CN101749694B - 智能型高温低压可控式蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能型高温低压可控式蒸汽锅炉，包括锅炉本体、液相加热装置和汽相加热装置，所述锅炉本体上外设可调控蒸汽锅炉温度、压力的控制系统，所述控制系统包括设在锅炉本体上的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别依次与放大电路、A/D模数转换电路和计算机输入端电联接，计算机的输出端经D/A数模转换及开关电路分别与安全电磁阀、供汽电磁阀、汽相导热组件供热电源和液相导热组件供热电源电联接。本发明可实现高温低压供汽，可对蒸汽的温度t、压力P等指标进行及时、高精度自动控制，可提供不同时段的供汽量和供热量。

Description

智能型高温低压可控式蒸汽锅炉

技术领域

本发明涉及蒸汽锅炉，具体涉及一种智能型高温低压可控式蒸汽锅炉。

背景技术

现有的蒸汽锅炉，采用高温高压的饱和蒸汽供热。例如100℃时，1atm(大气压)；200℃时，约15atm；300℃时，约85.9atm；350℃时，约165.4atm等(在蒸汽锅炉中，1-13atm为低压，13-39atm为中压，39-100atm为高压，100atm以上为超高压)。可见压力(压强)升高的速度远快于温度。P-t为非线性关系。高压供汽存在易爆的安全问题。为此，制造时要采取多种保护措施。这必然提高成本。例如每小时供应300℃的蒸汽0.5T的每台锅炉需几十万元。有许多企业只需要高温，不需要同时伴有的高压。使用高温高压蒸气锅炉，价格贵，不节能，又危险。

现有的导热油炉(以导热油为热介质，高温加热后，以泵推动其循环)供热，虽解决了高温(＜300℃)，低压(约2～3个atm)供热问题。但其缺点，一是设备复杂，制造和运营成本高；二是以导热油为介质，对于许多企业，尤其是食品、医药等敏感性强的产品生产，不适宜。因为该油跑、冒、滴、漏，易污染和引起火灾。

社会上有的高温低压供汽，只是将蒸气通过过热器，提升温度后供热。其缺点是供汽的温度、压力和水蒸汽含量等指标不稳定，不能及时、精确地控制，受热源和热负载等外部因素影响。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，为了解决目前高温高压蒸气锅炉，价格昂贵，能耗大且不安全的问题，本发明的目的在于提供一种智能型高温低压可控式蒸汽锅炉，其能实现高温低压蒸汽供汽，可降低制作成本且能安全供汽。

本发明为实现其目的所采取的技术方案：智能型高温低压可控式蒸汽锅炉，包括锅炉本体、液相加热装置和汽相加热装置，所述液相加热装置包括液相导热组件和液相导热组件供热电源，所述汽相加热装置包括汽相导热组件和汽相导热组件供热电源。所述锅炉本体上外设可调控蒸汽锅炉温度、压力的控制系统，所述控制系统包括设在锅炉本体上的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别依次与放大电路、A/D模数转换电路和计算机输入端电联接，计算机的输出端经D/A数模转换电路及开关电路分别与安全电磁阀、供汽电磁阀、汽相导热组件供热电源和液相导热组件供热电源电联接。

所述计算机调控蒸汽锅炉温度、压力的步骤如下：

a)、设定具体供汽的目标温度t1、压力P1、汽密度M1和锅炉本体内蒸汽压强的安全限值Pm参数；

b)、将汽压电信号P与设定的安全限值Pm比较判断，如P≥Pm，则开启安全电磁阀；如P＜Pm，运行下一步；

c)、将温度电信号t与设定的t1比较，如t＜t1，则增加汽相导热组件供热电源的供电；如t＞t1，则减小汽相导热组件供热电源的供电；如t＝t1，则向下运行；

d)、利用P、t，求汽密度M，将M值与设定的M1进行比较。如M＜M1，则增加液相导热组件供热电源的供电；如果M＞M1，则降低液相导热组件供热电源的供电；如M＝M1，则向下运行；

e)、由M1和t1求得P值，将P与P1比较，如P＜P1，则增加液相导热组件供热电源的供电；如果P＞P1，则降低液相导热组件供热电源的供电；如P＝P1，则程序向下运行；

f)、检测，若P＝P1且t＝t1时，则开通供汽电磁阀对外供汽；

g)、重复上述循环。

所述计算机调控蒸汽锅炉温度、压力的变化范围：供汽温度100℃≤t≤1000℃，供汽压力1atm≤P≤220atm。

本发明利用具体供汽状态参数之间的规律关系和有关物理公式，设定供汽的目标状态参数温度t1、压强P1和蒸汽密度M1以及安全气压Pm之后，按上述模型编写程序并输入计算机。通过压力和温度等传感器，获得P、t的电信号，经放大和A/D(模/数)转换，输入计算机。经计算机程序运行处理，对温度和压力进行调控，实现高温低压供汽。所谓低压是指比同温度下的饱和蒸汽压(Ps)低。

本发明的有益效果：

①能实现高温低压蒸汽供汽。例如P＝3atm时，t＝300℃的供汽。如用现有锅炉供汽，则P＝85.9atm。

②供汽的温度t、压力P等指标，可以实现及时、高精度的自动控制。因为有专门的计算机程序进行过程控制。

③功能多，可一机多用。可以恒压恒温(例如3atm300℃)供汽；也可以恒压下不同温度(如5atm时，100～800℃)范围内供汽；还可以实现同一温度下，不同汽压的供汽。还可以给出不同时间的供汽量和供热量。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制系统结构框图；

图3为控制系统运行步骤框图(上)；

图4为控制系统运行步骤框图(下)。

图1中：1、锅炉本体，2、水位计，3、液体界面，4、液相导热组件，5、液相导热组件供热电源，6、汽相导热组件，7、汽相导热组件供热电源，8、放大电路及A/D模数转换，9、计算机，10、D/A数模转换及开关电路，11、温度传感器，12、压力传感器，13、进水阀，14、供汽电磁阀，15、安全电磁阀，16、重力保险阀，17、隔板。

具体实施方式

参见图1、2，本发明主要是对电加热或燃料为主，配合电能调控的蒸汽锅炉的改进，锅炉部分主要由锅炉本体1、液相加热装置和汽相加热装置组成。通常有的液相加热装置和汽相加热装置分别设置在两个容器中，在此为了结构紧凑，将两部分放在一个容器中，其间通过隔板17隔开，在锅炉本体1上设重力保险阀16。液相加热装置包括液相导热组件4和液相导热组件供热电源5。汽相加热装置包括汽相导热组件6和汽相导热组件供热电源7。本发明是在锅炉本体上外设可调控蒸汽锅炉温度、压力的控制系统。该控制系统包括设在锅炉本体上的温度传感器11和压力传感器12，温度传感器11和压力传感器12分别依次与放大电路、A/D模数转换电路和计算机9输入端电联接，计算机9的输出端经D/A数模转换电路及开关电路10分别与安全电磁阀15、供汽电磁阀14、汽相导热组件供热电源7和液相导热组件供热电源5电联接。

本发明通过温度和压力传感器分别获得供汽状态参量的电信号。经放大、A/D(模/数)转换，输入给计算机，利用供汽状态参量间的规律关系和有关物理公式，设定供汽目标参数，经计算机处理输出控制电路开关，实现高温低压供汽的自动控制。计算机调控蒸汽锅炉温度、压力的变化范围为供汽温度100℃≤t≤1000℃，供汽压力1atm≤P≤220atm。

在控制系统运行之前要根据供汽的状态参量之间的规律关系和有关物理学公式设定具体供汽的目标温度t1、压力P1、汽密度M1和锅炉本体1内蒸汽压力的安全限值Pm等参数，并分别接通液相导热组件供热电源5、汽相导热组件供热电源7、放大电路及A/D模数转换8、计算机9和D/A数模转换及开关电路10各部分电源。此后各步皆由计算机程序自动控制运行，其步骤如下：

参见图3、4，在步骤S901中，计算机开始工作，在步骤S902、S903、S904、S905和S906中由传感器12取得锅炉内的汽压电信号P，经放大和A/D转换，输入给计算机9；计算机9将P与设定的安全限值Pm比较判断。如P≥Pm，则开启安全电磁阀15；如P＜Pm，运行下一步。

在步骤S907中，通过温度传感器11，获取锅炉气体温度电信号t，经放大和A/D转换，输入给计算机。

在步骤S908、S909、S910、S911、S912和S913中，将t与设定的t1比较，如t＜t1，则增加汽相导热组件供热电源7的供电；如t＞t1，则减小汽相导热组件供热电源7的供电；如t＝t1，则程序向下运行。

在步骤S914、S915、S916、S917、S918、S919和S920中，利用P、t，求汽密度M，将M值与设定的M1进行比较。如M＜M1，则增加液相导热组件供热电源5的供电；如果M＞M1，则降低液相导热组件供热电源5的供电；如M＝M1，则程序向下运行。

在步骤S921和S922中，由M1和t1求得P值，将P与P1比较。

在步骤S923、S924、S925、S926和S927中，如P＜P1，则增加液相导热组件供热电源5的供电；如果P＞P1，则降低液相导热组件供热电源5的供电；如P＝P1，则程序向下运行。

在步骤S928、S929中，若P＝P1且t＝t1时，则开通供汽电磁阀14对外供汽，之后返回计算机起始程序，重复上述循环。

通过上述计算机的这种过程控制，实现高温t1和低压P1对外供汽。因为t1和P1都为设定值，所以锅炉供汽的温度和压力都分别有一定的变化范围(供汽温度100℃≤t≤1000℃，供汽压力1aTm≤P≤220atm)。

Claims (2)

1.智能型高温低压可控式蒸汽锅炉，包括锅炉本体、液相加热装置和汽相加热装置，所述液相加热装置包括液相导热组件和液相导热组件供热电源，所述汽相加热装置包括汽相导热组件和汽相导热组件供热电源；所述锅炉本体上外设可调控蒸汽锅炉温度、压力的控制系统，所述控制系统包括设在锅炉本体上的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别依次与放大电路、A/D模数转换电路和计算机输入端电联接，计算机的输出端经D/A数模转换电路及开关电路分别与安全电磁阀、供汽电磁阀、汽相导热组件供热电源和液相导热组件供热电源电联接；其特征在于所述计算机调控蒸汽锅炉温度、压力的步骤如下：

a)、设定具体供汽的目标温度t1、压力P1、汽密度M1和锅炉本体内蒸汽压强的安全限值Pm参数；

b)、将汽压电信号P与设定的安全限值Pm比较判断，如P≥Pm，则开启安全电磁阀；如P＜Pm，运行下一步；

c)、将温度电信号t与设定的t1比较，如t＜t1，则增加汽相导热组件供热电源的供电；如t＞t1，则减小汽相导热组件供热电源的供电；如t＝t1，则向下运行；

d)、利用P、t，求汽密度M，将M值与设定的M1进行比较。如M＜M1，则增加液相导热组件供热电源的供电；如果M＞M1，则降低液相导热组件供热电源的供电；如M＝M1，则向下运行；

e)、由M1和t1求得P值，将P与P1比较，如P＜P1，则增加液相导热组件供热电源的供电；如果P＞P1，则降低液相导热组件供热电源的供电；如P＝P1，则程序向下运行；

f)、检测，若P＝P1且t＝t1时，则开通供汽电磁阀对外供汽；

g)、重复上述循环。

2.根据权利要求1所述的智能型高温低压可控式蒸汽锅炉，其特征在于所述计算机调控蒸汽锅炉温度、压力的变化范围：供汽温度100℃≤t≤1000℃，供汽压力1atm≤P≤220atm。

Images