本发明涉及一种废液余热回收装置，特别是一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，属于余热回收技术领域。
背景技术：
可供人类开发利用的化石能源储量日渐缩减，这是世界范围内环境面临的严峻问题，这迫使我们向能源的高效利用、清洁能源开发等方向寻求解决途径。余热资源的回收利用是提高能源利用率的重要手段，据统计，工业中可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，余热回收潜力巨大。因此，对余热资源进行回收利用以满足生产、生活所需，实现余热的资源化利用，对节约能源和减少热污染均有重要意义。
冶金、化工等行业存在较为丰富的污废液余热资源，而现有技术多立足于中、高温废气余热的回收利用，对废液余热尤其是低温、含灰废液余热的回收尚存在诸多不足。由于低温热源的换热驱动力小，低温余热回收装置多存在效率低、体积大等特点；含灰废液余热回收的瓶颈在于废液中杂质对换热装置的影响，换热装置容易出现堵塞失效、效率极差、寿命短的问题，甚至因余热回收装置的堵塞导致整个工艺线路压力异常、危险运行。这样不仅达不到预期换热效果，还可能造成严重人身、财产损失，因此，对低温、含灰废液的研究还尚有一定的提升空间。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，通过运用流体动力学优化余热回收装置的结构，达到增强传热、传质效果，解决装置堵塞的问题，实现低温、含灰废液的余热回收。
为了达到上述目的，本发明提供了一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，包括螺旋换热区、离心换热区、壳体、管板和热管，所述螺旋换热区和所述离心换热区由所述管板隔开，所述热管通过所述管板开孔，贯穿所述螺旋换热区和所述离心换热区，所述热管的冷凝段置于所述螺旋换热区，所述热管的蒸发段置于所述离心换热区；所述螺旋换热区包括螺旋板、冷流进口、冷流出口和排气口，所述冷流进口在所述螺旋板几何中心位置的正上方，所述热管沿所述螺旋板的螺旋线排布，所述排气口在所述螺旋换热区壳体顶部；所述离心换热区包括废液进口和废液出口，所述废液进口在所述离心换热区壳体的切线方向，所述离心换热区下部呈锥形，锥形收口为所述废液出口。
含灰废液从所述废液进口以一定初始速度沿切向方向进入所述离心换热区，在离心力和重力的作用下沿所述离心换热区壳体盘旋向下流动，从所述废液出口排出；冷流体由所述冷流进口进入所述螺旋换热区，由于所述螺旋板的存在，冷流体沿所述螺旋板流线依次流过沿所述螺旋板排布的所述热管，与所述热管冷凝段湍流换热，吸收由所述热管带来的废液余热，通过所述冷流出口排出。采用这种结构，含灰废液与冷流体不直接接触，含灰废液与所述热管的蒸发段进行湍流换热，冷流体与所述热管的冷凝段进行湍流换热，传热系数高，效果好；由于流体的连续扫略、冲刷，废液中杂质不会在所述热管和所述壳体壁面上长时间附着，且所述废液出口位于重力作用方向的底端，废液中杂质在重力和流体曳力作用下随废液从所述废液出口排出，而不会在余热回收装置内形成沉积，避免堵塞；所述排气口用来平衡装置内外压差，利于液体的流通。
优化地，所述热管沿所述螺旋板的螺旋线等中心距分布，任意两相邻所述热管的中心距相等，所述热管分布密度均匀。
优化地，所述热管竖直布置或与竖直方向呈0~45度夹角布置。采用这种结构，进一步增强所述热管的换热性能和布置灵活性。
优化地，所述热管为光管，或外表面有翅片，或内表面有吸液芯。采用这种结构，进一步增强所述热管的换热性能。
优化地，所述热管与所述管板采用焊接或紧固件连接。
优化地，所述热管底端沿其轴向至所述离心换热区壳体的距离一致。采用这种结构，充分利用所述离心换热区下部锥形空间，增加所述热管蒸发段的换热面积。
附图说明
图1为本发明所提供的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置的一种具体实施方式的结构示意图。
图2为图1的a-a面剖视图。
图中：螺旋换热区1；离心换热区2；壳体3；管板4；热管5；螺旋板6；冷流进口7；冷流出口8；排气口9；废液进口10；废液出口11。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，通过运用流体动力学优化余热回收装置的结构，达到增强传热、传质效果，解决装置堵塞的问题，实现低温、含灰废液的余热回收。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在一种具体实施方式中，本发明提供一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，包括螺旋换热区（1）、离心换热区（2）、壳体（3）、管板（4）和热管（5），螺旋换热区（1）和离心换热区（2）由管板（4）隔开，热管（5）通过管板（4）开孔，贯穿螺旋换热区（1）和离心换热区（2），热管（5）的冷凝段置于螺旋换热区（1），热管（5）的蒸发段置于离心换热区（2）；螺旋换热区（1）包括螺旋板（6）、冷流进口（7）、冷流出口（8）和排气口（9），冷流进口（7）在螺旋板（6）几何中心位置的正上方，热管（5）沿螺旋板（6）的螺旋线排布，排气口（9）在螺旋换热区（1）壳体顶部；离心换热区（2）包括废液进口（10）和废液出口（11），废液进口（10）在离心换热区（2）壳体的切线方向，离心换热区（2）下部呈锥形，锥形收口为废液出口（11）。
含灰废液从废液进口（10）以一定初始速度沿切向方向进入离心换热区（2），在离心力和重力的作用下沿离心换热区（2）壳体盘旋向下流动，从废液出口（11）排出；冷流体由冷流进口（7）进入螺旋换热区（1），由于螺旋板（6）的存在，冷流体沿螺旋板（6）流线依次流过沿螺旋板（6）排布的热管（5），与热管（5）冷凝段湍流换热，吸收由热管（5）带来的废液余热，通过冷流出口（8）排出。采用这种结构，含灰废液与冷流体不直接接触，含灰废液与热管（5）的蒸发段进行湍流换热，冷流体与热管（5）的冷凝段进行湍流换热，传热系数高，效果好；由于流体的连续扫略、冲刷，废液中杂质不会在热管（5）和壳体（3）壁面上长时间附着，且废液出口（11）位于重力作用方向的底端，废液中杂质在重力和流体曳力作用下随废液从废液出口（11）排出，而不会在余热回收装置内形成沉积，避免堵塞；排气口（9）用来平衡装置内外压差，利于液体的流通。
具体地，热管（5）沿螺旋板（6）的螺旋线等中心距分布，任意两相邻热管（5）的中心距相等，热管（5）分布密度均匀。
具体地，热管（5）竖直布置或与竖直方向呈0~45度夹角布置。采用这种结构，进一步增强热管（5）的换热性能和布置灵活性。
具体地，热管（5）为光管，或外表面有翅片，或内表面有吸液芯。采用这种结构，进一步增强热管（5）的换热性能。
具体地，热管（5）与管板（4）采用焊接或紧固件连接。
具体地，热管（5）底端沿其轴向至离心换热区（2）壳体的距离一致。采用这种结构，充分利用离心换热区（2）下部锥形空间，增加热管（5）蒸发段的换热面积。
含灰废液流量3000m3/天，废液温度在95℃左右，废液温度降低到70℃排放，热回收潜力达3.6mw，供暖面积达2.6万平方米。
本发明的具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，而并非是对本发明实施方式的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，包括螺旋换热区（1）、离心换热区（2）、壳体（3）、管板（4）和热管（5），所述螺旋换热区（1）和所述离心换热区（2）由所述管板（4）隔开，所述热管（5）通过所述管板（4）开孔，贯穿所述螺旋换热区（1）和所述离心换热区（2），所述热管（5）的冷凝段置于所述螺旋换热区（1），所述热管（5）的蒸发段置于所述离心换热区（2）；所述螺旋换热区（1）包括螺旋板（6）、冷流进口（7）、冷流出口（8）和排气口（9），所述冷流进口（7）在所述螺旋板（6）几何中心位置的正上方，所述热管（5）沿所述螺旋板（6）的螺旋线排布，所述排气口（9）在所述螺旋换热区（1）壳体顶部；所述离心换热区（2）包括废液进口（10）和废液出口（11），所述废液进口（10）在所述离心换热区（2）壳体的切线方向，所述离心换热区（2）下部呈锥形，锥形收口为所述废液出口（11）。
2.根据权利要求1所述的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，所述热管（5）沿所述螺旋板（6）的螺旋线等中心距分布，任意两相邻所述热管（5）的中心距相等。
3.根据权利要求1所述的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，所述热管（5）竖直布置或与竖直方向呈0~45度夹角布置。
4.根据权利要求1所述的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，所述热管（5）为光管，或外表面有翅片，或内表面有吸液芯。
5.根据权利要求1所述的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，所述热管（5）与所述管板（4）采用焊接或紧固件连接。
6.根据权利要求1所述的热管的螺旋耦合离心式含灰废液余热回收装置，其特征在于，所述热管（5）底端沿其轴向至所述离心换热区（2）壳体的距离一致。
技术总结