[發明專利]低位直熱機

有效

• 申請號: 201210398103.9
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN103185362A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 尚德敏;李金峰;李偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司
• 主分類號: F24D3/10
• 分類號: F24D3/10;F22B3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱交換技術，特別是涉及一種低位直熱機。

背景技術

我國已經是鋼鐵生產的大國，鋼鐵的年產量占世界總產量的40％。無論是煉鋼還是煉鐵，都要產生大量的爐渣。爐渣是和鋼鐵相伴隨生成，它是鋼鐵冶煉的副產品，又是一系列重要冶金反應的基本條件，它直接參與鋼鐵冶煉過程的物理化學反應和傳質傳熱過程，它不僅影響到鋼鐵產量、質量，而且與原材料、能量的消耗都有密切的關系。

鋼鐵冶金爐內，產生1400-1500℃的高溫爐渣，經渣口流出后，再經渣溝進入沖渣流槽時，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，熔渣受冷沖擊，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分離后，爐渣用作建筑材料；與高溫爐渣進行熱交換的沖渣水，進入沖渣水池。沖渣水池通常占地幾千平方米，沖渣水池上方熱汽騰空，沖渣水溫度常年保持在60-80℃，是一個巨大的潛在的熱能能源，如果能有效地加以利用，比如說利用沖渣水的熱能，冬天為居民區供暖，不僅可以為國家節約大量燃料，而且減少了碳排放，保護了環境。

沖渣水的熱能回收利用問題，至今還沒有得到很好的解決。

由于沖渣水反復使用，沖渣水中溶進了爐渣中含有的多種無機鹽和氧化物，形成了幾乎是飽和的鹽堿水溶液。當爐渣受冷沖擊炸裂成水渣過程中，還有一部分細小的爐渣進入水中懸浮。經實際檢測，沖渣水濁度為60-80mg/l。

某供暖企業，通過間壁式換熱器，將沖渣水的熱量傳遞給循環水，利用循環水向居民區供暖。僅僅一個冬天，不到4個月的供暖時間，間壁式換熱器的沖渣水側，結垢達3-5厘米，垢層堅硬，風化后變松散。經分析后認為，沖渣水在換熱器內結垢的成份為多種含結晶水的無機鹽，例如含結晶水的硅酸鹽。沖渣水堅硬的結晶水垢，使間壁式換熱器幾乎完全報廢。

有人試圖有過濾器過濾沖渣水，以解決沖渣水在換熱器上結水垢問題。沖渣水是多種成分的鹽堿水，對于鹽堿水，過濾器完全沒有用。鹽堿水可以順利通過任何過濾器，而到了換熱器內部，遇到冷的換熱器壁面，鹽堿水降溫，過飽和，立刻在冷壁面上結晶。

鹽堿水溶液中，晶體形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有兩種：一種是蒸發溶劑法，它適用于溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區生產曬鹽就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法，此法適用于溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石堿(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物質就從鹽湖里析出來。沖渣水結垢，正是由于在換熱器壁面上，冷卻了鹽堿水熱飽和溶液，產生的結晶。

在工農業和人民生活中，排放各種各樣的污水，其中一部分是溫度為50-100℃中高溫廢水，例如沖渣水。由于中高溫廢水中含有的雜質成分復雜，若利用通常的間壁式換熱器回收熱能，換熱器間壁很快就被結垢污染而不能正常工作。

目前，為了解決中高溫廢水熱能的回收問題，出現了一種直熱機，它的特點是中高溫廢水不是通過間壁換熱，而是在飽和壓力下蒸發汽化，產生的蒸汽與低溫流體進行熱交換，從而避免了中高溫廢水直接與冷流體間壁接觸，防止了因為間壁結垢，而造成換熱器失效。

但這種直熱機有一個問題，它的蒸發器在冷凝器下邊，為了將蒸發器中的飽和廢熱水用水泵排出蒸發器而不發生汽化，不得不把蒸發器抬高幾米，利用熱水靜壓克服汽化。這樣就造成了整個直熱機高達數米，在通常的機房空間條件下無法安置。

中高溫廢水換熱器與普通換熱器工作條件有很大的區別，普通換熱器的設計方法，使用經驗，不能用于中高溫廢水換熱器。盡管普通換熱器的設計方法與制造工藝，都很成熟，但是，中高溫廢水換熱器科學設計方法，至今，還沒有很好解決。

上述有關污水換熱器與鹽堿水結晶的背景技術，在以下專著中有詳細描述：

1、余建祖編著，換熱器原理與設計，北京：北京航空航天大學出版社，2010。

2、(美)沙拉，塞庫利克著，程林譯，換熱器設計技術，北京：機械工業出版社，2010。

3、辛劍，王慧龍主編，高等無機化學，北京：高等教育出版時，2010。

4、何鳳嬌主編，無機化學，北京：科學出版社，2007。

發明內容

為了解決中高溫廢水熱能的回收問題，本發明給出一種低位直熱機，它的主要結構包括：蒸發器、冷凝器和除空氣裝置，蒸發器和冷凝器呈上下設置，蒸發器在上，冷凝器在下。中高溫廢水在蒸發器里閃蒸產生蒸汽，蒸發器與冷凝器間有蒸汽通道，蒸汽進入冷凝器凝結放熱，除空氣裝置從冷凝器上方接出。