多级复合蒸汽脱水结构及蓄热器的制作方法

本发明涉及余热蒸汽利用技术领域，尤其涉及一种多级复合蒸汽脱水结构及蓄热器。

背景技术：

国内常规的卧式蓄热器，在蒸汽出口未设置蒸汽脱水装置，蓄热器内通过高压饱和水和饱和蒸汽的压力变化实现蓄热器的蓄热和放热，当放热时闪蒸的蒸汽经由放热管道直接进入外部蒸汽管网。

蓄热器放热产生的湿饱和蒸汽，带水的湿蒸汽进入管网，存在“水锤”现象的安全隐患。“水锤”又作水击，是由于在管道中同时存在蒸汽和水，而二者速度不同步产生的现象。此外，一些对于蒸汽品质要求较高的用户(如：真空精炼的抽真空)，湿蒸汽不能满足其要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多级复合蒸汽脱水结构及蓄热器，来解决蓄热器系统的蒸汽带水的问题、以及避免出现“水锤”的现象。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种多级复合蒸汽脱水结构，包括：一级脱水件，具有沿第一方向间隔设置的多层密排管束，各层所述密排管束具有并排设置的多个管体；二级脱水件，位于所述一级脱水件的上方，所述二级脱水件具有沿水平方向间隔设置的多个波纹板；三级脱水件，位于所述二级脱水件的上方，所述三级脱水件由相连接的多个弯折孔板组成，所述弯折孔板上设有穿孔。

优选的，其中，各层所述密排管束的多个管体沿所述第一方向并排设置。

优选的，其中，各层所述密排管束的多个管体沿所述第一方向相错设置。

优选的，其中，所述第一方向为重力方向；或者，所述第一方向为水平方向。

优选的，其中，所述弯折孔板具有呈角度设置的第一孔板和第二孔板，所述第一孔板和所述第二孔板上均设有所述穿孔。

优选的，其中，所述多个弯折孔板沿水平方向相连设置，且两两相邻的所述弯折孔板之间设有至少一个排水孔，所述排水孔处连接有第一排水管路，所述第一排水管路包括竖直管及连接在所述竖直管下端的u型管，所述竖直管的上端与所述排水孔相连。

优选的，其中，还包括：第二排水管路，连接在所述至少一个排水孔的下方，所述第二排水管路与多个所述第一排水管路相连。

优选的，其中，所述第一孔板与所述第二孔板的连接位置的水平高度高于所述排水孔的水平高度。

优选的，其中，所述多个弯折孔板呈竖直方向设置，且多个所述弯折孔板围设形成一筒状结构。

优选的，其中，所述管体为圆柱形管体；或者，所述管体为角钢。

本发明还提供了一种蓄热器，包括：罐体，其顶部设有进汽管和至少一个出汽管，所述进汽管能伸入所述罐体的下部内腔中；和前述的多级复合蒸汽脱水结构，设置在所述罐体的上部内腔中，并位于所述至少一个出汽管的下方。

本发明的特点及优点是：

1、该多级复合蒸汽脱水结构通过一级脱水件、二级脱水件和三级脱水件，对蒸汽进行三次水滴滤除，从而提高蒸汽干度，降低蒸汽发生水锤的安全隐患。

2、该蓄热器通过在其内部设置多级复合蒸汽脱水结构，在罐体的内腔中将湿饱和蒸汽携带的水滴滤除，提高蒸汽干度，降低外送蒸汽发生水锤的安全隐患；同时蒸汽脱水在罐体的内腔中进行，使水滴直接落入罐体的内腔中，从而使水可重复利用，减少水的外排损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明蓄热器的内部结构示意图；

图2为本发明复合蒸汽脱水结构的一级脱水件的结构图；

图3为本发明复合蒸汽脱水结构的一级脱水件的另一实施例的结构图；

图4为本发明复合蒸汽脱水结构的二级脱水件的结构图；

图5为本发明复合蒸汽脱水结构的三级脱水件的结构图；

图6为图5中a-a向的剖视图；

图7为图5中a-a向另一实施例的的剖视图；

图8为本发明复合蒸汽脱水结构的三级脱水件的另一实施例的横剖面图。

附图标记说明：

1、多级复合蒸汽脱水结构；11、一级脱水件；111、密排管束；1111、管体；12、二级脱水件；121、波纹板；13、三级脱水件；131、弯折孔板；1311、第一孔板；1312、第二孔板；1313、穿孔；1314、排水孔；14、第一排水管路；141、竖直管；142、u型管；15、第二排水管路；2、蓄热器；21、罐体；211、进汽管；212、出汽管；22、支腿；23、安装架；d、波纹板之间的间隙；h1、第一孔板与第二孔板的连接位置的水平高度；h2、排水孔的水平高度；f、第一方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

本发明提供了一种多级复合蒸汽脱水结构1，请参见图1至图8，多级复合蒸汽脱水结构1包括一级脱水件11、二级脱水件12和三级脱水件13。

具体的，一级脱水件11具有沿第一方向f间隔设置的多层密排管束111，各层密排管束111具有并排设置的多个管体1111；二级脱水件12位于一级脱水件11的上方，二级脱水件12具有沿水平方向间隔设置的多个波纹板121；三级脱水件13位于二级脱水件12的上方，三级脱水件13由相连接的多个弯折孔板131组成，弯折孔板131上设有穿孔1313。

该多级复合蒸汽脱水结构1能通过一级脱水件11、二级脱水件12和三级脱水件13对蒸汽进行三次液态水的滤除，从而提高蒸汽的干度，降低蒸汽发生“水锤”的安全隐患。

下面对该多级复合蒸汽脱水结构1的脱水过程进行详细介绍：

当湿饱和蒸汽经过密排管束111外表面时，一部分大颗粒液滴水撞击到密排管束111上，其中的一部分水滴在密排管束111上形成水膜，另一部分水滴则由于分子张力粘在密排管束111的外表面，当液滴在密排管束111上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴沿密排管束111的外表面流下。

本领域的技术人员应当明白，其中管体1111可以为圆柱形管体或者角钢，当然也可以是其他形状的长条状结构，只要其能够阻挡蒸汽直接排放并滤除蒸汽中的液态水就应当在本发明的保护范围之内。

随着蒸汽继续向上运动，蒸汽与二级脱水件12相接触，即蒸汽与沿水平方向间隔设置的多个波纹板121相接触。请参见图4，当蒸汽穿过多个波纹板121之间的间隙d时，其中的一部分水滴由于分子张力粘在波纹板121的表面，当液滴在波纹板121上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴沿着波纹板121的弯折面流下。

本领域的技术人员应当明白，设置波纹板121一方面可以增加蒸汽与二级脱水件12的接触面积，从而能够滤除更多的液态水；另一方面，因为波纹板121沿重力方向设置，因此波纹板121的弯折面能够为液滴的滑落提供通道，从而利于液滴的积聚与排放。当然，在一些实施例中也可以采用平板代替波纹板121的方式，从而实现滤除液态水的目的。

蒸汽经过二级脱水件12后，向上运动并与三级脱水件13接触。即蒸汽通过弯折孔板131上的穿孔1313时，其中的一部分水滴由于分子张力粘在弯折孔板131的表面，当液滴在弯折孔板131上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴沿着弯折孔板131的表面流下。

本领域的技术人员应当明白，本发明采用弯折孔板131一方面是为了使得蒸汽能够通过其上开设的穿孔1313，从而将蒸汽中的液滴沾附在弯折孔板131的表面，进而实现滤除液态水的功能；另一方面，通过弯折板的弯折可以在有限的空间内增加蒸汽与三级脱水件13的接触面积，从而提高滤除液态水的效果。

在一些实施例中，请参见图2，各层密排管束111的多个管体1111沿第一方向f并排设置，也即，在第一方向f上，各层密排管束111上下相对设置。本发明采用该种设计，能够降低蒸汽向上运动时遇到的阻力，从而可以保证排出的蒸汽压力较高并满足排出高压蒸汽的要求。

在一些实施例中，请参见图3，各层密排管束111的多个管体1111沿第一方向f相错设置，也即，在第一方向f上，位于上层的密排管束111中的管体1111设置在位于下层的密排管束111中的两两相邻的管体1111之间的缝隙的上方。本发明采用该种设计，能够增加蒸汽向上运动时遇到的阻力，从而产生紊流效果，使蒸汽与密排管束111中的多个管体1111接触更加均匀与充分，进而使蒸汽中的液滴更多的沾附在管体1111的外表面上，提升滤除液态水的效果。

本领域的技术人员应当明白，在一些实施方式中，第一方向f为重力方向，在该设置方式中，各密排管束111中的管体1111沿水平方向相互平行设置，当液滴在密排管束111上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴会沿密排管束111的径向方向流下。在另一些实施方式中，第一方向f为水平方向，在该设置方式中，各密排管束111中的管体1111沿重力方向相互平行设置，当液滴在密排管束111上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴沿密排管束111的长度方向流下。

在一些实施例中，请参见图5至图7，弯折孔板131具有呈角度设置的第一孔板1311和第二孔板1312，第一孔板1311和第二孔板1312上均设有穿孔1313。

本发明采用该种设计，一方面无需对一块整板进行弯折工序，从而降低了加工的难度并节约了加工程序；另一方面，便于拆卸与运输，节约了运输空间。当然，本领域的技术人员应当明白，弯折孔板131也可以由一整张多孔板进行弯折后加工而成，即第一孔板1311和第二孔板1312为一体成型，因此其集成度更高、安装效率也更高。

在一个实施方式中，请参见图5至图7，多个弯折孔板131沿水平方向相连设置，且两两相邻的弯折孔板131之间设有至少一个排水孔1314，排水孔1314处连接有第一排水管路14，第一排水管路14包括竖直管141及连接在竖直管141下端的u型管142，竖直管141的上端与排水孔1314相连。也即每一个排水孔1314均与一个第一排水管路14相连，从而保证各第一排水管路14与各排水孔1314形成一条单独的排水通道，避免因某一排水通道堵塞故障，导致不能顺利排出液滴的情形出现。

具体的，在三级脱水件13完成脱水后，液滴沿着弯折孔板131的倾斜表面流入排水孔1314，然后从第一排水管路14中的竖直管141的一端进入并流向与竖直管141的另一端相连的u型管142中；随着排水量的不断增加，液滴不断积聚在u型管142中，当液滴的体积达到设定阈值时，便从u型管142的自由端排出。

本领域的技术人员应当明白，其中u型管142具有第一竖直段、第二竖直段以及连接在第一竖直段与第二竖直段之间的水平段，也即竖直管141与第一竖直段相连，第二竖直段为u型管142的自由端，当液滴的体积达到设定阈值时能从第二竖直段的端口排出。

在一些实施例中的初始状态下，u型管142内储存一定量的冷水能够避免蒸汽通过u型管142进入竖直管141而封堵液滴下流的通道，便于液滴排放、避免液滴积存在相邻两个弯折孔板131间的区域，对弯折孔板131造成侵蚀的现象发生，同时提高产品的使用寿命。

本领域的技术人员应当明白，在一些实施例中，液滴从u型管142的自由端排出(即从第二竖直段的端口排出)后能够直接落在第一脱水件的下方，是因为竖直管141穿过了设置在该三级脱水件13下方的一级脱水件11和二级脱水件12，因此能够形成独立的排水通道，避免因液滴落在一级脱水件11和二级脱水件12上造成脱水效果不佳的情形出现。当然液滴可以从u型管142的自由端排出(即从第二竖直段的端口排出)后落在该三级脱水件13的下方的一级脱水件11和/或二级脱水件12上。因此只要竖直管141与u型管142能够通过配合实现排放液滴的功能就应当在本发明的保护范围之内。

在一些实施例中，请参见图7，该多级复合蒸汽脱水结构1还包括第二排水管路15，第二排水管路15连接在至少一个排水孔1314的下方，第二排水管路15能与第一排水管路14相连，也即第一排水管路14的竖直管141的上端能连接在第一排水管路14上。在该实施例中，液滴分别从多个排水孔1314流入第二排水管路15中并汇集为一体，然后该些液滴沿着竖直管141进入到u型管142中。

本发明通过该种设计，能将从多个排水孔1314流下的液滴汇集为一体，从而只需要在第二排水管路15的下端连接一个第一排水管路14即可完成排水的功能，进而能够节约更多生产资料并降低生产成本。当然，在一些实施例中，第二排水管路15的下端也可以连接多个第一排水管路14，从而保证第二排水管路15与多个第一排水管路14形成多条单独的排水通道，进而避免因某一排水通道堵塞故障，导致不能顺利排出液滴的情形出现。

在一些实施例中，请参见图6和图7，第一孔板1311与第二孔板1312的连接位置的水平高度h1高于排水孔1314的水平高度h2，即第一孔板1311与第二孔板1312的连接位置与排水孔1314的位置存在水平高度差(即h1-h2)，也即第一孔板1311与第二孔板1312均倾斜设置。本发明利用该水平高度差(即h1-h2)能够将三级脱水件13滤除的液滴导向排水孔1314中，即将沾附在第一孔板1311的表面与第二孔板1312的表面上的液滴沿着各自的倾斜方向引导至各排水孔1314的位置处，从而便于及时排出滤除的液态水，同时也避免了液滴对第一孔板1311与第二孔板1312的侵蚀，提高产品的使用寿命。

在另一个实施方式中，第一孔板1311与第二孔板1312一体成型为弯折孔板131，因此弯折孔板131相平行的两边具有不同的水平高度。也即第一孔板1311与第二孔板1312的连接位置的水平高度高于排水孔1314的水平高度，因此当蒸汽通过弯折孔板131(即第一孔板1311与第二孔板1312)上的穿孔1313时，其中的一部分水滴由于分子张力粘在弯折孔板131(即第一孔板1311与第二孔板1312)的表面，当液滴在弯折孔板131(即第一孔板1311与第二孔板1312)上逐渐汇集增多，由于水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，液滴沿着弯折孔板131(第一孔板1311与第二孔板1312)的表面流至排水孔1314的位置，从而将滤除的液态水排放。

在一些实施例中，请参见图8，多个弯折孔板131呈竖直方向(也即为重力方向)设置，且多个弯折孔板131围设形成一筒状结构，根据弯折孔板131的数量不同，该筒状结构的外形也不同，该筒状结构大体呈瓦楞筒状。蒸汽能够水平穿过该筒状结构上的穿孔1313，从而使得蒸汽中的液滴能够沾附在该弯折孔板131的表面，进而利用水的表面张力和汇集形成的大水滴的重力作用，使液滴沿该筒状结构的表面向下流动并排放。

实施方式二

本发明提供了一种蓄热器2，请参见图1，该蓄热器2包括罐体21和多级复合蒸汽脱水结构1。其中，罐体21的顶部设有进汽管211和至少一个出汽管212，进汽管211能伸入罐体21的下部内腔中；多级复合蒸汽脱水结构1设置在罐体21的上部内腔中，并位于至少一个出汽管212的下方。本实施方式中的多级复合蒸汽脱水结构1的具体结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。

该蓄热器2通过在其内部设置多级复合蒸汽脱水结构1，在罐体21的内腔中将湿饱和蒸汽携带的水滴经过多级滤除，从而提高蒸汽的干度并降低外送蒸汽发生“水锤”现象的安全隐患；同时蒸汽脱水在罐体21的内腔中进行，使水滴直接落入罐体21的内腔中，从而使水可重复利用，减少水的外排损失。

在一些实施例中，请参见图1，该蓄热器2还包括安装架23，前述的多级复合蒸汽脱水结构1固定在所述安装架23上，即一级脱水件11、二级脱水件12和三级脱水件13从下至上依次安装在该安装支架上，其中，该安装架23固定在该蓄热器2的罐体21内。本发明通过设置安装架23能够提高产品的集成度，便于整体安装与拆卸。

本领域的技术人员应当明白，为了固定该蓄热器2并使其功能能够正常实现，在该罐体21的下端还连接有能够支撑该罐体21的多个支腿22，该些支腿22为常规的固定结构，不是本发明的重点，在此不再进行赘述。

本发明并不局限于前述的具体实施方式，在不脱离本发明的精神所做的实质性改进，都属于权利要求的保护范围。

以上仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。