CN100357659C - 耦合换热式宽幅输出供热方法 - Google Patents

Abstract

耦合换热式宽幅输出供热方法，其供热系统由加热器、过热器、蒸发器、汽水分离器、混流器、流量自动调节阀、感温元件及管件构件组成，采用水和高沸点液态物质两种介质，系统以过热器、蒸发器连接组成耦合装置，对两种介质进行耦合换热；高沸点介质由加热器加热，通过过热器、蒸发器与水介质换热，回到加热器，形成循环运行的流程；水介质进入蒸发器，蒸发后通过汽水分离器、过热器、混流器，输出过热蒸汽，形成由水生产过热蒸汽的流程；通过流量自动调节阀调节饱和蒸汽流量并调整感温元件，即实现温度宽幅输出。本发明可在常压或低压条件下实现过热温度在100～400℃范围内宽幅可调输出的供热，工作可靠、安全性能好、设备投资省、适用范围广。

Description

耦合换热式宽幅输出供热方法

技术领域

本发明与蒸汽过热有关，尤其是与以加热方法为特点的蒸汽供热有关，具体而言涉及耦合换热式宽幅输出供热方法。

背景技术

现有供热方式具有蒸汽供热、高温介质供热、电热、燃气直接加热等多种供热方式。其中蒸汽供热方式被普遍应用。但采用蒸汽供热受我国锅炉制造规范的制约：蒸发量小于8t/h的锅炉压力参数低只能在较低温度下实现蒸汽输出。由于大多数蒸汽锅炉未设过热系统，因而要提高蒸汽的输出温度就必须提高锅炉的压力参数，由此造成设备投资过大，安全可靠性下降。一些需温度参数较高的场合则采用了电热、燃气等直接加热方式。这些方式热效率低下，不便于余热利用。为克服这一弱点，一些厂家采用了高温介质传热的供热方式，但由于安全等方面的考虑，加热装置一般设置在远离生产车间的地方；而且高温介质粘度大、不适合远距离输送，因而很少被采用。因此如何使用高温过热蒸汽供热，一直是个难题。现有申请专利的技术中，仅有89102458.12号“过热蒸汽温差分级供热工艺及其设备”提出了在160℃以上加热工艺中用过热蒸汽供热的技术方案，然而该方案仅适用印染工业，目前尚未出现更好的供热方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种具有两种介质耦合传热特点的可在常压和低压条件下实现过热温度在100～400℃范围内工质温度宽幅可调输出的供热方法，以满足生产领域中对高温和所需温度范围宽、温度切换频繁的系统的供热需要。

发明人提供的方法包括：

(1)供热系统由加热器、过热器、蒸发器、汽水分离器、混流器等设备以及流量自动调节阀、感温元件、管件连接组成；

(2)供热系统采用两种介质，一种是水，另一种是高沸点液态物质；

(3)系统以过热器、蒸发器连接组成的装置作耦合装置，对水介质和高沸点介质进行耦合换热；

(4)高沸点介质由加热器加热，通过过热器、蒸发器与水介质换热，回到加热器，形成循环运行的流程；

(5)水介质由补给水进入蒸发器、汽水分离器、过热器、混流器，然后输出过热蒸汽，形成由水生产过热蒸汽的流程；

(6)系统通过设于混流器出口处的感温元件给出的温度控制信号，并通过设于汽水分离器和混流器之间直通管道上的流量自动调节阀对饱和蒸汽流量进行调节，以调节蒸发器和过热器之间的热量分配比例和调节饱和蒸汽与过热蒸汽的混合比、从而实现对系统输出温度进行调节的温度宽幅输出方式。

(7)系统通过设于过热器顶部排气管上方的膨胀油封上方的调压阀对不凝气的排放压力进行调节，以调节高沸点介质的沸点，使耦合器中高沸点介质与水介质之间的温差满足过热需要。

所述的加热器是一个辐射间接加热装置，它可以采用燃气、燃煤、燃油、电热中任何一种方式对高沸点介质进行加热。

所述过热器和蒸发器是两段相互重叠的列管式换热器，其上段为过热器，下段为蒸发器，高沸点介质从管内通过，水介质在管间被蒸发为水蒸气并被加热。

所述汽水分离器是一个密闭的筒状设备，在筒体上由上而下分设饱和蒸汽输出管、混合气体输入管、循环水输入管，其作用是使饱和蒸汽与未蒸发的水介质分离，蒸汽送入过热器，水流入蒸发器；筒体外设有与该汽水分离器相连的水位计，以反映蒸发器的液面高度。

所述混流器系一种将两段直径不同的圆管用一段锥管连接组成大小头，在圆管的大头设封板、在封板上开孔设一管座，在大头管管壁上设一管座，形成一个三通状的构件即为所述混流器；汽水分离器和混流器之间设有流量自动调节阀。

所述的高沸点介质是过热器缸油或蓖麻油，也可以用其他具有高沸点、粘度小的液体。

本发明由于采用了将过热器和蒸发器连接起来的耦合装置，运用两种介质耦合换热与温度调控方式结合，较好的解决了在常压低压下供热系统温度的宽幅输出问题，克服了单纯依靠高沸点介质供热方式中的管线长、阻力大、供热不可靠的弊病，较好的克服了采用单一换热方式的锅炉系统获得高温输出必须增加锅炉压力，从而导致安全可靠性下降的弊病。本发明可在常压和低压条件下实现过热温度在100～400℃范围内工质温度宽幅可调输出的供热，工作可靠、安全性能好、设备投资省、热效率高、便于余热利用、适用范围广，可为环保、化工等新产品的开发提供理想的实验装置热源，可为环保、化工、生物等生产领域提供便于控制的满足多种需要的热源。

附图说明

附图为耦合换热式宽幅输出供热方法的原理示意图。图中：1为接管，2为高沸点介质输入管座，3为加热器，4为高沸点介质输出管座，5为接管，6为高沸点介质输入管座，7为端盖，8为排气管，9为调压阀，10为膨胀油封，11为过热蒸汽输出管座，12为混流器、13为感温元件、14为流量自动调节阀、15为饱和蒸汽直通输出管座、16为饱和蒸汽旁通输出管座、17为饱和蒸汽输入管座，18为混合气体输入管座，19为水位计，20为混合气体输出管座，21为循环水输入管座，22为循环水下出口管座，23为补给水输入管座，24为进水管座，25为排污管座，26为高沸点介质输出管座，27为循环水输出管座，28为汽水分离器，29为蒸发器，30为过热器。

具体实施方式

如附图所示的耦合换热式宽幅输出供热系统，由加热器3、过热器30、蒸发器29、汽水分离器28、混流器12、流量自动调节阀14、感温元件13及管件构件组成；采用两种介质，一种是水，另一种是过热气缸油；系统以过热器30、蒸发器29连接组成的装置作耦合装置，对水介质和过热气缸油进行耦合换热；过热气缸油由燃油加热器3加热，通过过热器30、蒸发器29与水介质换热，回到加热器3，形成循环运行的流程；水介质由补给水进入蒸发器29，蒸发成水蒸气后通过汽水分离器28、过热器30、混流器12，输出过热蒸汽，形成由水生产过热蒸汽的流程；系统通过设于汽水分离器28和混流器12之间直通管道上的流量自动调节阀14对饱和蒸汽流量进行调节，以调节饱和蒸汽与过热蒸汽的混合比，调整感温元件13，即可实现温度在100～400℃范围内进行调节的温度宽幅输出方式。系统通过设于膨胀油封10上的调压阀9对不凝气的排放压力进行调节，以调节高沸点介质的沸点，使耦合装置中高沸点介质与水介质之间的温差满足过热需要。

其工作原理是：高沸点介质在加热器3中被加热后温度增高比重降低沿高沸点介质输出管座4，接管5，高沸点介质输入管座6进入过热器30、蒸发器29，在过热器30中与水介质的气相进行热交换，在蒸发器29中与水介质的液相进行热交换，温度降低比重增高的高沸点介质由高沸点介质输出管座26、接管1、高沸点介质输入管座2进入加热器3完成工作循环。

水介质由补给水输入管座23、补给水输入管24进入蒸发器29，并在其中获得热量汽化，混合气体由混合气体输出管座20、混合气体输入管座18进入汽水分离器28在汽水分离器28中汽水进行分离，饱和蒸汽由饱和蒸汽旁通输出管16流出经饱和蒸汽输入管座17进入过热器30在过热器30中被过热，过热蒸汽由过热蒸汽输出管11流出进入混流器12，从混流器12小头输出端输出。

调整感温元件13的控制温度，当输出的蒸汽温度高于感温元件13控制温度时，流量自动调节阀14自动开启，饱和蒸汽由饱和蒸汽直通输出管座15进入混流器12与由过热蒸汽输出管座11输入混流器12的过热蒸汽混合实现所需的输出温度控制。在蒸发器29和汽水分离器28之间设有循环水输出管27、循环水输入管座21、循环水下出口管座22、补给水输入管座23、进水管座24使蒸发器29与汽水分离器28连通，从而使水位计19能可靠反映蒸发器29的液面高度。

Claims (6)

1  耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征包括：

①供热系统由加热器(3)、过热器(30)、蒸发器(29)、汽水分离器(28)、混流器(12)、流量自动调节阀(14)、感温元件(13)及管件构件组成；

②供热系统采用两种介质，一种是水，另一种是高沸点液态物质；

③系统以过热器(30)、蒸发器(29)连接组成的装置作耦合装置，对水介质和高沸点介质进行耦合换热；

④高沸点介质由加热器(3)加热，通过过热器(30)、蒸发器(29)与水介质换热，回到加热器(3)，形成循环运行的流程；

⑤水介质进入蒸发器(29)，蒸发成水蒸气后通过汽水分离器(28)、过热器(30)、混流器(12)，输出过热蒸汽，形成由水生产过热蒸汽的流程；

⑥系统通过设于混流器出口处的感温元件(13)给出的温度控制信号，并通过设于汽水分离器(28)和混流器(12)之间直通管道上的流量自动调节阀(14)对饱和蒸汽流量进行调节，以调节蒸发器和过热器之间的热量分配比例和调节饱和蒸汽与过热蒸汽的混合比，从而实现对系统输出温度进行调节的温度宽幅输出方式。

⑦系统通过设于过热器(30)顶部排气管(8)上的膨胀油封(10)上方的调压阀(9)对不凝气的排放压力进行调节，以调节高沸点介质的沸点，使耦合器中高沸点介质与水介质之间的温差满足过热需要。

2如权利要求1所述耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征在于所述的加热器(3)是一个辐射间接加热装置，它采用燃气、或燃煤、或燃油、或电热中的一种方式对高沸点介质进行加热。

3如权利要求1所述耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征在于所述过热器(30)和蒸发器(29)是两段相互重叠的列管式换热器，其上段为过热器(30)，下段为蒸发器(29)，高沸点介质从管内通过，水介质在管间流动。

4如权利要求1所述耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征在于所述汽水分离器(28)是一个密闭的筒状设备，在筒体上由上而下分设饱和蒸汽输出管(17)、混合气体输入管(27)、循环水输入管(22)；筒体外设有与该汽水分离器(28)相连的水位计(19)。

5如权利要求1所述耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征在于所述混流器(12)是两段直径不同的圆管用一段锥管连接组成的大小头，其小头即出口端上设有感温元件(13)、其大头上设过热蒸汽输出管(15)所形成一个三通状的构件；汽水分离器(28)和混流器(12)之间设有流量自动调节阀(14)。

6如权利要求1所述耦合换热式宽幅输出供热方法，其特征在于所述的高沸点介质是过热器缸油或蓖麻油。

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