0036] 本发明中冷水管道上喷头的直径从左向右依次增加，热水首先从箱体右下端的热水进水口处进入，在流经盘管的时候，盘管内水的温度逐渐降低，此时盘管上方的冷水洒落量也是逐渐减少，这样使得箱体前后端冷热水的换热量大体相同，避免了普通闪蒸箱内换热温度不均匀的情况。

[0037] 本发明可以更好的控制冷热水的进水量及蒸汽的出汽量，最大限度的增加换热介质的接触面积，最大程度的利用高炉冲渣水的热量。解决了现有高炉冲渣水不能充分利用，资源浪费的问题。

[0038] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。