液膜混凝卧式气水分离器及其气水分离方法技术

本发明专利技术公开了一种液膜混凝卧式气水分离器，涉及一种用于化工、机械、勘探、电力等领域的液环真空泵回水系统。它包括分离器本体、旋膜区、气水分离区、换热区、整流区、导流板、环形隔板；旋膜区的外壳上安装有冷却液入口，旋膜区内安装有起膜管，起膜管的管壁上设有起膜孔，导流板上设有气相通道，气水分离区下端和整流区下端均与换热区上端连通，换热区内部安装有换热隔板，下换热管的出水口与上换热管的进水口连通；换热液进口与下换热管的进水口连通；换热液出口与上换热管的出水口连通。本发明专利技术有利于减少回水流体扰动，能够降低阻力。本发明专利技术还涉及这种液膜混凝卧式气水分离器的气水分离方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于化工、机械、勘探、电力等领域的气水分离器，具体的说是一种液膜混凝卧式气水分离器。本专利技术还涉及这种液膜混凝卧式气水分离器的气水分离方法。
技术介绍
液环真空泵主要用于粗真空的形成过程，由于其具有接近等温压缩、对粉尘不敏感、吸入气体可以夹带液体或大量水蒸气的优点，其在电力行业领域应用广泛，对凝汽器的抽真空阶段和真空维持阶段均使用真空泵及成套机组来完成。液环真空泵由低速电动机、分离器本体、工作液冷却器、气动控制系统、高低水位调节器、泵组内部有关连接管道、阀门及电气控制设备等组成，其作用是在汽轮机组启动时建立真空及抽除真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽，以维持凝汽器的真空度。液环真空泵是靠偏置叶轮在泵腔内回转运动使工作室容积周期性变化以实现抽气的真空泵。液环泵在运行时，由于工作液体温度不断上升，且在排气过程中不断有水从排气口流失，泵腔内水量减少，致使液环泵的性能降低；并且由于受到工作液温度和汽化压力的限制，其腔体内部容易发生汽蚀。汽蚀不但会对液环泵的过流部件产生破坏作用，还会使液环泵产生振动和噪声，并导致其效率下降，因此应尽量防止液环泵在汽蚀状态下工作。因此，在液环泵运行的过程中需要不断向泵腔体内补充工作液体，以维持工作液量及降低工作液体的温度。液环真空泵或压缩机等设备在工作时需不断向液环内补充冷却介质，即工作液。该工作液实质是真空泵排出的汽水混合物经由汽水分离器分离并经过换热器后冷却回流的液体，该部分冷却工作液的流量、温度以及回流方式将直接影响到真空泵液环的工作温度，从而影响真空泵的工作效率以及汽蚀风险程度。如图2所示，在现有真空泵的回水系统中，回水口往往被设计在靠近真空泵端盖一侧，冷却工作液沿该回水口经过分配板导流至真空泵叶轮附近，通过原有的回水口进入到筒体内部。叶轮旋转时冷却工作液通过原有回水口首先进入叶轮相邻两叶片间的体积单元，后随离心力的作用进入液环开始传质、换热过程。上述现有的液环真空泵回水系统，其优势在于利用了叶轮的离心力，以及相邻叶片间的真空，从而在不增压的条件下让工作液自流入液环内部，简化了系统。然而随着近年来液环真空泵回水系统对真空泵的性能要求逐渐提高，上述现有的液环真空泵回水系统已无法满足相关要求。例如在夏季或者常年高温地区应用真空泵时，液环温度过高将导致导致真空泵效率下降、抽气能力下降、汽蚀等一系列问题，该类问题对真空泵液环温度，冷却工作液的回水量、水温、回水方式、换热效率均提出了更高的要求，上述现有的液环真空泵回水系统的回水方式的弊端也随之显现。如图2所示，现有的液环真空泵回水系统的回水方式其冷却液(低温液体)是经由原有的回水口首先进入到与叶轮相邻的两叶片间的体积单元，随后在离心力的作用下进入液环内侧开始传质传热的。而在叶轮的高速旋转下，冷却液由原有的回水口运动至排气孔(排水)的时间非常短暂，且液体之间的换热仅限于液环内侧边界层。即冷却液在液环内停留时间短，低温液体并未充分换热便由排气孔(排水)排出筒体，液环靠近筒壁一侧的高温液体并未得到有效降温或者置换。从而导致了液环温度难以下降；除此之外，如图2所示，常规回水系统的换热设备多选用外接式板式换热器，此类系统布局不紧凑，占地面积大，检修不便，换热效率不高，从而容易导致，真空泵夏季工况超温、工作效率低、抽气能力下降、汽蚀等问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了克服
技术介绍
的不足之处，而提供一种液膜混凝卧式气水分离器。本专利技术的第二目的是为了克服
技术介绍
的不足之处，而提供这种液膜混凝卧式气水分离器的气水分离方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：液膜混凝卧式气水分离器，包括分离器本体，所述分离器本体上端设有分离器物料进口和分离气体出口，分离器本体下端设有分离液体出口、换热液进口和换热液出口；其特征在于：所述分离器本体的外部上端安装有旋膜区，分离器本体内部设有气水分离区、换热区和整流区，气水分离区和整流区均位于分离器本体上端，换热区位于分离器本体下端；所述旋膜区的外壳上安装有冷却液入口，旋膜区内安装有与所述出物料管连通的起膜管，起膜管的管壁上设有供水流通过的起膜孔，所述起膜管与气水分离区连通，分离气体出口与整流区连通，分离液体出口与换热区连通；所述气水分离区和整流区之间安装有位于分离器本体内部的导流板，导流板上设有供分离气体通过的气相通道，所述换热区上端设有安装在分离器本体内部的环形隔板，且气水分离区下端和整流区下端均与换热区上端连通，所述换热区内部安装有与分离器本体的内壁连接的换热隔板，换热隔板将所述换热区分为位于换热隔板上端的上换热区，和位于换热隔板下端的下换热区，所述上换热区内设有若干上换热管，下换热区内设有若干下换热管，所述下换热管的出水口与上换热管的进水口连通；所述换热液进口位于换热隔板下方，且与下换热管的进水口连通；所述换热液出口位于换热隔板和环形隔板之间，且与上换热管的出水口连通。在上述技术方案中，所述起膜孔中心线在水平方向上与起膜管外壁的交点为外起膜切点，外起膜切点在起膜管外壁上的切线为外起膜切线，所述外起膜切线与起膜孔的中心线之间的夹角为15～60°，起膜孔的中心线与水平面之间的夹角为5～20°。在上述技术方案中，所述起膜孔中心线在水平方向上与起膜管内壁的交点为内起膜切点，外起膜切点位于内起膜切点上方，所述外起膜切线与起膜孔的中心线之间的夹角为30°，起膜孔的中心线与水平面之间的夹角为10°。在上述技术方案中，所述分离器本体的外壳的横截面为椭圆形，所述气相通道为导流板上设置的多个导流孔，所述分离液体出口和换热液进口为相邻布置。在上述技术方案中，所述冷却液入口有两个，起膜管有两个，所述两个起膜管位于所述两个冷却液入口之间。为了实现第二目的，本专利技术的技术方案为：液膜混凝卧式气水分离器的气水分离方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤,步骤一：第一气水混合物通过分配板上的排气孔排出，并进入到出物料管，然后延出物料管流入到起膜管内；步骤二：通过冷却液入口向旋膜区内注入冷却液，旋膜区内的冷却液穿过起膜孔进入到起膜管内并与第一气水混合物混合，冷却液和第一气水混合物混合后的物质为第二气水混合物；步骤三：第二气水混合物穿过旋膜区进入到气水分离器内部，并在气水分离区内进行气水分离，此时第二气水混合物分离为分离气体和分离液体；步骤四：所述分离气体先穿过位于气水分离区和整流区之间的气相通道，然后进入到整流区内，最后在整流区内部经过整流后，从与整流区连通的分离气体出口排出；步骤五：分离液体穿过气水分离区和整流区进入到换热区内，与换热区内部的换热管接触，分离液体在换热区内经过换热后，从位于换热区底部的分离液体出口排出，此时分离液体实现换热功能；步骤六：换热液体先从换热液进口进入到换热区内，然后从下换热管流入到上换热管，最后从换热液出口排出，在此过程中，下换热管内的换热液体和上换热管内的换热液体均会与换热区内的分离液体接触，换热液体实现换热功能；有现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、将在真空泵壁面上设置多个回水口，且使回水口与真空泵本体的筒壁之间为切向设置，有利于减少回水流体扰动，能够降低阻力。2、本专利技术的回水方式运行时可使温度较低的工作液从筒壁进入液环，在与液环换热的同时将液环内侧高温液体从排气口排出真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
液膜混凝卧式气水分离器，包括分离器本体(2)，所述分离器本体(2)上端设有分离器物料进口(21)和分离气体出口(22)，分离器本体(2)下端设有分离液体出口(23)、换热液进口(24)和换热液出口(25)；其特征在于：所述分离器本体(2)的外部上端安装有旋膜区(6)，分离器本体(2)内部设有气水分离区(7)、换热区(8)和整流区(9)，气水分离区(7)和整流区(9)均位于分离器本体(2)上端，换热区(8)位于分离器本体(2)下端；所述旋膜区(6)的外壳上安装有冷却液入口(61)，旋膜区(6)内安装有与所述出物料管(4)连通的起膜管(62)，起膜管(62)的管壁上设有供水流通过的起膜孔(63)，所述起膜管(62)与气水分离区(7)连通，分离气体出口(22)与整流区(9)连通，分离液体出口与换热区(8)连通；所述气水分离区(7)和整流区(9)之间安装有位于分离器本体(2)内部的导流板(26)，导流板(26)上设有供分离气体通过的气相通道(27)，所述换热区(8)上端设有安装在分离器本体(2)内部的环形隔板(28)，且气水分离区(7)下端和整流区(9)下端均与换热区(8)上端连通，所述换热区(8)内部安装有与分离器本体(2)的内壁连接的换热隔板(81)，换热隔板(81)将所述换热区(8)分为位于换热隔板(81)上端的上换热区(82)，和位于换热隔板(81)下端的下换热区(83)，所述上换热区(82)内设有若干上换热管(84)，下换热区(83)内设有若干下换热管(85)，所述下换热管(85)的出水口与上换热管(84)的进水口连通；所述换热液进口(24)位于换热隔板(81)下方，且与下换热管(85)的进水口连通；所述换热液出口(25)位于换热隔板(81)和环形隔板(28)之间，且与上换热管(84)的出水口连通。...

【技术特征摘要】
1.液膜混凝卧式气水分离器，包括分离器本体(2)，所述分离器本体(2)上端设有分离器物料进口(21)和分离气体出口(22)，分离器本体(2)下端设有分离液体出口(23)、换热液进口(24)和换热液出口(25)；其特征在于：所述分离器本体(2)的外部上端安装有旋膜区(6)，分离器本体(2)内部设有气水分离区(7)、换热区(8)和整流区(9)，气水分离区(7)和整流区(9)均位于分离器本体(2)上端，换热区(8)位于分离器本体(2)下端；所述旋膜区(6)的外壳上安装有冷却液入口(61)，旋膜区(6)内安装有与所述出物料管(4)连通的起膜管(62)，起膜管(62)的管壁上设有供水流通过的起膜孔(63)，所述起膜管(62)与气水分离区(7)连通，分离气体出口(22)与整流区(9)连通，分离液体出口与换热区(8)连通；所述气水分离区(7)和整流区(9)之间安装有位于分离器本体(2)内部的导流板(26)，导流板(26)上设有供分离气体通过的气相通道(27)，所述换热区(8)上端设有安装在分离器本体(2)内部的环形隔板(28)，且气水分离区(7)下端和整流区(9)下端均与换热区(8)上端连通，所述换热区(8)内部安装有与分离器本体(2)的内壁连接的换热隔板(81)，换热隔板(81)将所述换热区(8)分为位于换热隔板(81)上端的上换热区(82)，和位于换热隔板(81)下端的下换热区(83)，所述上换热区(82)内设有若干上换热管(84)，下换热区(83)内设有若干下换热管(85)，所述下换热管(85)的出水口与上换热管(84)的进水口连通；所述换热液进口(24)位于换热隔板(81)下方，且与下换热管(85)的进水口连通；所述换热液出口(25)位于换热隔板(81)和环形隔板(28)之间，且与上换热管(84)的出水口连通。2.根据权利要求1所述的液膜混凝卧式气水分离器，其特征在于：所述起膜孔(63)中心线在水平方向上与起膜管(62)外壁的交点为外起膜切点，外起膜切点在起膜管(62)外壁上的切线为外起膜切线，所述外起膜切线与起膜孔(63)的中心线之间的夹角为15～60°，起膜孔(63)的中心线与水平面之间的夹角为5～20°。3.根据权利要求2所述的液膜混凝卧式气水分离器，其特征在于：所述起膜孔(63)中心线在水平方向上与起膜管(62)内壁的交点为内起膜切点，外起膜切点位于内起膜切点上方，所述外起膜切线与起膜孔(63)的中心线之间的夹角为30°，起膜孔(63)的中心线与水平面之间的夹角为10°。4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的液膜混凝卧...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂本，闵山山，徐传海，裴龙，匡云，黄军军，刘杰，幸文婷，陈静，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42