CN101936567A - 一种以蒸汽为热媒的供热方法及其供热机组 - Google Patents

Abstract

本发明的以蒸汽为热媒的供热方法，包括以下步骤：a.通过换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行表面式热交换，控制蒸汽被冷凝为凝结水；b.将步骤a中的凝结水输入到供热管网中。本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，包括蒸汽进入管、与蒸汽进入管相连通的换热器和用于向外界供热的供热管网，其特征在于：所述供热管网还设置有引射器、出水管和凝结水出水管，所述引射器的一个进水口通过出水管与循环水出口相连通，所述引射器的另一个进水口通过凝结水出水管与凝结水出口相连通。本发明的供热方法及其供热机组可有效避免汽水混合时所产生的震动和噪声，同时，实现了成本节约、能量节约、蒸汽利用率提高的目的。

Description

一种以蒸汽为热媒的供热方法及其供热机组

技术领域

本发明涉及一种以蒸汽为热媒的供热方法及其供热机组，更具体的说，尤其涉及一种先把蒸汽转化为凝结水再把凝结水输入供热管网的以蒸汽为热媒的供热方法，以及一种实现上述供热方法的供热机组。

背景技术

蒸汽是一种用途极为广泛的能源，蒸汽的热能可被用来进行集中供热，现有以蒸汽为热媒的供热方法基本上有两种，一种是通过表面式换热方式把蒸汽的热能传递给供热管网中的循环水，在传递热量的过程中，蒸汽被液化为凝结水，然后通过疏水阀注入到暂存凝结水的开式补水箱中，供给供热管网补充水使用；另一种是通过蒸汽喷射器把蒸汽直接与供热管网中的循环水进行混合。

上述第一种供热方法中，补水箱通常是开式常压的，且与自来水管相连，自来水进水由浮球阀控制。这种供热方法的缺点是凝结水通过疏水阀进入补水箱后，原有的压能全部损失。另外，由于凝结水是小流量连续流，而系统的补水是大流量间歇式的补水方式，使得补入到供热管网中的水绝大部分来自自来水，而不是高品质的凝结水。当系统不失水时，就不需要补水，这时，凝结水就通过补水箱溢流口流到排水沟中，这就使得凝结水及其所具有的余热白白的浪费掉了，即原有蒸汽的资源没有被完全利用。上述第二种方案中由于蒸汽直接与供热管网中的循环水相混合，虽然利用了蒸汽所具有的热能和压力能，但是这种供热方法存在一个现有技术难以克服的缺点，就是高温高压蒸汽与供热管网中的水混合的过程中，会产生震动和噪声，这种震动和噪声会沿着供热管网传输。另外，由于这种方法中，在蒸汽压力波动情况下，调节较为困难，因此适应工况能力差。

与上面所述的两种供热方法相对应，以蒸汽为热媒的供热机组的结构也具有两种形式，一种是蒸汽进入管与表面式换热器的蒸汽进口相通，蒸汽通过表面式换热器把能量传递给循环水，表面式换热器内部的凝结水经由补水箱在补入到供热管网中；另一种是蒸汽进入管和回水管风别与引射器的两入口相连通，混合后经由引射器的出口流出。这两种以蒸汽为热媒的供热机组存在的缺点与上述对应的方法存在的缺点相同。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种先把蒸汽转化为凝结水，再把凝结水输入供热管网的以蒸汽为热媒的供热方法。

本发明的以蒸汽为热媒的供热方法，其特别之处在于包括以下步骤：a.通过换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行表面式热交换，控制蒸汽被冷凝为凝结水；b.将步骤a中的凝结水输入到供热管网中。步骤a中采用的是表面式热交换方式，而不是混合的热交换方式，这样就有效的避免了由高温高压蒸汽与循环水混合所带来的震动和噪声，并达到了给供热管网中的循环水加热的目的；步骤b中把凝结水输入到供热管网中，充分利用了蒸汽凝结水及其压力能和所余留的热能，使得原有蒸汽的能量得到最大限度的利用，也使得高品质的凝结水参与到供热管网中，节约了循环补充水。另外，经过凝结水不断的补充更新，不久，供热管网中的循环水大部分成为不含离子的高品质的凝结水，保证了换热效率的稳定，减少了管网的腐蚀。

本发明的以蒸汽为热媒的供热方法，所述步骤a中的凝结水的温度等于或小于蒸汽管网中蒸汽的温度。也就是说蒸汽只需放出其所含潜热，凝结成饱和水。凝结水的温度越高，冷热介质换热时平均温差就越大，越有利于换热，同等换热量时，所需换热面积就越小，因此，换热器体积就越小。凝结水温度只要求到饱和水温度，与供热设计规范要求的不高于80℃的情况相比较，提高了很多，在换热器设计计算时，对数平均温度大幅度提高，这就使得换热面积大大减小，换热器制造成本大为降低。理想状态时凝结水的温度与蒸汽的温度相等，即凝结水为饱和水，这时所要求的换热器的换热面积最小。凝结水保持与蒸汽相同的压力，并与循环水在引射器中混合，可充分利用凝结水具有的压力能，减小了供热管网中所需要的循环能量，达到了节能的目的。

本发明的以蒸汽为热媒的供热方法，所述步骤a中的换热器为表面式汽水换热器。采用表面式汽水换热器可以保证蒸汽与供热管网中的循环水不相混合，避免了汽水混合时震动和噪声的产生。

本发明的以蒸汽为热媒的供热方法，所述步骤b中凝结水输入到供热管网中使用的装置为引射器。所述引射器采用水水引射器，水水引射器的两个输入端口均与水管相连接，经输入端口凝结水与循环水相混合，并可通过引射器的扩压部分进行增压，增压的目的是为了使供热管网中的循环水，在不提供其他增压装置或提供较小压力的情况下就可实现循环。

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种先把蒸汽转化为凝结水，再把凝结水输入供热管网的以蒸汽为热媒的供热机组。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，包括蒸汽进入管、与蒸汽进入管相连通的换热器和用于向外界供热的供热管网；所述换热器包括蒸汽进口、凝结水出口、循环水进口、循环水出口，所述供热管网包括供水管和与循环水进口连通的回水管，其特别之处在于：所述供热管网还设置有引射器、出水管和凝结水出水管，所述引射器的一个进水口通过出水管与循环水出口相连通，所述引射器的另一个进水口通过凝结水出水管与凝结水出口相连通，所述引射器的出水口与供水管相连通。蒸汽进入管中是来自蒸汽源的高温高压的蒸汽，蒸汽经由换热器的蒸汽进口进入到换热器中；供热管网中的循环水流经用户后通过回水管流入到换热器中，在换热器中蒸汽以表面式的热交换方式与循环水进行热交换，升温后的循环水经换热器的循环水出口流入出水管中，出水管与引射器的输入端口相连接；蒸汽在换热器中液化为凝结水之后由换热器的凝结水出口流出，并经过凝结水出水管流入到引射器的输入端口；凝结水和被加热后的循环水在引射器中混合后流入到供水管中，经由供水管流出的循环水流经用户使用后再流入回水管，完成供热管网中的一次循环。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，所述的换热器为表面式汽水换热器；所述的引射器为水水引射器，所述引射器包括混合室和扩压管。采用表面式换热器来实现蒸汽与循环水的热传递，避免了蒸汽与循环水的直接接触，也就防止了汽水混合时所产生震动与噪声，使得本发明的供热机组可应用在各种环境中；水水引射器的两个输入端口均为与水管相连接的输入端口，通过引射器的混合室，凝结水与循环水混合在一起，在进行传质的同时，也完成了传热过程，凝结水给循环水进一步加热，并使混合后的循环水的压力提高，达到充分利用凝结水压力能和余留的显热以及高品质凝结水的目的；再通过引射器扩压管的扩压作用，使混合后循环水的压力进一步提高。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，所述的蒸汽进入管上按照蒸汽的流动方向依次设置有闸阀、过滤器、温控阀、闸阀、压力表、温度计；所述供水管上由其与引射器出水口连接处起沿循环水流动方向依次设置有单向阀、压力表、温度计、闸阀；所述回水管上沿循环水流动方向依次设置有闸阀、除污器、安全阀、温度计、压力表、闸阀。在蒸汽进入管上设置两个闸阀，便于过滤器清污和温控阀检修。蒸汽进入管上的过滤器用于过滤蒸汽管道中固体杂物；供水管上设置的单向阀为了防止供水管中的循环水倒流，回水管上的除污器用于去除供热管网管路中回流的固体杂物。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，包括有温控系统，该温控系统包括设置于供水管上用于测量供水管内部水温的温度传感器、设置在蒸汽进入管上可进行开度调节的温控阀和设置于电控柜内的控制电路。设置在供水管上的温度传感器，用于检测供水管中水的温度，并把检测到的数据传递给电控柜内部的控制电路，通过控制电路的计算，来判断供水管中水的温度相对设计温度是正常、过高还是过低，进而对温控阀进行控制；如果测得供水管中水温过高，控制电路就会减小温控阀的开度，如果测得供水管中水温过低，就会增大温控阀的开度，如果测得温度正常，则温控阀保持原有开度。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，还设置有保证供热管网正常工作的循环泵系统，该循环泵系统包括设置于供水管上用于检测供水压力的第一远传压力表、设置于回水管上用于检测回水压力的第二远传压力表、循环泵以及设置于电控柜内部的控制电路；与循环泵的进水口相连接的管路上设置有闸阀，与循环泵的出水口相连接的管路上设置有单向阀和闸阀。为了保证循环水在供热管网中循环，必须保证供水管中水的压力值与回水管中水的压力值之差大于某一特定值，即第一远传压力表与第二远传压力表所测得的压力差大于某一特定值，在供水管压力不足的情况下，需要由循环泵向用户端供水，以便保证有充足的压力。供水管上的单向阀和循环泵出口管路上的单向阀均是为了防止循环水的倒流。

本发明的以蒸汽为热媒的供热机组，所述的循环泵为可进行变频调节的循环泵。循环泵可变频调节的好处是，供热管网回路需要多大的压力，循环泵就提供多大的压力，这不仅有利于能源的节约，也可保证循环水有稳定的流量。

本发明的有益效果是：

本发明的供热方法中，先将蒸汽与循环水通过表面式换热方式进行换热，再将蒸汽转化的凝结水与循环水进行混合，这种供热方法，即可避免汽水混合时所产生的震动和噪声，还达到了充分利用蒸汽能量和高品质凝结水的目的；在蒸汽与循环水进行换热的过程中，可控制蒸汽所转化的凝结水为饱和的凝结水，也就使得所需换热器的换热面积大为减小，对应的换热器的体积也大为减小，不仅降低了制造成本，还节省了安装空间。

本发明的供热机组中，蒸汽进入管中的蒸汽与供热管网中的循环水通过表面式换热器实现热交换，避免了原有供热机组中汽水混合时所产生的震动和噪声，扩大了供热机组的应用场合；蒸汽转化的凝结水与循环水通过引射器进行混合，充分利用了凝结水的能量(压力能和显热)和高品质的凝结水，达到了成本节约、能源利用率提高的目的。

附图说明

图1为现有第一种供热方式的原理图；

图2为现有第二种供热方式的原理图；

图3为本发明的以蒸汽为热媒的供热方法及其供热机组的原理图；

图4为本发明的以蒸汽为热媒的供热机组原理图。

图中：1蒸汽进入管，2换热器，3引射器，4截止阀，5-1、5-2、5-3压力表，6-1、6-2、6-3温度计，7-1、7-2单向阀，8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9、8-10、8-11闸阀，9电控柜，10出水管，11凝结水出水管，12供水管，13回水管，14补水箱，15补水泵，16过滤器，17温控阀，18除污器，19第一远传压力表，20第二远传压力表，21循环泵，22安全阀，23充水管，24温度传感器，25疏水阀，26自来水进水管，27溢流口，28蒸汽喷射器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1给出了现有第一种供热方式的原理图，所示的蒸汽进入管1与换热器2的蒸汽进口相连接，供热管网中的循环水由回水管13流经换热器2后再流入供水管12，并且循环水与蒸汽在换热器2内实现热交换，在热交换的过程中蒸汽被液化为凝结水，然后再通过与换热器2相连接的凝结水出水管11把凝结水输入到补给箱14中，间歇的利用补水泵把凝结水输入到供水管12中，实现凝结水的充分利用；通常情况下，补水箱14还设置有自来水进水管26和溢流口27。这种换热方式存在三个较大的缺点，一是，换热器所输出的凝结水的温度要求较低，这就加大了换热器2的换热面积，从而使得换热器2的体积较大，即增加了换热器的成本，也要求比较大的安装空间；二是，凝结水的热能和压力能被白白的浪费掉了；三是，由于凝结水的流量十分的小，而补水泵15为间歇补水，使得补入的水不是凝结水，而是大量的自来水。当系统不失水时，就不需要补水，这时，凝结水就通过补水箱溢流口流到排水沟中，这就使得凝结水及其所具有的余热白白的浪费掉了，即原有蒸汽的资源没有被完全利用。图2给出了现有第二种供热方式的原理图，所示的蒸汽进入管1和回水管13与蒸汽喷射器28的输入端口相连接，用于实现蒸汽与循环水的混合，蒸汽与循环水混合后经由供水管12流出。这种供热方式的缺点是，蒸汽与循环水在混合的过程中会产生震动和噪声，并且所产生的震动和噪声会通过供热管网进行远距离传输。

供热方法实施例1，

一种以蒸汽为热媒的供热方法，其包括以下步骤：

a.通过换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行表面式热交换，控制蒸汽被冷凝为凝结水；

b.将步骤a中的凝结水输入到供热管网中，使凝结水与循环水相混合。

供热方法实施例2，

一种以蒸汽为热媒的供热方法，其包括以下步骤：

a.通过表面式换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行热交换，并控制蒸汽所转化的凝结水的温度与蒸汽的温度相等；

b.将步骤a中的凝结水输入到供热管网中，使凝结水与循环水相混合。

供热方法实施例3，

a.通过表面式换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行热交换，并控制蒸汽所转化的凝结水的温度比蒸汽的温度低1℃至30℃；

b.通过引射器将步骤a中的凝结水输入到供热管网中，使凝结水与循环水相混合。

供热机组实施例，如图3所示，本发明的供热机组包括蒸汽进入管1、换热器2、引射器3、出水管10、凝结水出水管11、供水管12、回水管13。图4给出了本发明的以蒸汽为热媒的供热机组详细的原理图，所示的换热器2为表面式汽水换热器，其包括蒸汽进口、凝结水出口、循环水进口、循环水出口；所示的引射器3为水水形式的引射器，其包括两个输入口和一个输出端口。蒸汽进入管1与换热器2的蒸汽进口相连接，在蒸汽进入管1上沿蒸汽的流动方向依次设置有闸阀8-10、过滤器16、温控阀17、闸阀8-11、压力表5-1、温度计6-1，通过闸阀8-10和闸阀8-11的共同作用可实现过滤器16清污和温控阀17维修，过滤器16可防止蒸汽管路中杂物进入温控阀，影响其正常工作。温控阀17为开度可控的阀门，温控阀17可实现对流入到换热器2中的蒸汽流量进行控制；所示的截止阀4及与其相连接的管路组成备用通路，当温控阀17无法正常工作时，可将闸阀8-10和闸阀8-11关闭，开启截止阀4，使蒸汽流经截止阀4所在的管路给换热器2提供蒸汽，使本发明的供热系统进行工作。

如图4所示，换热器2的凝结水出口与引射器3的一个输入口通过凝结水出水管11相连通，且凝结水出水管11上设置有闸阀8-5；换热器2的循环水出口通过出水管10与引射器3的另一个输入口相连通，且出水管10上设置有闸阀8-1；引射器3的出水口与供水管12相连通，供水管12上沿循环水的流动方向依次设置有单向阀7-1、压力表5-2、温度计6-2、温度传感器24、第一远传压力表19、闸阀8-2，单向阀7-1起到限制循环水倒流的作用，温度传感器24可实现把测得的循环水的温度传送到电控柜9的控制电路中。回水管13与换热器的循环水进口相连通，回水管13上按照循环水的流动方向依次设置有闸阀8-9、第二远传压力表20、除污器18、安全阀22、温度计6-3、压力表5-3、闸阀8-6，第二远传压力表20用于测量回水管13中循环水的压力，并把测得的压力值传送到电控柜9中的控制电路中；安全阀22的开启值可根据循环系统定压需要进行设定，当回水管13中的压力值达到设定的压力值时，安全阀22开启并进行泄压，在安装的过程中，应保证安全阀22靠近换热器2的循环水进口，这样就可保证安全阀22流出的水的温度较低。

如图4所示，与单向阀7-1相并联的管路上设置有循环泵21，与循环泵21的输入口相连的管路上设置有闸阀8-3，与循环泵21的输出端口相连接的管路上设置有单向阀7-2和闸阀8-4，循环泵21为可进行调频控制的循环泵，单向阀7-2可防止循环水的倒流。在引射器3的输出口管路及回水管13之间还设置有一管路，该管路上设置有闸阀8-7且该管路还与充水管23相连接，充水管23用于给供热管网进行充水，且充水管上安装有闸阀88。

供水管12上的第一远传压力表19、回水管13上的第二远传压力表20、循环泵21及循环泵21上的单向阀7-2和两个闸阀8-3、8-4、电控柜9中的控制电路构成了循环泵系统，电控柜9中的控制电路，通过对第一远传压力表19与第二远传压力表20所采集数值之差的计算，并判断其差值是否低于规定值，如低于规定的最小值，则开启循环泵21进行增压，保证供热管网中的循环水能够正常循环。蒸汽进入管1上的温控阀17、供水管12上的温度传感器24和设置于电控柜9内的控制电路组成了温控系统，假设设定的供水管12中循环水的温度为95℃，当控制电路检测到温度传感器24的温度高于95℃时，就会减小温控阀17的开度；如果检测到的温度低于95℃时，就可增大温控阀17的开度。总之，通过对蒸汽流量的控制，来实现供水温度的控制。

本发明的供热机组使用时的操作步骤：

首先，关闭截止阀4、闸阀8-10和闸阀8-11，开启其余闸阀8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9，把充水管23与水源相连接，通过循环泵21给整个供热管网进行充水，当安全阀22开始泄压时，停止循环泵21的运行，并关闭闸阀8-7和闸阀8-8，供热管网充水完毕；然后，手动开启循环泵21，使供热管网中的循环水流动起来，先打开闸阀8-11，再缓慢打开闸阀8-10，整个供热系统开始运行；待整个系统运行平稳后，把循环泵21切换到自动控制模式，这时，循环泵21就能根据第一远传压力表19与第二远传压力表20测得压力的差值，进行变频调节控制，自动运行。

在运行的过程中，蒸汽经由蒸汽进入管1进入到换热器2中，实现与供热管网中循环水的热交换；蒸汽转化为的凝结水由凝结水出水管11进入引射器3，在引射器3中蒸汽和升温后的循环水相混合并通过供水管12流到用户端，供用户使用；由用户端流出的循环水通过回水管13流入到换热器2中进行换热，完成一次循环。

在运行的过程中，由于凝结水不断补充到供热管网中，致使系统的压力会不断升高，通过安全阀22的泄压，可保证供热管网中循环水的压力在正常的范围内。供水管网中的循环水的供水温度由温度传感器24、温控阀17和设置于电控柜9中的控制电路来进行调节和控制。

Claims (10)

1.一种以蒸汽为热媒的供热方法，其特征在于包括以下步骤：

a.通过换热器将来自蒸汽管网中的蒸汽与供热管网中的循环水进行表面式热交换，控制蒸汽被冷凝为凝结水；

b.将步骤a中的凝结水输入到供热管网中。

2.根据权利要求1所述的以蒸汽为热媒的供热方法，其特征在于：所述步骤a中的凝结水的温度等于或小于蒸汽管网中蒸汽的温度。

3.根据权利要求1或2所述的以蒸汽为热媒的供热方法，其特征在于：所述步骤a中的换热器为表面式汽水换热器。

4.根据权利要求1或2所述的以蒸汽为热媒的供热方法，其特征在于：所述步骤b中凝结水输入到供热管网中使用的装置为引射器。

5.一种以蒸汽为热媒的供热机组，包括蒸汽进入管(1)、与蒸汽进入管(1)相连通的换热器(2)和用于向外界供热的供热管网；所述换热器包括蒸汽进口、凝结水出口、循环水进口、循环水出口，所述供热管网包括供水管(12)和与循环水进口连通的回水管(13)，其特征在于：所述供热管网还设置有引射器(3)、出水管(10)和凝结水出水管(11)，所述引射器的一个进水口通过出水管(10)与循环水出口相连通，所述引射器的另一个进水口通过凝结水出水管(11)与凝结水出口相连通，所述引射器的出水口与供水管(12)相连通。

6.根据权利要求5所述的以蒸汽为热媒的供热机组，其特征在于：所述的换热器(2)为表面式汽水换热器；所述的引射器(3)为水水引射器，所述引射器(3)包括混合室和扩压管。

7.根据权利要求5或6所述的以蒸汽为热媒的供热机组，其特征在于：所述的蒸汽进入管(1)上按照蒸汽的流动方向依次设置有闸阀(8-10)、过滤器(16)、温控阀(17)、闸阀(8-11)、压力表(5-1)、温度计(6-1)；所述供水管(12)上由其与引射器(3)出水口连接处起沿循环水流动方向依次设置有单向阀(7-1)、压力表(5-2)、温度计(6-2)、闸阀(8-2)；所述回水管(13)上沿循环水流动方向依次设置有闸阀(8-9)、除污器(18)、安全阀(22)、温度计(6-3)、压力表(5-3)、闸阀(8-6)。

8.根据权利要求7所述的以蒸汽为热媒的供热机组，其特征在于：包括有温控系统，该温控系统包括设置于供水管(12)上用于测量供水管(12)内部水温的温度传感器(24)、设置在蒸汽进入管(1)上可进行开度调节的温控阀(17)和设置于电控柜(9)内的控制电路。

9.根据权利要求7所述的以蒸汽为热媒的供热机组，其特征在于：还设置有保证供热管网正常工作的循环泵系统，该循环泵系统包括设置于供水管(12)上用于检测供水压力的第一远传压力表(19)、设置于回水管(13)上用于检测回水压力的第二远传压力表(20)、循环泵(21)以及设置于电控柜(9)内部的控制电路；与循环泵(21)的进水口相连接的管路上设置有闸阀(8-3)，与循环泵(21)的出水口相连接的管路上设置有单向阀(7-2)和闸阀(8-4)。

10.根据权利要求9所述的以蒸汽为热媒的供热机组，其特征在于：所述的循环泵(21)为可进行变频调节的循环泵。

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