一种直接以高炉冲渣水为热源的两段式吸收式冷水机组

技术领域

本发明涉及一种两段式冷水机组，特别是一种直接以高炉冲渣水为热源的两段式吸收式冷水机组。

背景技术

高炉会产生大量矿渣，必须加以利用，因为在高温熔融状态下，高炉矿渣经过用水急速冷却而成为粒化泡沫形状的水渣作为建筑材原料。而用于冷却矿渣的冲渣水耗量很大，必须循环利用，而冲渣水带走的高炉渣的物理热量，冲渣水升温后温度约80℃，不能直接循环。因为若水温高，冲渣时要产生大量的泡沫渣、渣棉和大量蒸汽，对水渣输送、渣沉淀和渣滤池的工作不利；且工作环境差；水温高时水泵还会出现气蚀现象，降低泵的出力，影响泵的使用寿命；而且易产生人身事故，设备也易损坏，维修也困难。因此冲渣水温度要降低到60℃以下。

目前有多种途径利用冲渣水的余热，主要是通过换热器供热。这种利用方式技术简单、改造成本很低，但存在一些问题：（1）冲渣水水量大，蕴含的热量很大，而一般厂区办公楼的采暖负荷较小，不能够将冲渣水的余热能力完全发挥出来；（2）采暖只适用于北方的城市冬季使用，夏季不需要，而南方城市一年四季都不需要采暖，因此这种方式存在局限性。

溴化锂吸收式冷水机组可以利用冲渣水的余热制冷，与冲渣水余热采暖结合提高利用率；或者制取作为工艺用冷水。

但是常规的单效热水型溴化锂吸收式冷水机组，其发生器工作温度在70℃以上，一般要求热源水温度在80℃，最好达到90℃。如果因为冲渣工艺、气温等原因，冲渣水温度较低，则制冷量大减、甚至不能正常工作；单效热水型溴化锂吸收式冷水机组只能将冲渣水的温度降低到70℃以上，余热利用率较低，并且无法将冲渣水降低到循环使用所需要的60℃以下的要求。

另外，冲渣水利用还存在以下问题：（1）含有较多的机械杂质，容易沉降、板结影响换热；（2）含有较多的机械杂质，容易磨损换热器；（3）总溶解固体高，电导率高，有较强的腐蚀性：（4）总硬度高，容易产生水垢影响换热；（5）氯离子含量高，对金属材料特别是不锈钢腐蚀严重。特别是采用闪蒸技术时，冲渣水浓缩后，对闪蒸罐而言以上问题更加严重。

再者，现有的发生器所用的高效换热管通常为翅片型结构，当换热管处在高温、高流速、具有腐蚀性的溴化锂溶液中运行时，溶液的温度接近沸点，并产生波动，极易出现汽蚀；且长期运行后的溴化锂溶液中往往含有铁锈颗粒物等渣滓，翅片管缝隙容易出现氧化物和污垢夹杂；而冲渣水含有较多的机械杂质，容易沉降至换热管的内壁，从而由于换热管内外壁的结垢而严重影响换热效率。再者，传统的换热管在溶液流速较低的位置也容易出现颗粒物沉降，从而降低换热效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，余热利用率高，换热效率高，耐腐蚀性好的，直接以高炉冲渣水为热源的两段式吸收式冷水机组。

本发明的技术方案是：一种直接以高炉冲渣水为热源的两段式吸收式冷水机组，包括机组本体，所述机组本体包括高温发生器和低温发生器；所述高温发生器与低温发生器依次连接，所述高温发生器的进口连接冲渣水入口管路，所述低温发生器的出口连接冲渣水出口管路。

进一步，所述高温发生器和/或低温发生器的换热管采用螺旋扁管。

进一步，所述高温发生器和/或低温发生器的换热管为纯钛管、钛合金管或者耐海水双相不锈钢管。

进一步，所述螺旋扁管的换热段的截面形状为椭圆或扁圆；螺旋扁管的端部截面形状为正圆。

进一步，所述螺旋扁管的换热段的长轴a的尺寸为15-60mm，短轴b的尺寸为3-30mm。

进一步，所述螺旋扁管的换热段的导程St为10-200mm。

进一步，所述螺旋扁管的总长度L

进一步，所述螺旋扁管的厚度0.6-3mm。

进一步，所述机组本体还包括第一蒸发器、第二蒸发器、第一吸收器、第二吸收器、冷凝器和辅助吸收器；所述第一蒸发器和第二蒸发器相连接；第一吸收器、第二吸收器和辅助吸收器依次连接。

进一步，所述第一蒸发器的进口连接冷水入口管路，第二蒸发器的出口连接冷水出口管路；所述第一吸收器和冷凝器的进口均连接冷却水入口管路，所述辅助吸收器和冷凝器的出口均连接冷却水出口管路。

本发明的有益效果：

（1）既能够充分利用冲渣水的余热制冷，大大提高冲渣水的余热利用率，又能完全满足冲渣水循环降低温度的要求，从而有效提高泵和设备的使用寿命，有利于水渣输送、渣沉淀和渣滤池的正常工作；并且仅通过机组本体就能同时满足余热利用和冲渣水循环温度要求，无需添加额外的设备进行辅助，结构简单，操作简便；

（2）能够大大提高耐蚀性，防止冲渣水中的机械杂质对换热管产生磨损；

（3）通过采用螺旋扁管作为发生器的换热管，既能使管程和壳程流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，不易结垢和避免颗粒物沉降板结；还可避免冲渣水中的杂质沉降在管壁内，从而大大提高换热效率；

（4）通过分别设置高温发生器和低温发生器的螺旋扁管的相关参数，能够保证螺旋扁管用于相应发生器后的性能达到更优。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例螺旋扁管的结构示意图；

图3是图2所示实施例的A-A向剖视图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示：一种以高炉冲渣水为热源的两段式冷水机组，包括机组本体，所述机组本体包括高温发生器和低温发生器；所述高温发生器与低温发生器依次连接，所述高温发生器的进口连接冲渣水入口管路，所述低温发生器的出口连接冲渣水出口管路。

上述方案具有以下优点：标准工况的两段式热水型溴化锂吸收式冷水机组热源的进水要求为70℃及以上，如果对冷水温度要求放松，热源水（即冲渣水）进口温度还可以降低。因此即使冲渣工艺不稳定，但冲渣水的温度都可以满足使用要求。而两段式冷水机组热源的出水温度为55℃，满足冲渣水循环需要降温到65℃以下的要求。因此，两段式热水型溴化锂吸收式冷水机组不仅仅可以利用冲渣水制冷，提高余热利用率，也完全满足冲渣水循环降低温度的要求。

如图2和图3所示：本实施例中，由于高温发生器和低温发生器内通入冲渣水，因此高温发生器和低温发生器的换热管均采用螺旋扁管1，具有以下优点：（1）螺旋扁管独特的结构能使管程和壳程流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，且不易结垢；（2）可避免冲渣水中的杂质沉降在管壁内，从而大大提高换热效率；（3）螺旋扁管的内外壁为光洁面，与翅片管等比较不易结垢；（4）采用螺旋扁管的发生器比普通采用翅片等换热管的发生器相比，总传热系数高40%，而压力降几乎相等。

本实施例中，螺旋扁管1的换热段11的截面形状为椭圆或扁圆（即非正规椭圆），而螺旋扁管的两个端部12的截面形状为正圆，以使换热管与发生器管板的管孔连接时便于胀管以及增强与管孔间的密封。因此，这种结构既能提高换热效率，还能便于胀管并增加密封性。

本实施例中，螺旋扁管1的总长度L

本实施例中，高温发生器和低温发生器的换热管为纯钛管、钛合金管（包括但不限于TC4）或者高级耐海水腐蚀双相不锈钢管（包括但不限于022Cr25Ni6Mo2N）。这些材料具有很高的耐蚀性，特别是抗氯离子应力腐蚀和点腐蚀能力；并且有很好的耐磨性，能够抵抗冲渣水中机械杂质的磨损，从而大大提高换热管的使用寿命。

本实施例中，机组本体还包括第一蒸发器、第二蒸发器、第一吸收器、第二吸收器、冷凝器和辅助吸收器；所述第一蒸发器和第二蒸发器相连接；第一吸收器、第二吸收器和辅助吸收器依次连接。第一蒸发器的进口连接冷水入口管路，第二蒸发器的出口连接冷水出口管路；所述第一吸收器和冷凝器的进口均连接冷却水入口管路，所述辅助吸收器和冷凝器的出口均连接冷却水出口管路。

本实施例的工作原理为：70℃及以上的冲渣水进入高温发生器后，与高温发生器内的溴化锂溶液换热，降温至65℃进入低温发生器再次降温至55℃后输出，进入高炉矿渣内对矿渣进行冷却并循环使用。33℃的冷却水分成两条支路，一条支路依次经第一吸收器、第二吸收器和辅助吸收器升温至36℃后输出，可进入冷却塔或其他设备；另一条支路则进入冷凝器直接升温至36℃后输出。13℃的冷水则依次经第一蒸发器和第二蒸发器降温至8℃后输出，可作为空调用水等。

综上所述，本发明一方面，既能够充分利用冲渣水的余热制冷，大大提高冲渣水的余热利用率，又能完全满足冲渣水循环降低温度的要求，从而有效提高泵和设备的使用寿命，有利于水渣输送、渣沉淀和渣滤池的正常工作；并且仅通过机组本体就能同时满足余热利用和冲渣水循环温度要求，无需添加额外的设备进行辅助，结构简单，操作简便；另一方面，能够大大提高耐蚀性，防止冲渣水中的机械杂质对换热管产生磨损；再者，通过采用螺旋扁管作为发生器的换热管，既能使管程和壳程流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，不易结垢；还可避免冲渣水中的杂质沉降在管壁内，从而大大提高换热效率；并且通过分别设置高温发生器和低温发生器的螺旋扁管的相关参数，能够保证螺旋扁管用于相应发生器后的性能达到更优。