一種低壓下盤管式閃蒸裝置及閃蒸方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低壓下盤管式閃蒸裝置及閃蒸方法，所述閃蒸裝置包括密封的閃蒸箱體，所述閃蒸箱體內設有由多層盤管組成的熱水通道，所述多層盤管穿出閃蒸箱體右側壁設有熱水進水口，所述多層盤管穿出閃蒸箱體左側壁設有熱水出水口；閃蒸箱體上端還設有冷水進水口和蒸汽出口，閃蒸箱體下端設有飽和水出水口；所述箱體內還設有冷水噴頭，冷水噴頭與冷水進水口通過冷水進水管道連通。本發(fā)明可以更好的控制冷熱水的進水量及蒸汽的出汽量，最大限度的增加換熱介質的接觸面積，最大程度的利用高爐沖渣水的熱量。解決了現(xiàn)有高爐沖渣水不能充分利用、資源浪費的問題。
【專利說明】一種低壓下盤管式閃蒸裝置及閃蒸方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于蒸發(fā)器【技術領域】，尤其涉及一種低壓下盤管式閃蒸裝置及閃蒸方法。

【背景技術】
[0002] 煉鐵生產(chǎn)過程中，焦炭在高爐內部燃燒，將鐵礦石融化并產(chǎn)生還原反應，產(chǎn)生 1450°C左右的鐵水和高爐渣。高爐渣和鐵水經(jīng)分離后，鐵水進入煉鋼的下一個生產(chǎn)流程；高 爐渣是主要的副產(chǎn)品，需要從高爐流出，其包含的能量相當大。目前，高爐每煉出It生鐵約 產(chǎn)生0. 05t爐渣，排出的溫度在1450°C左右。It高爐渣約含1700MJ的熱量，相當于0. 058t 標準煤的發(fā)熱值。僅2012年中國的粗鋼總產(chǎn)量約為7. 28億噸，這些高爐渣如果不加以資 源化處理，日積月累，造成資源極大浪費，污染環(huán)境等一系列嚴重問題。因此，高爐渣資源化 既可以變廢為寶、又可以減少環(huán)境的污染，從而達到經(jīng)濟效益和社會效益雙贏的局面。
[0003] 目前，高爐渣處理工藝一般有濕法和干法兩種，干法處理工藝主要包括風淬法工 藝、雙冷卻轉筒粒化工藝、機械?；üに嚨?。濕法處理工藝又稱水淬工藝。其主要處理工 藝有：底慮法、因巴法、拉薩法等，鋼鐵公司利用濕法處理高爐渣的比較多。水淬法消耗的水 量雖然大，經(jīng)過水淬產(chǎn)生的80°C的熱水經(jīng)過適當處理可產(chǎn)生蒸汽加以利用。此類方法在高 爐沖渣水利用及熱能的回收技術過程中要求合理的控制水的進出溫度及閃蒸箱的結構形 式和合理的尺寸。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種低壓下盤管式閃蒸裝置及閃蒸方法，所述裝置針對高爐沖渣水 所含有的熱量交換后進行閃蒸，采用本發(fā)明所述裝置可以避免熱量的流失，經(jīng)過冷熱水間 的換熱可以大大提高高爐沖渣水的利用率，充分利用高爐渣內含的巨大能量。
[0005] 為達到上述技術目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)： 一種低壓下盤管式閃蒸裝置，它包括密封的閃蒸箱體，所述閃蒸箱體內設有由多層盤 管組成的熱水通道，所述多層盤管穿出閃蒸箱體右側壁設有熱水進水口，所述多層盤管穿 出閃蒸箱體左側壁設有熱水出水口；所述閃蒸箱體上端偏左的位置設有冷水進水口，閃蒸 箱體下端偏左位置設有飽和水出水口；所述箱體內還設有冷水噴頭，冷水噴頭與冷水進水 口通過冷水進水管道連通，所述閃蒸箱體上端偏右位置設有蒸汽出口；所述蒸汽出口處設 有抽氣裝置，所述熱水進水口、熱水出水口、冷水進水口、飽和水出水口和蒸汽出口處均設 有控制開合的閥門。
[0006] 本發(fā)明還提供了利用所述的閃蒸裝置的閃蒸方法，它包括以下步驟： (1) 開始前整個裝置所有閥門均處于關閉狀態(tài)，開始工作時，首先打開蒸汽出口處的閥 門，使用抽氣裝置將箱體內抽成壓強為〇. 02-0. 05MPa的低壓環(huán)境，此時蒸汽出口處的閥門 立即關閉； (2) 然后熱水進水口處的閥門打開，換熱前的熱水由熱水進水口進入盤管，換熱后的熱 水流經(jīng)盤管后從熱水出水口處流出； (3)然后冷水進水口處的閥門打開，換熱前的冷水由冷水進水口進入流經(jīng)冷水噴頭灑 落到盤管上，冷水與熱水通過盤管換熱，換熱后的冷水在所述壓強的環(huán)境下閃蒸成蒸汽，所 述蒸汽經(jīng)過濾后從蒸汽出口抽出；在抽取蒸汽的過程中箱體內壓強再次達到步驟（1)中所 述壓強條件時，蒸汽出口處閥門立即關閉，閃蒸過程中產(chǎn)生的不能閃蒸的飽和水達到飽和 水液位時，從飽和水出水口處的閥門抽出； 在抽取蒸汽的過程中冷水與熱水持續(xù)不斷流入，箱體內的壓力跟隨變化，換熱后的冷 水閃蒸成蒸汽，換熱后的熱水再經(jīng)過冷凝用作再循環(huán)的冷水，循環(huán)往復直至完成閃蒸過程。
[0007] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是： 1、本發(fā)明針對高爐沖渣水和蒸汽的特性，采用內設盤管的閃蒸裝置，實現(xiàn)冷熱水間的 高效換熱，最大限度的利用高爐沖渣水資源。
[0008] 2、本發(fā)明所述蒸汽出口與抽真空口為同一出口，閃蒸前此出口作為抽真空口，當 閃蒸箱體內達到一定的低壓時，此時箱體內即為真空狀態(tài)，此后不再需要抽取真空，因此閃 蒸過程中此出口作為蒸汽出口。閃蒸過程中箱體內產(chǎn)生蒸汽量的變化導致箱體內壓力的變 化。
[0009] 3、本發(fā)明所述的冷水經(jīng)噴頭噴淋到盤管上，冷水依次從小直徑的噴頭噴下，冷水 與所述的盤管接觸換熱，熱水進水口側噴出的水量較大，隨著熱水的不斷流動，盤管內熱水 的溫度將會逐漸降低。在熱水的出水口側噴出的冷水量較少，避免了普通閃蒸箱內換熱溫 度不均勻的情況。
[0010] 4、本發(fā)明還通過壓力傳感器實時檢測閃蒸箱內的壓力，并通過傳遞控制器信號來 實時控制蒸汽出口（抽真空口）處自動閥門的開關，更好的控制蒸汽的閃蒸量及蒸汽出口的 溫度，達到冷水與熱水充分進行換熱并能最大程度產(chǎn)生蒸汽量的效果。
[0011] 5、所述閃蒸箱內冷熱水的流量采用變頻控制，從而調整冷熱水在盤管表面的換熱 時間，來控制蒸汽的閃蒸量及溫度，增加閃蒸效果。
[0012] 本發(fā)明所述裝置從根本上改變了高爐沖渣水不能合理利用的現(xiàn)狀，也是對煉鐵生 產(chǎn)技術的一項重點革新，可顯著提高社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，且具有極為廣闊的市 場前景。
[0013] 結合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清 楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明所述閃蒸裝置的結構示意圖。
[0015] 其中：1、集成檢測器；2、帶有電機的水泵；3、熱水進水口；4、自動閥門；5、過濾網(wǎng) ;6、蒸汽出口；7、盤管；8、閃蒸箱體；9、飽和水出水口；10、冷水噴頭；11、冷水進水口； 12、熱水出水口；13、抽真空口； 14、壓力傳感器；15、液位計。

【具體實施方式】
[0016] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0017] 實施例1 參照圖1所示，本發(fā)明所述低壓下盤管式閃蒸裝置是利用盤管內熱源（80°C高爐沖渣 水）與噴頭灑下的冷水進行熱量交換，換熱后的冷水在預先抽成低壓的閃蒸箱體內進行閃 蒸。本發(fā)明所述閃蒸裝置包括密封的閃蒸箱體8,所述閃蒸箱體為臥式立方體結構。所述閃 蒸箱體8內設有由多層盤管7組成的熱水通道，所述多層盤管穿出閃蒸箱體右側壁下端設 有熱水進水口 3,所述多層盤管穿出閃蒸箱體左側壁上端設有熱水出水口 12。本實施例中 所述熱水進水口為80°C高爐沖渣水進口，所述熱水出水口為經(jīng)盤管換熱后的70°C熱水出 水口。
[0018] 所述閃蒸箱體上端偏左位置處設有冷水進水口 ll(65°c冷水進口），閃蒸箱體下端 偏左的位置設有飽和水出水口 9 ;所述箱體內還設有冷水噴頭10,冷水噴頭與冷水進水口 11通過冷水進水管道連通，所述閃蒸箱體上端靠右側的位置還設有蒸汽出口 6 (也是抽真 空口 13)，蒸汽出口與抽真空口為同一出口，所述蒸汽出口處設有抽氣裝置。
[0019] 所述閃蒸箱體內在蒸汽出口處設有蒸汽過濾網(wǎng)5。所述盤管7直徑為8mm，在 所述箱體內層狀排列，盤管的進出口方向與水平面成5°傾斜角分布。所述盤管材質為 00Crl9Nil0,或者采用性能更為優(yōu)越的材料。
[0020] 所述箱體內設有3個冷水噴頭，3個噴頭出口直徑從左到右依次遞增，靠近右側壁 的噴頭直徑最大，靠近左側壁的噴頭直徑最小。本實施例中相鄰噴頭直徑相差1. 5_，右側 的噴頭直徑最大為5mm，左側的噴頭直徑最小為2mm。
[0021] 所述盤管通過固定支架固定在箱體內，所述過濾網(wǎng)通過焊接方式與箱體頂部相連 接，所述冷水進水管道通過支架與箱體相連接。
[0022] 本發(fā)明所述閃蒸裝置可以通過機械人力控制閥門開合，也可以通過控制器來控 制，所述閃蒸裝置還可以設有控制器，在閃蒸箱體內前壁、后壁、左側壁和右側壁的居中位 置均設有壓力傳感器14,所述閃蒸箱體底部還設有檢測液位的液位計15。
[0023] 所述熱水出水口 12處設有檢測器1、和自動閥門4,所述熱水進水口 3處設有檢測 器1、帶有電機的水泵2及自動閥門4。所述蒸汽出口 6處設有檢測器1、自動閥門4及抽氣 裝置，所述冷水進水口 11處設有檢測器1、帶有電機的水泵2和自動閥門4,所述飽和冷水 出水口 9處設有檢測器1、帶有電機的水泵2和自動閥門4。所述檢測器為集成的包括帶有 溫度檢測器、壓力檢測器、流量檢測器功能的集成檢測器1。所述壓力傳感器、溫度檢測器、 壓力檢測器、流量檢測器、自動閥門和電機均與控制器連接，傳感器和檢測器將檢測到的信 號傳遞給控制器，控制器從而將檢測的數(shù)據(jù)進行比較從而控制各自動閥門的關閉，通過各 個不同信號的傳輸來實現(xiàn)自動控制箱體各進出口的關閉。所述溫度檢測器均為實時檢測溫 度的熱電偶檢測器。
[0024] 使用所述低壓下盤管式閃蒸裝置的閃蒸方法包括以下步驟： (1)整個裝置開始工作前，裝置中所有進出口閥門均處于關閉狀態(tài)。開始工作時，首先 打開抽真空口 13 (即蒸汽出口 6)處自動閥門4,利用抽真空機組通過抽真空口將箱體內抽 成壓強為〇. 〇31MPa的低壓環(huán)境，此時壓力傳感器將箱體內已經(jīng)抽成壓強為0. 031MPa的低 壓環(huán)境信號分別傳輸給抽真空口及熱水進水口和熱水出水口的自動閥門，當真空機組將箱 體內的壓強抽氣達到所需要的真空度后，抽真空口處的自動閥門將立即關閉。
[0025] (2)然后熱水進口處的自動閥門接收到有80°C熱水即將流入和壓強為0. 031MPa 的低壓環(huán)境信號時，熱水進口處3的自動閥門4將會自動打開，80°C熱水由熱水進水口 3進 入盤管7,換熱后的熱水將從熱水出口 12處流出。
[0026] (3)當冷水入口 11處接收到有65°C冷水即將流入和熱水流出口已經(jīng)有熱水流出 的信號時，冷水進水口 11處的自動閥門4將自動打開，此時65°C冷水由冷水進水口 11進入 流經(jīng)冷水噴頭10灑落到盤管7上,此時盤管內流熱水,盤管外噴灑冷水,冷水與熱水通過換 熱介質盤管換熱，冷熱水換熱后，噴灑在盤管上的冷水溫度由原來的65°C上升到75°C，在 壓強為0. 031MPa的真空環(huán)境下，換熱后溫度達到75°C冷水閃蒸成一定量的蒸汽，閃蒸出來 的蒸汽經(jīng)過蒸汽過濾網(wǎng)5過濾后，通過抽真空機組將蒸汽從蒸汽出口抽出以供它用，當真 空機組在抽取蒸汽的過程中箱體內壓強再次達到0. 〇31MPa時，抽真空機組停止工作，蒸汽 出口處的閥門自動關閉。
[0027] 在真空機組抽取蒸汽的過程中，冷水與熱水持續(xù)不斷流入，箱體內的壓力會不斷 地發(fā)生變化，此時會不斷地有換熱后的冷水閃蒸成蒸汽。80°C熱水換熱后變成70°C熱水， 換熱后的熱水經(jīng)過冷卻塔冷凝到65°C用作再循環(huán)用的冷水，閃蒸過程中產(chǎn)生的不凝氣體很 少，可以忽略不計。閃蒸過程中會有不能閃蒸的飽和水產(chǎn)生，產(chǎn)生的飽和水液位經(jīng)液位計 15檢測達到所設定的高度IOcm時，冷飽和水出口處的電機、水泵和自動閥門將會接收到飽 和水液位已經(jīng)達到IOcm的信號，此時自動閥門和電機、水泵將同時工作，自動閥門打開，電 機、水泵將冷飽和水抽出，當液位低于Icm時，抽飽和水的電機和水泵停止工作，自動閥門 同時關閉。從而完成閃蒸過程。
[0028] 本發(fā)明中冷水管道上噴頭的直徑從左向右依次增加，熱水首先從箱體右下端的熱 水進水口處進入，在流經(jīng)盤管的時候，盤管內水的溫度逐漸降低，此時盤管上方的冷水灑落 量也是逐漸減少，這樣使得箱體前后端冷熱水的換熱量大體相同，避免了普通閃蒸箱內換 熱溫度不均勻的情況。
[0029] 本發(fā)明可以更好的控制冷熱水的進水量及蒸汽的出汽量，最大限度的增加換熱介 質的接觸面積，最大程度的利用高爐沖渣水的熱量。解決了現(xiàn)有高爐沖渣水不能充分利用， 資源浪費的問題。
[0030] 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實 施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施 例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替 換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1. 一種低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：它包括密封的閃蒸箱體，所述閃蒸箱體 內設有由多層盤管組成的熱水通道，所述多層盤管穿出閃蒸箱體右側壁設有熱水進水口， 所述多層盤管穿出閃蒸箱體左側壁設有熱水出水口；所述閃蒸箱體上端偏左的位置設有冷 水進水口，閃蒸箱體下端偏左位置設有飽和水出水口；所述箱體內還設有冷水噴頭，冷水噴 頭與冷水進水口通過冷水進水管道連通，所述閃蒸箱體上端偏右位置設有蒸汽出口；所述 蒸汽出口處設有抽氣裝置，所述熱水進水口、熱水出水口、冷水進水口、飽和水出水口和蒸 汽出口處均設有控制開合的閥門。
2. 根據(jù)權利要求1所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述閃蒸箱體內在蒸 汽出口處設有蒸汽過濾網(wǎng)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述盤管進出口的方 向與水平面呈5°傾斜角。
4. 根據(jù)權利要求3所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述箱體內設有3個 冷水噴頭，3個噴頭的出水口直徑從左到右依次遞增，靠近右側壁的噴頭直徑最大，靠近左 側壁的噴頭直徑最小。
5. 根據(jù)權利要求1所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述盤管通過固定支 架固定在箱體內，所述過濾網(wǎng)通過焊接方式與箱體頂部相連接，所述冷水進水管道通過支 架與箱體相連接。
6. 根據(jù)權利要求1所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述閃蒸箱體為臥式 立方體結構。
7. 根據(jù)權利要求1所述的低壓下盤管式閃蒸裝置，其特征在于：所述閃蒸裝置還設有 控制器，在閃蒸箱體內前壁、后壁、左側壁和右側壁的居中位置均設有壓力傳感器，所述閃 蒸箱體底部還設有檢測液位的液位計，所述熱水出水口、熱水進水口、冷水進水口、飽和冷 水出水口和蒸汽出口均設有檢測器，所述壓力傳感器、檢測器和閥門均與控制器連接。
8. 利用權利要求1-7任一項所述的閃蒸裝置的閃蒸方法，其特征在于它包括以下步 驟： (1) 開始前整個裝置所有閥門均處于關閉狀態(tài)，開始工作時，首先打開蒸汽出口處的閥 門，使用抽氣裝置將箱體內抽成壓強為〇. 02-0. 05MPa的低壓環(huán)境，此時蒸汽出口處的閥門 立即關閉； (2) 然后熱水進水口處的閥門打開，換熱前的熱水由熱水進水口進入盤管，換熱后的熱 水流經(jīng)盤管后從熱水出水口處流出； (3) 然后冷水進水口處的閥門打開，換熱前的冷水由冷水進水口進入流經(jīng)冷水噴頭灑 落到盤管上，冷水與熱水通過盤管換熱，換熱后的冷水在所述壓強的環(huán)境下閃蒸成蒸汽，所 述蒸汽經(jīng)過濾后從蒸汽出口抽出；在抽取蒸汽的過程中箱體內壓強再次達到步驟（1)中所 述壓強條件時，蒸汽出口處閥門立即關閉，閃蒸過程中產(chǎn)生的不能閃蒸的飽和水達到飽和 水液位時，從飽和水出水口處的閥門抽出； 在抽取蒸汽的過程中冷水與熱水持續(xù)不斷流入，箱體內的壓力跟隨變化，換熱后的冷 水閃蒸成蒸汽，換熱后的熱水再經(jīng)過冷凝用作再循環(huán)的冷水，循環(huán)往復直至完成閃蒸過程。
9. 根據(jù)權利要求8所述的閃蒸方法，其特征在于：所述步驟（1)中壓強為0. 031MPa。
10. 根據(jù)權利要求8所述的閃蒸方法，其特征在于：所述步驟（2)中換熱前的熱水溫度 為80°C,換熱后的熱水溫度為70°C;步驟（3)中換熱前的冷水溫度為65°C,換熱后的冷水溫 度為75°C。
【文檔編號】C21B3/08GK104212923SQ201410401234
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】儀垂杰, 王亭亭, 周揚民, 馬巖美, 黃國濤 申請人:青島理工大學