[实用新型]安全防爆型分离式热管蒸发器

说明书

技术领域

本发明属于环保节能项目，广泛应用于冶金、化工、电力行业。具体涉及一种安全防爆型分离式热管蒸发器，用于回收冶金电炉、炼钢炉等的烟气余热、煤气化炉工艺气余热并用来产生中、低压蒸汽。

背景技术

安全防爆型分离式热管蒸发器应用于冶金、化工行业。炼钢炉的烟气余热、煤气化炉工艺气余热回收一般用来产生中、低压蒸汽。

传统的蒸汽发生器，由于设备中水汽系统和烟气系统共存一个空间，因而一旦烟气对传热面产生磨损，就会有大量的高压水、汽进入到烟气通道，造成系统不能正常运转。

分离套管式热管蒸发器采用单支热管为传热元件，每支热管配水套用于水汽化传热。由于其水套管的特殊结构，全部为角焊缝，制造困难且焊缝数量多，无法射线探伤检查，制造质量难以保证。设备运行后一旦出现泄漏也难以维修。更无法克服由于超温引起的爆管，给设备长周期运行带来安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足之处而提供的一种安全防爆型分离式热管蒸发器。

本实用新型的目的可以通过如下措施来实现：

一种安全防爆型分离式热管蒸发器，包括蒸发段换热器1、冷凝段换热器3和汽包8，其特征是蒸发段换热器1和冷凝段换热器3通过热管蒸汽上升管2和热管冷凝液回流管4相连接，汽包8和冷凝段换热器3通过上升管5和下降管6相连接。

汽包8上部设置主蒸汽出口7，冷凝段换热器3上部设置防爆、温度传感器9。

蒸发段换热器1和冷凝段换热器3采用分离式热管为传热元件。

蒸发段换热器1为模块结构，可以只有一组模块或由多组模块串联拼接而成。如：蒸发段换热器1可以由N组(N≥1)高温部分蒸发段1-1和/或N组(N≥1)低温部分蒸发段1-2串联组成。

本实用新型安全防爆型分离式热管蒸发器采用分离式热管为其主要传热元件，分离式热管同重力式热管一样，也是利用工质的汽化-冷凝来传递热量，所不同的只是将受热段与放热段分离开来，采用标准压力容器换热器制造。用热管蒸汽上升管2和热管冷凝液回流管4将它们联接，组成了具有热管传热效应的又一结构形式。

其工作原理如图2所示，当热烟气或工艺气10通过蒸发段换热器1时，蒸发段管束内的工质吸热后汽化，蒸汽经热管蒸汽上升管2输送到冷凝段换热器3的管束内，管内蒸汽与管外的饱和水换热，饱和水被加热沸腾，管内蒸汽放热后冷凝，蒸汽冷凝液在位差的作用下，通过热管冷凝液回流管4回到蒸发段换热器1管束内继续蒸发。如此往复循环进行，从而完成热量由热流体到饱和水的输送。另外，饱和水经上升管5到达汽包8，经汽包8汽水分离，蒸汽由主蒸汽出口7送出，下降管6完成给冷凝段换热器3补水任务。由于分离式热管又具有了与整体式热管不同的结构特征，工质蒸汽和冷凝液沿单一方向流动，因而不会受到热管携带传热极限的限制。

本实用新型余热回收系统设计过程中，采用分离式热管换热系统。分离式热管蒸发器的热管蒸发段(蒸发段换热器1)和冷凝段(冷凝段换热器3)采用标准压力容器换热器，将具有易燃、易爆特点的烟气或工艺气空间和汽水蒸发空间完全隔离开，烟气部分传热面的所有结构焊缝可以完全处于烟道之外。设置防爆、温度传感器9可以克服由于超温引起的爆管，给设备长周期运行带来保障。减低了事故的发生率，大大提高了设备运行的可靠性。

全套设备按国家压力容器标准设计、制造，取代原分离套管式热管蒸发器。

本实用新型的有益效果：

1、余热回收系统设计过程中，采用分离式热管换热系统，将分离式热管蒸发器的蒸发段换热器1和冷凝段换热器3分开，将具有易燃、易爆特点的炼钢电炉烟气空间和汽水蒸发空间完全隔离开，烟气部分传热面的所有结构焊缝处于烟道之外，减低了事故的发生率；

2、水汽部分的传热面采用成熟的标准压力容器换热器结构，大大提高了设备运行的可靠性；

3、整个设备设计成模块结构，便于安装、维修和更换；

4、在每片热管束上，设置了防爆、温度传感器9和烟气超温安全报警装置，可方便而有效地进行系统的运行监测和操作控制，一旦超温，安全报警装置自动报警。确保绝不引起热管传热面的爆破，克服了传统的套管式热管蒸发器无法进行温度监测和超温失控的缺陷；

5、分离式热管蒸发器装置的蒸发段换热器1和冷凝段换热器3分开布置，完全消除了携带极限对热管传热量的约束，彻底避免了由此可能产生的热管爆管的恐惧和担忧，可使热管烟气侧的管外尽可能多地扩展传热面，使得系统的总体体积和重量及总投资有所减小；