CN103251123A - 一种真空回潮机余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
一种真空回潮机余热回收系统，包括冷凝器和循环水箱，所述冷凝器的下部设有蒸汽入口、冷凝水出口、循环水入口、循环水出口，冷凝水出口、循环水出口通过管路与循环水箱连接，所述循环水入口通过循环泵与循环水箱连接，所述循环水箱内设有散热管，所述冷凝水出口通过管路与散热管连接。本发明以降低换热器管阻和提高换热效率为出发点，符合喷射式真空回潮机蒸汽引射排放的余汽具有瞬时、间歇和大流量特点，将散热器作为一种蒸汽余汽冷凝器进行结构设计，可作为该类型真空回潮机的配套产品使用。
Description
技术领域
本发明涉及真空回潮机，尤其涉及一种用于真空回潮机的余热回收设备。
背景技术
喷射式真空回潮机目前被大量应用在烟草制丝生产线，真空回潮机为制丝生产线关键工艺设备，它的作用是将储存在筒体内的烟片抽吸成9.80kpa（绝对压力）的负压真空，完成片烟的膨胀松散、去青杂气、杀虫、增温增湿工艺。抽吸真空依靠蒸汽引射泵来实现，蒸汽喷射泵需消耗蒸汽330 kg /批（锅），这些蒸汽形成的余汽一般都作为废汽引入室外直接对空排放，不仅造成热能浪费而且对环境产生一定的影响。目前，国内外余汽热能回收普遍采用两种方式，一是直接吸收式，二是热交换吸收式，前者冷却水与乏汽及抽吸的筒体空气直接接触，热能初次回收彻底，但回收的热水被污染，不能直接利用，需要二次热交换，热能散热严重,因此虽有卷烟厂使用，但推广应用受到限制；后者通过换热器吸收，回收热水可直接被利用，回收效率高，但对换热器管阻有特殊设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空回潮机余热回收系统，用于对引射式真空回潮机蒸汽余热进行热回收，改善该类设备废汽对空排放造成能源浪费和噪声污染，节能环保。
本发明的技术方案是：
一种真空回潮机余热回收系统，包括冷凝器和循环水箱，所述冷凝器的下部设有蒸汽入口、冷凝水出口、循环水入口、循环水出口，冷凝水出口、循环水出口通过管路与循环水箱连接，所述循环水入口通过循环泵与循环水箱连接，所述循环水箱内设有散热管，所述冷凝水出口通过管路与散热管连接。
所述冷凝器的底部竖直设有隔板，所述隔板两侧分别为循环水入口和循环水出口。
所述冷凝器为立式。
所述冷凝器上部设有排放口。
所述冷凝器一侧设有导流板。
所述循环泵为两组，采用并联方式连接。
循环水箱上设有水温计。
所述冷凝器为管壳式换热器。
所述冷凝器竖向设有换热管，换热管采用双回程转置正方形排列。
所述相邻的换热管管间距为1.4d，d为换热管外径。
本发明以降低换热器管阻和提高换热效率为出发点，符合喷射式真空回潮机蒸汽引射排放的余汽具有瞬时、间歇和大流量特点，将散热器作为一种蒸汽余汽冷凝器进行结构设计，可作为该类型真空回潮机的配套产品使用，结果表明，蒸汽余热温度由110-120℃下降到80℃，冷却水温可提高到60-70℃，达到节能减排目的。
1. 本发明制造的废汽蒸汽冷凝器，适用于真空回潮机吸气引射式蒸汽喷射泵废汽热能回收，可作为喷射式真空回潮机的配套产品；
2. 该冷凝器吸收具有瞬时、大流量、低压力蒸汽的特点，蒸汽被冷凝过程压降小，易于蒸汽中空气的排放；
3. 采用固定管板管壳式换热器，散热器上下堵头拆卸简易，散热管易于清洗；
4. 散热管设计有膨胀节，抗热涨冷缩强，适用寿命长；
本发明采用立式安装，散热面积大，热回收能力足。
本发明是为烟草制丝生产线关键工艺设备——喷射式真空回潮机，配备蒸汽余热回收冷凝器，用于对该类设备蒸汽引射泵排放的低压、瞬流、大流量、蒸汽和空气混合废热进行余热回收，改善该类设备废汽对空排放造成能源浪费和噪声污染，实现企业节能环保。采用本发明的管壳式固定管板冷凝器，组成热能回收系统，排放的余汽经壳程被散热管冷却水冷凝，余热被吸收，蒸汽冷凝；吸收热能的冷却水经散热管反复循环，储存在水箱中，温度可提高到60-70℃，可作为洗浴热交换设备补水，从而节约洗浴蒸汽消耗。
经某卷烟厂试验，该卷烟厂日均卷烟产量1100箱（约40000 kg烟叶），回潮机批次处理烟叶能力为2400 kg /锅，日生产15锅，累计排放余汽时间为2小时，采用本发明后，回收热能2×2.23MW，日产生60℃热水75吨，热水可用于洗浴等场合，节约了相应燃料燃烧产生的热能，经济效益和社会效益显著。
附图说明
图1是本发明的余热回收管网及设备布局示意图；
图2是本发明的冷凝器的结构示意图；
图3是冷凝器散热管排列的截面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明将原对空排放的余汽经换热器冷凝，热能被冷却水吸收，冷却水被反复循环加热，提高加热后的冷却水的温度后，冷却水可被重新利用。
如图1所示，本发明包括冷凝器1和循环水箱2。
如图2所示，冷凝器1的下部设有四个口，分别为蒸汽入口3、冷凝水出口4、循环水入口5、循环水出口6。蒸汽入口3通过蒸汽管路与回潮机连接。冷凝水出口4、循环水出口6通过管路与循环水箱2连接。冷凝器1的顶部设有排放口7。靠近冷凝器1左侧内壁处设有导流板8，在冷凝器1底部中间位置竖直设有隔板9。
如图1所示，循环水箱2顶部设有自来水补水水管以及观察盖，冷水的回水口12从循环水箱2顶部伸入，循环水箱2的底部设有冷水的出水口11，在循环水箱2底部内侧还盘绕有散热管10，散热管10的左端与冷凝水出口4通过管道连通，散热管10的右端从循环水箱2的右侧伸出。在循环水箱2右侧外壁上还设有水位计15和水温计16，用以检测水位高度和水温。
在出水口11和循环水入口5之间采用双通道供水方式，采用两组并联的循环泵13，循环泵13的左侧入口均设有过滤器14。
冷凝器1为管壳式换热器，采用立式，采用立式的目的是可以减少管阻对蒸汽排放的影响，如可对水循环进行双回程设计；增大水循环管程，与原余汽排放管直径相匹配。并且按专用真空余热冷凝器进行设计，尽量减少管阻和提高换热面积和换热效率。
如图2、3所示，为保证蒸汽在冷凝过程中有良好的散热，冷凝器1的热管采用焊接铜管，为了便于清洗，采用标准的25×2（外径×厚度）散热铜管，换热管采用双回程转置正方形排列，相邻的换热管管间距为1.4d(d为换热管外径)，其排列规则如图2中所示。按此规律，可在φ800圆筒断面（管板放置2×181=362根散热管），管板侧视如图3所示。
使用过程：
如图1所示，具有温度为110-120℃的真空回潮二级喷射泵余汽，从真空回潮机排出后，从冷凝器1下部的蒸汽入口3进入，蒸汽走散热管外，在导流板8的导流下，降低流速，增大管程，其热能被散热管内流动的低温水吸收，进行热交换，蒸汽冷凝成水，凝结水从底部的冷凝水出口4排出，未完全冷凝的水蒸汽从顶部排放口7排走；冷水自冷凝器底部的循环水入口5进入，在走管内被加热，水在冷凝器中走管内双程，在顶部堵头折返，进行二次吸热，水被加温后从冷凝器1中排走，冷凝水经循环水箱2时再次放热，排放掉的冷凝水热能被充分利用；冷却水不断循环从而提高其水温，从而达到能利用的温度。
相关的计算
一、散热面积A的计算
A=πd (L-2δ-0.006)n
其中，d---- 散热管外径，取0.025 m
L---- 散热管长度，取4m
δ---- 管板厚度，取0.015m
n---- 管子根数，取362
则A=3.14×0.025(4-2×0.015-0.006) ×362=112.6（m2）
管程流通面积
S=【πd2-π（d-2τ）2】/4×n
其中，d---- 散热管外径，取0.025 m
τ---- 散热管厚度，取0.002 m
n---- 管子根数，取262
S=【3.14×0.0252-3.14（0.025-2×0.002）2】/4×181=0.026（m2）(相当DN180)
壳程流通面积
S=(πD2-nπd2)/4
其中，D---- 壳筒直径，取0.6 m
d---- 散热管外径，取0.025 m
n---- 管子根数，取472
S=(3.14×0.62-362×3.14×0.0252)/4=0.105（m2）(相当DN365)
壳体为低合金钢圆筒，φ800×6，长度4米
蒸汽的压降值为15 ~ 35kPa，（0.015 ~0.035MPa）
冷却水流速：0.7 ~ 1.0m/s
管内蒸汽流速：大于 1.5m/s
二、热负荷的计算
蒸汽冷凝过程可分为两个阶段，第一阶段，潜热释放；0.1MPa(表压）蒸汽由110℃降至0 MPa（表压）100℃水蒸汽，其热量释放为两种状态的总焓之差，为2691.26 KJ/kg－2675.71 KJ/kg=15.55 KJ/kg；第二阶段由0bar（表压）100℃饱和水蒸汽降至60℃热水继续释放热能，为其焓值之差，2675.71-376.96= 2298.75KJ/kg，两个阶段合计放热为2314.3 KJ/kg。
余汽排放流量3465kg/h，批次排放量为462 kg，则每锅烟蒸汽冷凝释放的热量为：
2314.3 KJ/kg×462 kg= 1069206.6 KJ
其瞬时热负荷为：1069206.6 KJ /480s=2227.5 KJ /s=2.23MW.
其中，Q----热负荷， J /s
----热流体的定压比热，J/(kg. ℃);
----热流体的出口温度， ℃; 60℃
c—冷媒体
水的定压比热容4.2K J/(kg. ℃) ，水的流量为13.9 kg s;
水升温为：
=38.1℃
两流体平均温差
水的温差
：38℃
蒸汽的温差
=110-60=50℃
平均温差为44℃
其中，Q----热负荷 ，W
A----换热面积，m2
K—总传热系数，W/ m2. ℃
则总传热系数K为：
2230000/(43*112.6)=450 W/ m2. ℃.
三、循环水泵及管道的选型
水的定压比热容4.2，水的管程流通面积等效于DN180管径，水的流速控制在0.5m/s，则水的管程流量为
Q=πd2/4×V=3.14×0.1802×0.5/4=0.012717 m3 /s=45 m3 /h
水压为0.2 MPa，查上海东方泵业有限公司管道离心泵选型表，选取水泵型号：DFG80-125/2 R /5.5管道离心泵，选用的管道泵，其额定流量为50 m3 /s，扬程20米，电机功率为5.5KW，转速2900转/ 分，进出口直径为DN80。
管径的按如下公式计算：
其中，Q----通过管道的流量（m3 /h），取100
V-----流速（m/s），取1.5-2.2为经济流速，这里取2.0
选取DN80管径较为合适，其对应的管道为φ89×3.5热轧无缝钢管。
Claims (10)
1.一种真空回潮机余热回收系统，其特征在于：包括冷凝器和循环水箱，所述冷凝器的下部设有蒸汽入口、冷凝水出口、循环水入口、循环水出口，冷凝水出口、循环水出口通过管路与循环水箱连接，所述循环水入口通过循环泵与循环水箱连接，所述循环水箱内设有散热管，所述冷凝水出口通过管路与散热管连接。
2.根据权利要求1所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器的底部竖直设有隔板，所述隔板两侧分别为循环水入口和循环水出口。
3.根据权利要求1所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器为立式。
4.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器上部设有排放口。
5.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器一侧设有导流板。
6.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述循环泵为两组，采用并联方式连接。
7.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：循环水箱上设有水温计。
8.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器为管壳式换热器。
9.根据权利要求1~3任一条所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器竖向设有换热管，换热管采用双回程转置正方形排列。
10.根据权利要求9所述的真空回潮机余热回收系统，其特征在于：所述相邻的换热管管间距为1.4d，d为换热管外径。
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