CN102410755B - 空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，空气加热盘管组内设有多组使用蒸汽压力沿空气流动方向依次递增的盘管换热器，各盘管换热器出口分别设有疏水阀；靠近热空气出口的盘管换热器通过主蒸汽阀与主蒸汽管连接，冷凝水接入第一级闪蒸罐闪蒸且闪蒸汽接入比主蒸汽压力低一个等级的盘管换热器放热，冷凝水接入第二级闪蒸罐闪蒸且闪蒸汽接入比主蒸汽压力低两个等级的盘管换热器放热，冷凝水进入第三级闪蒸罐闪蒸，以此类推；最后一级闪蒸汽接入靠近冷空气入口的盘管换热器，所排冷凝水接入冷凝水泵，冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。该系统既能保证热空气温度达到工艺要求，又能提高蒸汽的利用效率，降低单位产品的能耗。

Description

空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统

技术领域

本发明涉及一种热力系统，特别涉及一种空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统。

背景技术

空气加热盘管组通常包括多个并列的盘管换热器，各盘管换热器的进口分别通过主蒸汽阀与主蒸汽管相连，各盘管换热器的出口分别设有疏水阀，各疏水阀的出口分别接入总冷凝水管。蒸汽流过各盘管换热器时与空气换热而释放潜热后，冷凝成相同压力下的高温冷凝水，高温冷凝水经各疏水阀排入总冷凝水管；与此同时，冷空气从空气加热盘管组的一端进入，流经各盘管换热器的外表面，经与蒸汽换热后，变成热空气从空气加热盘管组的另一端流出。

高温冷凝水进入总冷凝水管后，沿程不断压降，部分高温冷凝水闪蒸为蒸汽，体积膨胀1000余倍，流速增加约10倍，致使总冷凝水管中占主导地位的不是冷凝水，而是闪蒸蒸汽，极易形成汽阻；汽阻后疏水阀的背压增加，疏水阀两端压差降低，疏水阀排量下降，导致盘管换热器中产生的冷凝水不能及时排除，换热器效率下降，热空气温度不能达到工艺要求，从而影响正常生产。为保证生产，往往需要开启与疏水阀并联的旁通截止阀进行直排，结果是，排出冷凝水的同时蒸汽通过旁通截止阀泄漏，蒸汽顶着冷凝水在总冷凝水管流动，以克服汽阻阻力；虽保证了生产，但蒸汽利用率降低，单位产品蒸汽消耗增加。因此现有的系统要么不能正常生产，要么蒸汽浪费严重，且冷凝水显热没有得到充分利用。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，既能保证热空气温度达到工艺要求，又能提高蒸汽的利用效率，降低单位产品的能耗。

为解决以上技术问题，本发明所提供的空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，包括空气加热盘管组、冷凝水泵及闪蒸压力依次递减的多个闪蒸罐，所述空气加热盘管组包括壳体，所述壳体的一端设有冷空气入口，另一端设有热空气出口，所述壳体内设有多组使用蒸汽压力沿空气流动方向依次递增的盘管换热器，各盘管换热器的出口分别设有疏水阀；靠近热空气出口的盘管换热器通过主蒸汽阀与主蒸汽管连接，主蒸汽释放潜热后冷凝，主蒸汽冷凝水接入第一级闪蒸罐闪蒸为第一级闪蒸汽，第一级闪蒸汽由第一级闪蒸罐顶部的第一级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低一个等级的盘管换热器释放潜热后冷凝成为一闪冷凝水，一闪冷凝水接入第二级闪蒸罐闪蒸，第二级闪蒸汽由第二级闪蒸罐顶部的第二级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低两个等级的盘管换热器释放潜热后冷凝成为二闪冷凝水，二闪冷凝水进入第三级闪蒸罐闪蒸，以此类推；最后一级闪蒸罐的闪蒸汽接入靠近冷空气入口的盘管换热器释放潜热后成为低温冷凝水，低温冷凝水接入所述冷凝水泵，所述冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：（1）当用户的主蒸汽压力高、冷凝水余热量大、被加热空气尾温高时，即使对主蒸汽冷凝水进行一次闪蒸利用仍将面临困境：闪蒸压力高时，闪蒸率低、闪蒸量少、闪蒸汽温度高，闪蒸汽热能可得到比较充分的利用，但排放的冷凝水温度高，无法做到热能的吃干榨尽；闪蒸压力低时，闪蒸量大，闪蒸汽温度低，尽管排放的冷凝水温度也低，但闪蒸汽热能无法完全被空气吸收，进而导致系统憋压，影响设备正常运行；无论闪蒸压力高或低，都存在难以调和的矛盾。（2）在本发明中，靠近热空气出口的盘管换热器使用主蒸汽，所排放的主蒸汽冷凝水温度最高接入第一级闪蒸罐闪蒸，第一级闪蒸汽的压力通过第一级定压溢流阀设定，其温度和压力低于主蒸汽，被送至比主蒸汽压力低一个等级的盘管换热器继续放热，一闪冷凝水接入第二级闪蒸罐继续闪蒸，第二级闪蒸汽的压力通过第二级定压溢流阀设定，其温度和压力低于第一级闪蒸汽，被送至比主蒸汽压力低两个等级的盘管换热器继续放热，二闪冷凝水进入第三级闪蒸罐闪蒸，以此类推实现了余热的梯级利用，保证热能吃干榨尽；最后一级闪蒸罐的闪蒸汽接入靠近冷空气入口的盘管换热器，所排放的低温冷凝水余压降低到0.02MPa以下，温度略高于100℃，基本没有压力、不能自流的低温冷凝水，通过冷凝水泵加压为过冷水，沿程不再闪蒸，避免了汽阻；而且冷凝水温度越低，输送过程中热量损失越小。（3）在空气加热盘管组中，刚进入的低温冷空气首先在入口段盘管换热器进行热交换，入口段盘管换热器使用的是温度最低的闪蒸汽，由于此时空气温度很低，末级闪蒸汽与冷空气之间存在较大的温差，具有很好的换热效果；当空气流动到中段的盘管换热器时，空气温度已逐步得到提升，而中段的盘管换热器使用的是温度较高的中温闪蒸汽，与温度得到初步提升的空气仍具有较大的温差，因此也具有很好的换热效果；当空气最后流动到靠近热空气出口的盘管换热器时，空气温度已比较高，而出口段的盘管换热器使用的是温度最高的主蒸汽，空气与主蒸汽之间仍存在较大的温差，继续保持了很好的换热效果，这种逆流换热的方式总体保持了很高的换热效率。

作为本发明的优选方案，与本级闪蒸汽连接的各盘管换热器的进口还分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管及上一级闪蒸汽管连接；与本级闪蒸汽冷凝水管连接的各盘管换热器的疏水阀出口还分别通过冷凝水截止阀与主蒸汽冷凝水管及上一级闪蒸汽冷凝水管连接。在各盘管换热器的进口处，如果开启与主蒸汽管相连接的蒸汽截止阀，关闭其他通路的蒸汽截止阀，此时盘管换热器的出口处对应开启与主蒸汽冷凝水管相连接的冷凝水截止阀，关闭其他通路的冷凝水截止阀，就可以使用到主蒸汽并收集主蒸汽冷凝水；同理，如果进口处开启与上一级闪蒸汽管连接的蒸汽截止阀，关闭其他通路的蒸汽截止阀，出口处对应开启与上一级闪蒸汽冷凝水管连接的冷凝水截止阀，关闭其他通路的冷凝水截止阀，就可以使用到上一级闪蒸汽并收集上一级闪蒸汽冷凝水。

作为本发明的优选方案，各级闪蒸罐的底部分别通过背压调节阀组与下一级闪蒸罐连通，最后一级闪蒸罐的冷凝水接入所述冷凝水泵的入口；所述背压调节阀组包括前截止阀、背压自动调节阀、后截止阀及旁通截止阀，所述前截止阀、背压自动调节阀和后截止阀依次串联，所述旁通截止阀并联在前截止阀的进口与后截止阀的出口之间，所述背压自动调节阀根据下一级闪蒸罐的压力大小自动调节开度。某一级闪蒸罐底部的冷凝水可以通过背压调节阀组控制进入下一级闪蒸罐的冷凝水的流量。

作为本发明的优选方案，所述冷凝水泵为汽动冷凝水泵，所述主蒸汽管通过主蒸汽阀与所述汽动冷凝水泵的蒸汽接口连接。

作为本发明的优选方案，各所述盘管换热器的出口与各所述疏水阀之间安装有疏水阀前冷凝水截止阀。开启疏水阀前冷凝水截止阀后，疏水阀开始工作，关闭疏水阀前冷凝水截止阀，就可以对疏水阀进行维护或更换，不影响系统的运行；根据需要还可以同时关闭某盘管换热器的主蒸汽阀、闪蒸蒸汽截止阀和疏水阀前冷凝水截止阀，中止该盘管换热器的运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统的示意图。

图中：1主蒸汽管；2空气加热盘管组；2a冷空气入口；2b热空气出口；3盘管换热器；3a主蒸汽阀；3b第一级闪蒸汽截止阀；3c第二级闪蒸汽截止阀；3d疏水阀；3a’主蒸汽冷凝水截止阀；3b’中温冷凝水截止阀；3c’低温冷凝水截止阀；4a主蒸汽冷凝水管；4b中温冷凝水管；4c低温冷凝水管；5第一级闪蒸罐；5a主蒸汽冷凝水进口；5b第一级定压溢流阀；6第二级闪蒸罐；6a中温冷凝水进口；6b第二级定压溢流阀；7第一级闪蒸汽管；8第二级闪蒸汽管；9冷凝水泵；9a泵蒸汽接口；9b泵入口；9c泵出口；10冷凝水回收系统；11背压调节阀组；11a背压自动调节阀；11b旁通截止阀。

具体实施方式

图1以二效闪蒸利用系统为例，二效闪蒸利用系统包括主蒸汽管1、空气加热盘管组2、第一级闪蒸罐5、第二级闪蒸罐6和冷凝水泵；空气加热盘管组2包括壳体，壳体的一端设有冷空气入口2a，另一端设有热空气出口2b，壳体内沿空气流动方向依次设有入口段盘管换热器、中段盘管换热器及出口段盘管换热器，各盘管换热器3的进口分别通过主蒸汽阀3a与主蒸汽管1相连，各盘管换热器3的出口分别连接有疏水阀前冷凝水截止阀、疏水阀3d、主蒸汽冷凝水截止阀3a’。

各主蒸汽冷凝水截止阀3a’的出口分别接入主蒸汽冷凝水管4a，主蒸汽冷凝水管4a的出口接入第一级闪蒸罐5的主蒸汽冷凝水进口5a，第一级闪蒸罐5的第一级定压溢流阀5b的出口通过第一级闪蒸汽管7及第一级闪蒸汽截止阀3b接入中段盘管换热器的入口，中段盘管换热器的疏水阀出口分别设有中温冷凝水截止阀3b’与主蒸汽冷凝水截止阀3a’并联连接。

各中温冷凝水截止阀3b’的出口分别接入中温冷凝水管4b，中温冷凝水管4b的出口接入第二级闪蒸罐6的中温冷凝水进口6a，第二级闪蒸罐6的第二级定压溢流阀6b的出口通过第二级闪蒸汽管8及第二级闪蒸汽截止阀3c接入入口段盘管换热器的入口，入口段盘管换热器的疏水阀出口分别设有低温冷凝水截止阀3c’与主蒸汽冷凝水截止阀3a’并联连接。

各低温冷凝水截止阀3c’的出口分别接入低温冷凝水管4c，低温冷凝水管4c的出口接入冷凝水泵9的泵入口9b，冷凝水泵9的泵出口9c接入冷凝水回收系统10。

入口段盘管换热器的疏水阀出口还分别设有中温冷凝水截止阀3b’与主蒸汽冷凝水截止阀3a’及低温冷凝水截止阀3c’并联连接，各中温冷凝水截止阀3b’的出口也分别接入中温冷凝水管4b。

第一级闪蒸罐5与第二级闪蒸罐6之间通过背压调节阀组11实现底部连接，背压调节阀组11包括前截止阀、背压自动调节阀11a、后截止阀及旁通截止阀11b，前截止阀、背压自动调节阀11a 和后截止阀依次串联，旁通截止阀11b并联在前截止阀的进口与后截止阀的出口之间，背压自动调节阀11a根据第二级闪蒸罐6的压力大小自动调节开度，可为先导式、电动式、气动式或电气式。第二级闪蒸罐6与第一级闪蒸罐5之间通过背压调节阀组11控制冷凝水的流量。第二级闪蒸罐6的底部冷凝水接入冷凝水泵9的泵入口9b。

冷凝水泵9优选采用汽动冷凝水泵，主蒸汽管1通过主蒸汽阀3a与汽动冷凝水泵的泵蒸汽接口9a连接。

该二效闪蒸利用系统在工作时，使用主蒸汽的出口段盘管换热器排放的主蒸汽冷凝水通过主蒸汽冷凝水管4a进入第一级闪蒸罐5闪蒸，第一级闪蒸汽的压力通过第一级定压溢流阀5b设定，第一级闪蒸汽进入中段盘管换热器继续释放潜热后成为中温冷凝水，中温冷凝水通过中温冷凝水管4b进入第二级闪蒸罐6再次闪蒸，第二级闪蒸汽的压力通过第二级定压溢流阀6b设定，第二级闪蒸汽进入入口段盘管换热器继续释放潜热，释放潜热后成为低温冷凝水，第二级闪蒸罐6出口的冷凝水是余压降低到0.02Mpa（表压）以下，温度略高于100℃的低温冷凝水，通过冷凝水泵9加压为过冷水送往冷凝水回收系统，沿程不再闪蒸，避免了汽阻，且冷凝水温度越低，输送过程中热量损失越小。

该二效闪蒸利用系统根据盘管换热器总数、主蒸汽压力、环境温度、空气尾温、被加热空气气量等，可在线调整。

例如，在中段盘管换热器的进口处关闭第一级闪蒸汽截止阀3b，开启主蒸汽阀3a；在中段盘管换热器的出口处开启疏水阀前冷凝水截止阀，开启主蒸汽冷凝水截止阀3a’，关闭中温冷凝水截止阀3b’，就可以使中段盘管换热器与出口段盘管换热器一样使用主蒸汽。

再例如在入口段盘管换热器的进口处关闭第一级闪蒸汽截止阀3b和第二级闪蒸汽截止阀3c，开启主蒸汽阀3a；在入口段盘管换热器的出口处开启疏水阀前冷凝水截止阀，开启主蒸汽冷凝水截止阀3a’，关闭中温冷凝水截止阀3b’和低温冷凝水截止阀3c’，就可以使入口段盘管换热器使用主蒸汽。

在入口段盘管换热器的进口处关闭主蒸汽阀3a和第二级闪蒸汽截止阀3c，开启第一级闪蒸汽截止阀3b，在入口段盘管换热器的出口处开启疏水阀前冷凝水截止阀，开启中温冷凝水截止阀3b’，关闭主蒸汽冷凝水截止阀3a’和低温冷凝水截止阀3c’，就可以使入口段盘管换热器使用第一级闪蒸汽。

在入口段盘管换热器的进口处关闭主蒸汽阀3a和第一级闪蒸汽截止阀3b，开启第二级闪蒸汽截止阀3c，在入口段盘管换热器的出口处开启疏水阀前冷凝水截止阀，开启低温冷凝水截止阀3c’，关闭主蒸汽冷凝水截止阀3a’和中温冷凝水截止阀3b’，就可以使入口段盘管换热器使用第二级闪蒸汽。

从二效闪蒸利用系统类推到多效闪蒸利用系统，多效闪蒸利用系统包括空气加热盘管组、冷凝水泵及闪蒸压力依次递减的多个闪蒸罐，空气加热盘管组包括壳体，壳体的一端设有冷空气入口，另一端设有热空气出口，壳体内设有多组使用蒸汽压力沿空气流动方向依次递增的盘管换热器，各盘管换热器的出口分别设有疏水阀；靠近热空气出口的盘管换热器通过主蒸汽阀与主蒸汽管连接，所排放的主蒸汽冷凝水接入第一级闪蒸罐闪蒸，第一级闪蒸汽由第一级闪蒸罐顶部的第一级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低一个等级的盘管换热器放热，一闪冷凝水接入第二级闪蒸罐闪蒸，第二级闪蒸汽由第二级闪蒸罐顶部的第二级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低两个等级的盘管换热器放热，二闪冷凝水进入第三级闪蒸罐闪蒸，以此类推；最后一级闪蒸罐的闪蒸汽接入靠近冷空气入口的盘管换热器，所排放的低温冷凝水接入冷凝水泵，冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。

与本级闪蒸汽连接的各盘管换热器的进口还分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管及上一级闪蒸汽管连接；与本级闪蒸汽冷凝水管连接的各盘管换热器的疏水阀出口还分别通过冷凝水截止阀与主蒸汽冷凝水管及上一级闪蒸汽冷凝水管连接，以便进行调整并切换使用各级闪蒸汽的盘管换热器组数量。

各级闪蒸罐的底部分别通过背压调节阀组与下一级闪蒸罐连通并控制冷凝水流量，最后一级闪蒸罐的冷凝水接入所述冷凝水泵的入口。

开启疏水阀前冷凝水截止阀后，疏水阀开始工作，关闭疏水阀前冷凝水截止阀，就可以对疏水阀进行维护或更换，不影响系统的运行；根据需要还可以同时关闭某盘管换热器的主蒸汽阀、闪蒸蒸汽截止阀和疏水阀前冷凝水截止阀，中止该盘管换热器的运行。

以上所述者，仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利范围，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，其特征在于：包括空气加热盘管组、冷凝水泵及闪蒸压力依次递减的多个闪蒸罐，所述空气加热盘管组包括壳体，所述壳体的一端设有冷空气入口，另一端设有热空气出口，所述壳体内设有多组使用蒸汽压力沿空气流动方向依次递增的盘管换热器，各盘管换热器的出口分别设有疏水阀；靠近热空气出口的盘管换热器通过主蒸汽阀与主蒸汽管连接，主蒸汽释放潜热后冷凝，主蒸汽冷凝水接入第一级闪蒸罐闪蒸为第一级闪蒸汽，第一级闪蒸汽由第一级闪蒸罐顶部的第一级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低一个等级的盘管换热器释放潜热后冷凝成为一闪冷凝水，一闪冷凝水接入第二级闪蒸罐闪蒸，第二级闪蒸汽由第二级闪蒸罐顶部的第二级定压溢流阀流出后接入比主蒸汽压力低两个等级的盘管换热器释放潜热后冷凝成为二闪冷凝水，二闪冷凝水进入第三级闪蒸罐闪蒸，以此类推；最后一级闪蒸罐的闪蒸汽接入靠近冷空气入口的盘管换热器释放潜热后成为低温冷凝水，低温冷凝水接入所述冷凝水泵，所述冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。

2.根据权利要求1所述的空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，其特征在于：与本级闪蒸汽连接的各盘管换热器的进口还分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管及上一级闪蒸汽管连接；与本级闪蒸汽冷凝水管连接的各盘管换热器的疏水阀出口还分别通过冷凝水截止阀与主蒸汽冷凝水管及上一级闪蒸汽冷凝水管连接。

3.根据权利要求1所述的空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，其特征在于：各级闪蒸罐的底部分别通过背压调节阀组与下一级闪蒸罐连通，最后一级闪蒸罐的冷凝水接入所述冷凝水泵的入口；所述背压调节阀组包括前截止阀、背压自动调节阀、后截止阀及旁通截止阀，所述前截止阀、背压自动调节阀和后截止阀依次串联，所述旁通截止阀并联在前截止阀的进口与后截止阀的出口之间，所述背压自动调节阀根据下一级闪蒸罐的压力大小自动调节开度。

4.根据权利要求1所述的空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，其特征在于：所述冷凝水泵为汽动冷凝水泵，所述主蒸汽管通过主蒸汽阀与所述汽动冷凝水泵的蒸汽接口连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气加热盘管组冷凝水余热多效闪蒸利用系统，其特征在于：各所述盘管换热器的出口与各所述疏水阀之间安装有疏水阀前冷凝水截止阀。

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