本發(fā)明涉及一種用于化工、機(jī)械、勘探、電力等領(lǐng)域的汽水分離器，具體的說是一種換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器。本發(fā)明還涉及這種換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器的氣水分離方法。

背景技術(shù)：

在工程領(lǐng)域，部分氣液混合物經(jīng)由氣水分離器分離后，分離出來的液態(tài)產(chǎn)物需要回流循環(huán)利用。例如在液環(huán)真空泵系統(tǒng)中，分離液體(液相分離產(chǎn)物)只有經(jīng)過換熱器冷卻后，才能進(jìn)入真空泵本體內(nèi)并作為真空泵液環(huán)的補(bǔ)充液使用。

如圖2現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖所示，現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)的分離器本體16和換熱器17是分成兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備存在于真空泵系統(tǒng)中，且現(xiàn)有的換熱器多為板式換熱器。上述現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)存在如下缺陷：1、板式換熱器在運(yùn)行過程中需要定期進(jìn)行拆卸清洗，且需要在液環(huán)真空泵系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置檢修空間，故現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)存在布局不緊湊、占地面積大、換熱器檢修不方便的問題；2、現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)的換熱效率不高，容易導(dǎo)致真空泵液環(huán)溫度升高，工作效率下降，易產(chǎn)生氣蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是為了克服背景技術(shù)的不足之處，而提供一種換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器，它占地面積較小，無需在液環(huán)真空泵內(nèi)布置檢修空間，換熱效果更好。

本發(fā)明的第二目的是為了克服背景技術(shù)的不足之處，而提供一種換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器的氣水分離方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器，包括殼體，其特征在于：所述殼體內(nèi)部設(shè)有氣水分離區(qū)、換熱區(qū)和整流區(qū)，殼體上安裝有氣水混合物入口、氣相出口、分離液產(chǎn)物出口、換熱液進(jìn)口和換熱液出口；所述氣水分離區(qū)和整流區(qū)均位于殼體內(nèi)部上端，換熱區(qū)位于殼體內(nèi)部下端，氣水混合物入口位于殼體上端并與氣水分離區(qū)連通，氣相出口位于殼體上端并與整流區(qū)連通，分離液產(chǎn)物出口位于殼體底部并與換熱區(qū)連通；氣水分離區(qū)和整流區(qū)之間安裝有位于殼體內(nèi)部的導(dǎo)流板，供分離氣體通過的氣相通道，和供分離液體通過的第一液相通道，氣水分離區(qū)和換熱區(qū)之間安裝有位于殼體內(nèi)部的第一引流隔板，整流區(qū)和換熱區(qū)之間安裝有位于殼體內(nèi)部的第二引流隔板，第二引流隔板上設(shè)有供分離液體通過的第二液相通道；所述換熱區(qū)內(nèi)安裝有多個(gè)間隔布置的換熱管，和與殼體內(nèi)壁連接的換熱隔板，相鄰兩個(gè)換熱管之間安裝有若干能使分離液體在換熱區(qū)內(nèi)折流的擋板，所述多個(gè)換熱管包括多個(gè)位于換熱隔板上方的上換熱管，和多個(gè)位于換熱隔板下方的下?lián)Q熱管，所述多個(gè)下?lián)Q熱管的出水口與所述多個(gè)上換熱管的進(jìn)水口連通；所述換熱液進(jìn)口位于換熱隔板下方，并與下?lián)Q熱管的進(jìn)水口連通；所述換熱液出口位于換熱隔板和第一引流隔板之間，并與上換熱管的出水口連通。

在上述技術(shù)方案中，所述殼體的橫截面為橢圓形。

在上述技術(shù)方案中，所述氣相通道為導(dǎo)流板上設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)流孔，第一液相通道為導(dǎo)流板和第一引流隔板之間的導(dǎo)流間隙，所述第二液相通道為第二引流隔板上設(shè)置的多個(gè)第二導(dǎo)流孔。

在上述技術(shù)方案中，所述擋板和換熱管之間呈垂直布置。

在上述技術(shù)方案中，所述分離液產(chǎn)物出口和換熱液進(jìn)口為相鄰布置。

為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器的氣水分離方法，其特征在于：它包括如下工藝步驟，步驟一：氣水混合物通過氣水混合物入口進(jìn)入到殼體內(nèi)部的氣水分離區(qū)內(nèi)，并在氣水分離區(qū)內(nèi)分離為分離氣體和分離液體；步驟二：所述分離氣體先穿過位于氣水分離區(qū)和整流區(qū)之間的氣相通道，然后進(jìn)入到整流區(qū)內(nèi)，最后在整流區(qū)內(nèi)部經(jīng)過整流后，從與整流區(qū)連通的氣相出口排出；步驟三：所述分離液體先穿過第一液相通道進(jìn)入到整流區(qū)中，再穿過第二液相通道進(jìn)入到換熱區(qū)中，然后與換熱區(qū)內(nèi)部的換熱管接觸，分離液體在換熱區(qū)內(nèi)經(jīng)過換熱后，從換熱區(qū)底部的分離液出口排出，此時(shí)分離液體實(shí)現(xiàn)換熱功能；步驟四：當(dāng)分離液體進(jìn)入到換熱區(qū)內(nèi)后，位于換熱區(qū)內(nèi)部的擋板對(duì)分離液體進(jìn)行擾動(dòng)，使分離液體在換熱區(qū)內(nèi)進(jìn)行“S”狀流動(dòng)；步驟五：換熱液體先從換熱液進(jìn)口進(jìn)入到換熱區(qū)內(nèi)，然后從下?lián)Q熱管流入到上換熱管，最后從換熱液出口排出，此時(shí)換熱液體實(shí)現(xiàn)換熱功能。

實(shí)際工作時(shí)，第一引流隔板和第二引流隔板組合在一起的結(jié)構(gòu)可以統(tǒng)稱為引流隔板。

綜上所述，與傳統(tǒng)汽水分離器相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

1、本發(fā)明采用臥式橢圓殼體(罐體)，能夠使本發(fā)明更加充分的利用高度空間。引流隔板和導(dǎo)流板將殼體內(nèi)部分為三個(gè)區(qū)域，上部為分離區(qū)和整流區(qū)，下部分離液體覆蓋區(qū)為換熱區(qū)。在所述的氣水分離區(qū)內(nèi)進(jìn)行氣水分離，分離氣體(氣相分離產(chǎn)物)經(jīng)由導(dǎo)流孔板整流后可減少液滴攜帶，分離液體(液相分離產(chǎn)物)在進(jìn)入換熱區(qū)后可被熱升或降溫，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)氣液分離的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了氣態(tài)產(chǎn)物中液滴的攔截和液態(tài)產(chǎn)物的高效換熱。

2、本發(fā)明中的分離液體(液相分離產(chǎn)物)需要穿過第一液相通道和第二液相通道才能進(jìn)入到換熱區(qū)。如圖7所示，所述引流隔板為三段式設(shè)計(jì)，引流隔板的首尾兩端(水室段)為鋼板結(jié)構(gòu)，引流隔板的中間段(引流段)為孔狀結(jié)構(gòu)，引流隔板的中間段能夠?qū)⒎蛛x液體通過小孔引入到換熱區(qū)，進(jìn)而加強(qiáng)換熱效果。

3、所述的換熱管為雙流程設(shè)計(jì)，位于換熱區(qū)下端的下?lián)Q熱管可以作為換熱液進(jìn)水管，而位于換熱區(qū)上端的上換熱管可以作為出水管，雙流程設(shè)計(jì)的換熱管能夠增加管束換熱長度，從而提升換熱效率。將分離液產(chǎn)物出口設(shè)置在靠近換熱液進(jìn)口的一側(cè)，能夠減少換熱端差。

4、將擋板與換熱管垂直布置，能使得分離液體自引流隔板進(jìn)入到換熱區(qū)后，在擋板的攔截下進(jìn)行S型曲向流動(dòng)，從而增加了本發(fā)明的換熱效率。

5、將換熱器(換熱管)集成至氣液分離罐后，減少了液環(huán)真空泵系統(tǒng)的整體體積，免去了板式換熱器的檢修空間，降低了設(shè)備維護(hù)成本。

附圖說明

圖1為帶有本發(fā)明氣水分離系統(tǒng)的液環(huán)真空泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有的液環(huán)真空泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的A-A剖示意圖。

圖5為圖3的B-B剖示意圖。

圖6為圖3的C-C剖示意圖。

圖7為引流隔板(包括第一引流隔板和第二引流隔板)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為換熱隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-殼體,2-氣水分離區(qū),3-換熱區(qū),4-整流區(qū)，5-氣水混合物入口,6-氣相出口，7-分離液產(chǎn)物出口，8-換熱液進(jìn)口，9-換熱液出口，10-引流隔板，10a-第一引流隔板，10b-第二引流隔板，11-換熱管，11a-上換熱管,11b-下?lián)Q熱管，12-擋板，13-換熱隔板，14-導(dǎo)流板，15-氣相通道，16-分離器本體，17-換熱器，18a-第一液相通道，18b-第二液相通道，19a-第一導(dǎo)流孔，19b-第二導(dǎo)流孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過說明使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更加清楚和容易理解。

參閱附圖可知：本發(fā)明采用臥式罐體并采用管式換熱器，并將管式換熱器集成在殼體(氣液分離罐)下部，同時(shí)，本發(fā)明還將現(xiàn)有的分離器本體16和換熱器17集成為一個(gè)單體設(shè)備，從而使分離液體(液相分離產(chǎn)物)在殼體1(罐體)內(nèi)直接進(jìn)行換熱，如圖1所示。

如圖3所示，換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器，包括殼體1，所述殼體1內(nèi)部設(shè)有氣水分離區(qū)2、換熱區(qū)3和整流區(qū)4，殼體1上安裝有氣水混合物入口5、氣相出口6、分離液產(chǎn)物出口7、換熱液進(jìn)口8和換熱液出口9；所述氣水分離區(qū)2和整流區(qū)4均位于殼體1內(nèi)部上端，換熱區(qū)3位于殼體1內(nèi)部下端，氣水混合物入口5位于殼體1上端并與氣水分離區(qū)2連通，氣相出口6位于殼體1上端并與整流區(qū)4連通，分離液產(chǎn)物出口7位于殼體1底部并與換熱區(qū)3連通；氣水分離區(qū)2和整流區(qū)4之間安裝有位于殼體1內(nèi)部的導(dǎo)流板14，供分離氣體通過的氣相通道15，和供分離液體通過的第一液相通道18a，氣水分離區(qū)2和換熱區(qū)3之間安裝有位于殼體1內(nèi)部的第一引流隔板10a，整流區(qū)4和換熱區(qū)3之間安裝有位于殼體1內(nèi)部的第二引流隔板10b，第二引流隔板10b上設(shè)有供分離液體通過的第二液相通道18b；所述換熱區(qū)3內(nèi)安裝有多個(gè)間隔布置的換熱管11，和與殼體1內(nèi)壁連接的換熱隔板13，相鄰兩個(gè)換熱管11之間安裝有若干能使分離液體在換熱區(qū)3內(nèi)折流的擋板12，所述多個(gè)換熱管11包括多個(gè)位于換熱隔板13上方的上換熱管11a，和多個(gè)位于換熱隔板13下方的下?lián)Q熱管11b，所述多個(gè)下?lián)Q熱管11b的出水口與所述多個(gè)上換熱管11a的進(jìn)水口連通；所述換熱液進(jìn)口8位于換熱隔板13下方，并與下?lián)Q熱管11b的進(jìn)水口連通；所述換熱液出口9位于換熱隔板13和第一引流隔板10a之間，并與上換熱管11a的出水口連通。

優(yōu)選的，所述殼體1的橫截面為橢圓形。優(yōu)選的，所述氣相通道15為導(dǎo)流板14上設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)流孔19a，第一液相通道18a為導(dǎo)流板14和第一引流隔板10a之間的導(dǎo)流間隙，所述第二液相通道18b為第二引流隔板10b上設(shè)置的多個(gè)第二導(dǎo)流孔19b。優(yōu)選的，所述擋板12和換熱管1之間呈垂直布置。優(yōu)選的，所述分離液產(chǎn)物出口7和換熱液進(jìn)口8為相鄰布置。

實(shí)際工作時(shí)，換熱器內(nèi)置的臥式氣水分離器的氣水分離方法包括如下工藝步驟，

步驟一：氣水混合物通過氣水混合物入口5進(jìn)入到殼體1內(nèi)部的氣水分離區(qū)2內(nèi)，并在氣水分離區(qū)2內(nèi)分離為分離氣體和分離液體；

步驟二：所述分離氣體先穿過位于氣水分離區(qū)2和整流區(qū)4之間的氣相通道15，然后進(jìn)入到整流區(qū)4內(nèi)，最后在整流區(qū)4內(nèi)部經(jīng)過整流后，從與整流區(qū)4連通的氣相出口6排出；

步驟三：所述分離液體先穿過第一液相通道18a進(jìn)入到整流區(qū)4中，再穿過第二液相通道18b進(jìn)入到換熱區(qū)3中，然后與換熱區(qū)3內(nèi)部的換熱管11接觸，分離液體在換熱區(qū)3內(nèi)經(jīng)過換熱后，從換熱區(qū)3底部的分離液出口7排出，此時(shí)分離液體實(shí)現(xiàn)換熱功能；

步驟四：當(dāng)分離液體進(jìn)入到換熱區(qū)3內(nèi)后，位于換熱區(qū)3內(nèi)部的擋板12對(duì)分離液體進(jìn)行擾動(dòng)，使分離液體在換熱區(qū)3內(nèi)進(jìn)行“S”狀流動(dòng)；

步驟五：換熱液體先從換熱液進(jìn)口8進(jìn)入到換熱區(qū)3內(nèi)，然后從下?lián)Q熱管11b流入到上換熱管11a，最后從換熱液出口9排出，此時(shí)換熱液體實(shí)現(xiàn)換熱功能。

如圖3、圖5和圖6所示，擋板12與換熱管11之間呈垂直布置，位于換熱器中部的擋板12有兩種結(jié)構(gòu)形式(分別為上部鏤空和下部鏤空)，上述兩種結(jié)構(gòu)的擋板能夠使分離液體(液相分離產(chǎn)物)在換熱區(qū)內(nèi)進(jìn)行折向流動(dòng)。

參照?qǐng)D3、圖7所示，引流隔板10由第一引流隔板和第二引流隔板構(gòu)成，引流隔板10為鋼板結(jié)構(gòu)，隔板右側(cè)有一段為多孔結(jié)構(gòu)(第二導(dǎo)流孔19b)的區(qū)域，分離液體(液相分離產(chǎn)物)由此多孔結(jié)構(gòu)(第二導(dǎo)流孔19b)進(jìn)入到內(nèi)換熱區(qū)。

其它未說明的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。