一种笙喉式自排气直接接触蒸汽冷凝器及其使用方法

摘要

一种笙喉式自排气直接接触蒸汽冷凝器及其使用方法属于传热设备技术领域。它是在蒸发设备排出的二次蒸汽冷凝所用的常规的直接接触蒸汽冷凝器下连接大气腿处加置一笙喉段，笙喉段内设置一由细管组成的笙喉管束，上通冷凝上端冷却水进口以上的不凝气空间，下端处于笙喉段进入大气腿处，笙喉段高0.2～1.5m，利用下流水相的位头转换成动压头而形成水下流速度加快，从而造成真空以抽吸冷凝器上部的不凝气，自笙喉管束形成气泡随下流的冷却水进入大气腿，向下运动到大气腿下的水封冒泡排出。大气腿高为10～15m，以形成蒸发操作所必需的真空度。本发明省去了真空泵和操作能耗，利用水下降的位能转换成动能，节省了能耗。

说明书

技术领域  本发明属于传热设备技术领域。

背景技术  在蒸发设备中，二次蒸汽的冷凝可以用间壁冷凝器或直接接触冷凝器，在用直接接触式蒸汽冷凝器时，常常应用喷淋式直接接触蒸汽冷凝器，在其中冷却水从上喷淋而下，二次蒸汽自下部通入，上升时与喷淋下来的冷却水直接接触，冷凝成为液相，冷却水则受热而温度升高。由于冷却水在较低温度下常溶解有一定量的空气，在温度上升时其中的空气释出，因之在冷凝器上方常设置有不凝性气排出口由真空泵抽出。同时，由于蒸发设备亦常会有一定的漏泄之处，在真空操作时空气自外漏入，这一部分不凝性气在二次蒸汽中亦需在冷凝器中最后由真空泵抽走。因之，一般常规的蒸发设备总需要有真空泵设置，操作时需要消耗能量，而且还包含有一定的投资费用与维修费用。

有一种自排气喷淋式直接接触式冷凝器，取消了最后用来抽除不凝性气体的真空泵，以在冷凝器下的大气腿来维持蒸发器内的真空度，同时利用冷却水在大气腿中下流时的旋转，使不凝性气夹带其中向下排出于大气之中。这种自排气式冷凝器省去了真空泵，节省了能耗，但这种自排气冷凝器缺乏设计方法与设计规范，还难以在真空蒸发设备中广泛推广应用。

发明内容  本发明的目的就是提供一种节省了用来抽空的真空设备、节省了能耗，确定了设计的方法与规范，能够推广应用的笙喉式自排气直接接触蒸汽冷凝器及其使用方法。

本发明的技术构思是，创建一种具有笙喉的自排气直接接触蒸汽冷凝器，在直接接触蒸汽冷凝器下，连接大气腿处设置一笙喉段，造成冷却水流过笙喉处的减压，并由笙喉管束将冷凝器上部的不凝性气抽吸到大气腿中，随冷却水自下排出。按蒸发设备排出的二次蒸汽量及操作所需的真空度确定蒸汽所需的冷凝温度以及冷凝时放出的热量，从而确定所需的冷却水用量，按冷却水量和蒸汽冷凝后的水量之和确定笙喉段与大气腿的直径，设计计算时所定在笙喉段内水的表现流速为2～4m/s，在大气腿内的表现流速为2～3.6m/s。。

在冷凝器下端进入大气腿处设置了笙喉段，笙喉段内设置了由几圈细管组成的笙喉管束，使笙喉管束外环隙的截面积减小，水向下流过时的流速加快，这一流速是由这一段的水柱高所决定的，即是水下流时由位能改变而为水在环隙中下流时的动能，由于流速的增加，使其静压减小，从而使笙喉管下端处水流的压力减小，造成真空，将冷凝器上部的不凝气不断抽入，形成气泡分散在下流的水中，与在大气腿中下流的冷却水一起并流而下，经过大气腿下端的水封槽6排出。

本发明的技术解决方案是，一种笙喉式自排气直接接触蒸汽冷凝器，直接接触蒸汽冷凝器1侧面设置有二次蒸汽入口2和冷却水入口3，内设淋水板8，下端设置有通到水封槽6的大气腿5，其特殊在，在直接接触式蒸汽冷凝器连接大气腿处加设一笙喉段4，笙喉段4上接直接接触蒸汽冷凝器1，笙喉段4下接大气腿5，笙喉段4内设置一笙喉管束7，笙喉管束7上通直接接触蒸汽冷凝器1上端冷却水入口3上部的不凝气空间，下达笙喉段4下端与大气腿5连接处。

笙喉管束7由3～5圈细管构成，细管直径为2～6mm，长度为3～6m。

笙喉段4的长度为0.3～1.5m。

大气腿5长度为10～16m。

使用笙喉式自排气直接接触蒸汽冷凝器的方法是，在直接接触式蒸汽冷凝器1连接大气腿处设置的笙喉段4，造成冷却水流过笙喉段4处的减压，并由笙喉管束7将直接接触式蒸汽冷凝器1上部的不凝性气抽吸到大气腿5中，形成气泡分散在下流的水中，与在大气腿5中下流的冷却水一起并流而下，经过大气腿5下端的水封槽6排出，笙喉段4内水的表现流速为2～4m/s，在大气腿5内的表现流速为2～3.6m/s。

本发明的有益效果是，利用冷却水下流时的位差转化为动能形成的流速减小笙喉管束下端处水流的静压，通过笙喉管束抽吸冷凝器上部的不凝性气，使之在笙喉管束下端排出分散于水流中，随水下流通过大气腿自动排出，节省了真空泵及操作时的能耗。

附图说明  下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明的设备结构简图

其中，1.直接接触式蒸汽冷凝器，2.二次蒸汽入口，3.冷却水入口，4.笙喉段，5.大气腿，6.水封槽，7.笙喉管束，8.淋水板。

具体实施方式  一蒸发装置，末效操作的真空度为580mmHg，排出二次蒸汽量为5t/h，以一直接接触喷淋式冷凝器用25℃的冷却水进行冷凝，应用冷凝水量为145t/h，笙喉段4直径150mm，长1m，笙喉管为用3mm直径细管4圈构成的管束，大气腿直径140mm，长15m，下经水封排出。操作结果，蒸发器末效操作的真空度为560～590mmhg柱，冷却水排出温度为43～46℃，不凝气自动由大气腿下端经水封槽6冒泡排出，操作稳定，节省了真空泵与操作能耗。