余热产汽系统的制作方法

本发明涉及产蒸汽，具体地说，涉及一种余热产汽系统。

背景技术：

1、工业过程中，存在大量余热资源，例如工艺物料余热、塔顶气相余热、烟气尾气余热等。利用这些余热资源产蒸汽，相比于通过燃料燃烧锅炉产汽、电锅炉产汽等传统产汽方式，具有更高的能效系数，符合节能环保需求。

2、目前，通常采用卧式蒸汽发生器或者换热+闪蒸的产汽流程，基于余热资源进行产汽，存在如下问题。

3、在卧式蒸汽发生器中：1）工质走管程，蒸汽发生介质走壳程，内部设置u型管路，在折弯处易出现较大残余应力，温差作用下造成应力集中，发生泄露；2）u型管路外壁易受汽、液两相流体的冲刷，导致汽泡附着滞留，引起传热恶化的现象，影响设备使用寿命；3）卧式蒸汽发生器中工质流动形式为一半并流一半逆流，对传热效率影响较大；4）卧式蒸汽发生器占地面积较大，不利于现场布置和设备安装。

4、在换热+闪蒸的产汽流程中：首先通过换热器将蒸汽发生介质升温，再利用节流闪蒸器得到蒸汽，蒸汽发生介质循环量较大，需要增加循环泵，导致工艺复杂、能耗较高，且加热后蒸汽发生介质的温度高于蒸汽温度，造成热量利用效率不高。

5、此外，目前利用余热资源产蒸汽的系统，其产汽流程为余热资源换热给工质→工质压缩→工质换热给蒸汽发生介质以蒸发产汽，产汽效率有限，产汽能效不高。

6、需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种余热产汽系统，能够高效地利用余热介质，获得高品质的蒸汽产品，并降低工业过程能耗，实现节能环保。

2、根据本发明的一个方面，提供一种余热产汽系统，包括：降膜式蒸发器，供余热介质与工质热交换，所述降膜式蒸发器的顶腔设置有喷雾器；第一气液分离器，所述第一气液分离器的工质进口连通所述降膜式蒸发器的工质出口；压缩机，所述压缩机的进气口连通所述第一气液分离器的气相出口；立式蒸汽发生器，包括相连通的换热腔和气液分离腔，所述气液分离腔的顶部设置有蒸汽出口，所述换热腔中设置有供工质自上而下流通的壳程和供蒸汽发生介质自下而上流通的管程，其中壳程进口连通所述压缩机的出气口；预热器，具有供蒸汽发生介质流入的介质进口、连通所述立式蒸汽发生器的管程进口的介质出口、以及连通所述立式蒸汽发生器的壳程出口的工质进口；第二气液分离器，所述第二气液分离器的工质进口连通所述预热器的工质出口，所述第二气液分离器的气相出口和液相出口分别连通所述压缩机的补气口和所述降膜式蒸发器的工质进口，所述降膜式蒸发器的工质进口位于所述降膜式蒸发器的顶部。

3、在一些实施例中，所述余热产汽系统还包括：三通调节阀，连接在所述降膜式蒸发器的余热介质进口所在的管路中，并连通所述降膜式蒸发器的余热介质出口；温度传感器，设置在所述压缩机的进气口所在的管路中，并连接所述三通调节阀。

4、在一些实施例中，所述余热产汽系统还包括：喷射器，连接在所述第二气液分离器的液相出口与所述降膜式蒸发器的工质进口之间。

5、在一些实施例中，所述余热产汽系统还包括：液位调节阀，所述第一气液分离器的液相出口经所述液位调节阀连通所述喷射器；第一液位传感器，连通所述第一气液分离器，并连接所述液位调节阀。

6、在一些实施例中，所述余热产汽系统还包括：补气调节阀，连接在所述第二气液分离器的气相出口与所述压缩机的补气口之间；第二液位传感器，连通所述第二气液分离器，并连接所述补气调节阀。

7、在一些实施例中，所述余热产汽系统还包括：给水调节阀，连接在所述预热器的介质进口所在的管路中；第三液位传感器，连通所述气液分离腔，并连接所述给水调节阀。

8、在一些实施例中，所述立式蒸汽发生器设置有封装所述换热腔和所述气液分离腔的一体式外壳。

9、在一些实施例中，所述立式蒸汽发生器还包括除沫器，设置于所述气液分离腔与所述蒸汽出口之间。

10、在一些实施例中，流入所述降膜式蒸发器的余热介质的温度高于等于50℃。

11、在一些实施例中，流入所述预热器的蒸汽发生介质的温度高于等于80℃。

12、本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：

13、通过降膜式蒸发器将余热介质的热量传递给工质，实现工质的蒸发，通过压缩机对工质进行压缩，实现余热升级，通过立式蒸汽发生器将工质的热量传递给蒸汽发生介质，实现产出蒸汽；如此，基于逆卡诺热力循环原理，实现蒸汽的持续产生。

14、采用降膜式蒸发器，通过喷雾器替代传统降膜式蒸发器顶部复杂结构的液相分布器，使中温中压液相工质经高效的喷雾器变为低温低压微小液滴，均匀分布在降膜式蒸发器的换热管内部，从而工质在换热管内部形成液膜向下流动，大幅强化了换热效果，有效降低换热温差，减少换热面积。

15、采用预热器，使蒸汽发生介质进入立式蒸汽发生器前先与高温高压液相工质进行换热，进一步回收液相工质余热，提高产汽能效。

16、采用立式蒸汽发生器，使工质在换热腔中自上而下流动且蒸汽发生介质在换热腔中自下而上流动，实现全逆流传热，传热效率相比于卧式蒸汽发生器大幅提升；换热腔中，工质走壳程，蒸汽发生介质走管程，无需设置u型管路，能够有效避免折弯处因应力集中而发生泄露，从而提高设备可靠性；采用立式蒸汽发生器，还能够有效避免管束外壁汽泡附着滞留而引起的传热恶化现象，从而提高设备使用寿命；此外，采用立式蒸汽发生器，占地面积小、结构紧凑，更加利于现场布置和设备安装。

17、采用立式蒸汽发生器，集成换热腔和气液分离腔，还能利用工质直接加热蒸汽发生介质以蒸发产汽，相对于换热+闪蒸的产汽流程，本发明无需循环泵等增加工艺复杂度和能耗的设备，且相同输入条件下，本发明的产汽效率和蒸汽品质更高。

18、在立式蒸汽发生器中完成热交换的工质流入预热器，实现对蒸汽发生介质产汽前的预热；自预热器流出的工质经第二气液分离器进行气液分离，其中气相工质流入压缩机补气口，能够提高压缩机的制热量，液相工质流入降膜式蒸发器，循环往复。

19、综上，本发明的余热产汽系统，能够高效地利用余热介质，获得高品质的蒸汽产品，并降低工业过程能耗，实现节能环保。

20、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种余热产汽系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，还包括：

4.如权利要求3所述的余热产汽系统，其特征在于，还包括：

5.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，还包括：

6.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，还包括：

7.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，所述立式蒸汽发生器设置有封装所述换热腔和所述气液分离腔的一体式外壳。

8.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，所述立式蒸汽发生器还包括除沫器，设置于所述气液分离腔与所述蒸汽出口之间。

9.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，流入所述降膜式蒸发器的余热介质的温度高于等于50℃。

10.如权利要求1所述的余热产汽系统，其特征在于，流入所述预热器的蒸汽发生介质的温度高于等于80℃。

技术总结本发明涉及产蒸汽技术领域，提供一种余热产汽系统，包括：降膜式蒸发器，其顶腔设置有喷雾器；第一气液分离器，其工质进口连通降膜式蒸发器的工质出口；压缩机，其进气口连通第一气液分离器的气相出口；立式蒸汽发生器，设置有供工质自上而下流通的壳程和供蒸汽发生介质自下而上流通的管程；预热器，具有供蒸汽发生介质流入的介质进口、连通立式蒸汽发生器的管程进口的介质出口、以及连通立式蒸汽发生器的壳程出口的工质进口；第二气液分离器，其工质进口连通预热器的工质出口，气相出口和液相出口分别连通压缩机的补气口和降膜式蒸发器的工质进口。本发明能够高效地利用余热介质，获得高品质的蒸汽产品，并降低工业过程能耗，实现节能环保。技术研发人员：刘吉顺,王剑峰,慕锴,李波,余金森,张体木,杜月潭受保护的技术使用者：上海优华系统集成技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14