一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器的制作方法

本发明属于余热回收，具体属于一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器。

背景技术：

1、炼铁炼钢等的冶金行业，能源消耗巨大，炼铁过程排放的高炉熔渣温度可达1500℃，含有大量热量，是高品位热能资源，目前高炉熔渣基本上都是采用水淬工艺，水淬法不能高效回收高炉渣中的高温热能，并且造成了水资源的浪费，同时对环境和土壤也会造成一定污染。理论上每吨熔渣含有的显热相当于60kg标准煤燃烧产热量，所以高炉熔渣的余热回收利用具有很大价值。对于液态熔渣余热回收利用技术，目前还没有成熟高效回收利用方式，大量显热能量白白耗散，节能潜力十分巨大。

2、各大研究院所和企业研究单位一直致力于高温熔渣换热这方面的研究，已有研究表明采用液态金属介质换热是一种非常高效的方式，目前还未见在冶金行业采用液态金属作为换热介质的热能交换装置。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，本立式蒸发器结构简单，装置可靠性强，其换热方式是首先从1500℃高温熔融的高炉渣换热得到温度为550℃的液态金属，550℃的液态金属通过与常温水换热得到工业可使用的2mpa高品质蒸汽，达到回收利用热量目的。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，包括用于盛装除氧水的蒸发器筒体和用于通入液态金属传热介质的换热管束，蒸发器筒体侧面底部设置进水口，蒸发器筒体顶部设置蒸汽出口，换热管束竖直设置在蒸发器筒体内部，换热管束的进口与液态金属进口管连通，液态金属进口管设置在蒸发器筒体侧面中部，换热管束的出口与液态金属出口管连通，液态金属出口管设置在蒸发器筒体底部。

3、进一步的，所述液态金属传热介质为镓基材料，所述液态金属传热介质为与高温熔融的高炉渣进行换热的高温液态金属。

4、进一步的，蒸发器筒体上部与上封头密封连接，上封头顶部设置有蒸汽出口，筒体下部与下封头密封连接，下封头底部设置有液态金属出口管和排污口。

5、进一步的，蒸发器筒体、上封头和下封头采用焊接连接，蒸发器筒体、上封头、下封头的材质均为q345r。

6、进一步的，换热管束、液态金属进口管、液态金属出口管均采用s31608不锈钢材料，并在管道内部喷涂耐高温防腐材料。

7、进一步的，液态金属进口管与液态金属出口管分别与换热管束的进口和出口焊接。

8、进一步的，换热管束由多个竖直柱状型管束连通围成。

9、进一步的，蒸发器筒体侧面上部设置有液位计，蒸发器筒体内部设置爬梯装置用于方便检修。

10、进一步的，在上封头顶部设置有检修孔、压力表、温度表、安全阀口，检修孔用于清理换热管束污物，压力表用于测量立式蒸发器内蒸汽的压力，温度表用于测量立式蒸发器内蒸汽的温度；安全阀口用于确保换热装置的安全性。

11、进一步的，所述下封头外部设置有多个支撑腿用于对蒸发器筒体进行支撑。

12、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

13、本发明提供一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，由蒸发器筒体、液态金属入口管道和出口管道、换热管束组成，以除氧水经进水口进入蒸发器筒体中与经液态金属入口管道进入换热管束的液态金属传热介质进行换热，除氧水吸热热量后气化产生2mpa的饱和蒸汽，饱和蒸汽通过蒸汽出口从蒸发器筒体中排出进入蒸汽管道供工业使用，蒸汽输出平稳连续，可满足用户要求，无需再增加汽包或者蒸汽蓄热器。

14、本发明采用的液态金属传热介质为镓基材料，在常温下呈液态，其运动粘性比较小，且液态金属导热能力高，传热速率快，具有明显的换热效率，用于代替传统的水作为传热介质，不仅节省了水源，而且结构尺寸小、换热效率高；

15、本发明采用的液态金属传热介质为与高温熔融的高炉渣进行换热的高温液态金属，液态金属传热介质具有较高的沸点，在100℃～1000℃内都不会发生相变，因此在换热过程中可以一直保持液态，不会因相变而产生系统压力过高的问题，降低了换热管的承压。

16、本发明采用的换热管束采用竖直柱状换热管束，液态金属沿换热管均匀流动，保证了液态金属在管束内流动的均匀性，使得除氧水和液态金属可以充分换热。

技术特征：

1.一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，包括用于盛装除氧水的蒸发器筒体(8)和用于通入液态金属传热介质的换热管束(7)，蒸发器筒体(8)侧面底部设置进水口(6)，蒸发器筒体(8)顶部设置蒸汽出口(13)，换热管束(7)竖直设置在蒸发器筒体(8)内部，换热管束(7)的进口与液态金属进口管(1)连通，液态金属进口管(1)设置在蒸发器筒体(8)侧面中部，换热管束(7)的出口与液态金属出口管(2)连通，液态金属出口管(2)设置在蒸发器筒体(8)底部。

2.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，所述液态金属传热介质为镓基材料，所述液态金属传热介质为与高温熔融的高炉渣进行换热的高温液态金属。

3.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，蒸发器筒体(8)上部与上封头(10)密封连接，上封头(10)顶部设置有蒸汽出口(13)，筒体(8)下部与下封头(5)密封连接，下封头(5)底部设置有液态金属出口管(2)和排污口(3)。

4.根据权利要求3所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，蒸发器筒体(8)、上封头(10)和下封头(5)采用焊接连接，蒸发器筒体(8)、上封头(10)、下封头(5)的材质均为q345r。

5.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，换热管束(7)、液态金属进口管(1)、液态金属出口管(2)均采用s31608不锈钢材料，并在管道内部喷涂耐高温防腐材料。

6.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，液态金属进口管(1)与液态金属出口管(2)分别与换热管束(7)的进口和出口焊接。

7.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，换热管束(7)由多个竖直柱状型管束连通围成。

8.根据权利要求1所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，蒸发器筒体(8)侧面上部设置有液位计(9)，蒸发器筒体(8)内部设置爬梯装置用于方便检修。

9.根据权利要求3所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，在上封头(10)顶部设置有检修孔(11)、压力表(12)、温度表(14)、安全阀口(15)，检修孔(11)用于清理换热管束污物，压力表(12)用于测量立式蒸发器内蒸汽的压力，温度表(14)用于测量立式蒸发器内蒸汽的温度；安全阀口(15)用于确保换热装置的安全性。

10.根据权利要求3所述的一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，其特征在于，所述下封头(5)外部设置有多个支撑腿(4)用于对蒸发器筒体(8)进行支撑。

技术总结本发明提供一种以液态金属为传热介质的立式蒸发器，包括用于盛装除氧水的蒸发器筒体和用于通入液态金属传热介质的换热管束，蒸发器筒体侧面底部设置进水口，蒸发器筒体顶部设置蒸汽出口，换热管束竖直设置在蒸发器筒体内部，换热管束的进口与液态金属进口管连通，液态金属进口管设置在蒸发器筒体侧面中部，换热管束的出口与液态金属出口管连通，液态金属出口管设置在蒸发器筒体底部。本发明的立式蒸发器结构简单，装置可靠性强，其换热方式是首先从1500℃高温熔融的高炉渣换热得到温度为550℃的液态金属，550℃的液态金属通过与常温水换热得到工业可使用的2MPa高品质蒸汽，达到回收利用热量目的。技术研发人员：陈力群,陈学西,段飞受保护的技术使用者：陕西驭腾能源环保科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13