CN102734636B - 静压力连续疏排水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静压力连续疏排水装置，包括耐压汽液混合罐，其上部具有连接蒸汽系统的入口，下端具有排出冷凝水的出口，出水管上安装有阀门，还包括一盘式自动压差控制器，其安装在耐压汽液混合罐和阀门之间，包括上、下壳体和安装在上下壳体之间的压差膜，压差膜与上下壳体形成第一和第二两个密封腔，其中第一密封腔与耐压汽液混合罐联通，第二密封腔安装有能预先设定一压力值的压力装置，压差膜通过联动装置与阀门的阀芯连接。本发明的静压力连续疏排水装置是利用蒸汽系统的静压头，输送冷凝水到后一级用热装置，不需要消耗新蒸汽和其他动力，带压输送高温饱和水，不会因降压后将凝结水的汽化潜热释放，可以节约大量能源，同时降低单位产值的能耗。

Description

静压力连续疏排水装置

发明领域

本发明涉及一种高效节能的靠静压力可控制的连续排水和输送水的综合装置，适用于热力系统中用热设备的疏水和输送饱和冷凝水的设备。

背景技术

使用和利用蒸汽的设备上，只要需要蒸汽，在这种设备内肯定要产生凝结水，凝结水则成为有害的流体，同时还混入了空气和其他不可凝气体，成为引起设备产生故障和降低性能的原因。疏水阀在蒸汽加热系统中起到阻汽排水作用，最重要的功能有以下三个方面：(1)能迅速排除产生的凝结水；(2)防止蒸汽泄漏；(3)排除空气及其他不可凝气体。

根据疏水阀工作原理的不同，蒸汽疏水阀可化为以下三种类型：机械型、热静力型和热动力型。

机械型也称浮子型，是依靠蒸汽疏水阀内凝结水液位高度的变化而动作，有自由浮球式、自由半浮球式、杠杆浮球式、倒吊桶式等。这类疏水阀利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位变化，使浮子升降带动阀瓣开启或关闭，达到阻汽排水目的。机械型疏水阀的过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响，有水即排，加热设备里不存水，能使加热设备达到最佳换热效率。最大背压率为80％，工作质量高，是生产工艺加热设备最理想的疏水阀。

热静力型是依靠液体温度的变化而动作，有膜盒式、波纹管式、双金属片式。这类疏水阀是利用蒸汽和凝结水的温差引起感温元件的变型或膨胀带动阀心启闭阀门。热静力型疏水阀的过冷度比较大，一般过冷度为15度到40度，它能利用凝结水中的一部分显热，阀前始终存有高温凝结水，无蒸汽泄漏，节能效果显著。是在蒸汽管道，伴热管线、小型加热设备，采暖设备，温度要求不高的小型加热设备上，最理想的疏水阀。

热动力型是依靠液体的热动力学性质的变化而动作，有热动力式(圆盘式)、脉冲式、孔板式。这类疏水阀根据相变原理，靠蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。因热动力式疏水阀的工作动力来源于蒸汽，水、汽是一起排的，误动作多，在没有水的情况下也会排汽，造成大量生蒸汽的浪费。结构简单、耐水击、最大背压率为50％，有噪音，阀片工作频繁，使用寿命短。

目前热力系统中的蒸汽疏水装置形式多种多样，但需要一定的背压差，疏水阀在高速排出凝结水的同时会卷带新蒸汽一同排向后级，压差的过大和凝结水经疏水阀流通孔节流汽化产生闪蒸汽，这一物理过程，同样不能消除，会造成新蒸汽泄漏。排出的冷凝水一般直排到地沟中或通大气的管道中，这会将饱和水的潜热释放了，浪费了大量的可回收利用的能源。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种静压力连续疏排水装置。该装置在排水过程无需背压，也不需要消耗新的蒸汽，并能自动排水。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种静压力连续疏排水装置，包括耐压汽液混合罐，其上部具有连接蒸汽系统的入口，下端具有排出冷凝水的出口，出水管上安装有阀门，其特征在于，还包括一盘式自动压差控制器，其安装在耐压汽液混合罐和阀门之间，包括上、下壳体和安装在上下壳体之间的压差膜，压差膜与上下壳体形成第一和第二两个密封腔，其中第一密封腔与耐压汽液混合罐联通，第二密封腔安装有能预先设定一压力值的压力装置，压差膜通过联动装置与阀门的阀芯连接，耐压汽液混合罐压力达到设定的压力值时，压差膜移动，打开阀门，排出冷凝水。

优选的是，上述压力装置为液位定压管，其与第二密封腔联通，通过液位定压管内的液体给第二密封腔设定一定的压力值。

优选的是，上述述第一密封腔内还安装有弹簧机构。

优选的是，上述液位定压管安装在耐压汽液混合罐内，下方与第二密封腔联通，上端开口于耐压汽液混合罐外，并在靠近耐压汽液混合罐内、靠近顶部的位置处有开口与混合罐内联通；所述上端开口内安装有可开启的盖子。

优选的，所述盖子为螺母。

优选的是，上述第一密封腔内还包括一端连接在耐压汽液混合罐开口、另一端敞口的管道。

优选的是，上述管道为环形、螺旋形或U形盘管。

优选的是，上述联动装置为一推杆，所述推杆穿过两个密封腔中的一个，一端固定在压差膜上，另一端与阀门的阀芯连接，随着压差膜的移动，打开和关闭阀门。

本发明的静压力连续疏排水装置是利用蒸汽系统的静压头，输送冷凝水到后一级用热装置，不需要消耗新蒸汽和其他动力，带压输送高温饱和水，不会因降压后将凝结水的汽化潜热释放，可以节约大量能源，同时降低单位产值的能耗。

附图说明

图1所示为本发明的静压力连续疏排水装置第一实施例的剖视图。

图2所示为本发明的静压力连续疏排水装置第二实施例的剖视图。

1、耐压汽液混合罐；2压差控制器；3、阀门；11进口；12、出水管；13、出口；21、上壳体；22、下壳体；23、压差膜；24弹簧组件；25、联动装置；26、上腔体；27、下腔体；28、液位定压管；29、开口；40、上端开口；50、管道；51、开口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的静压力连续疏排水装置做进一步的描述。

如图1所示为本发明的静压力连续疏排水装置的一实施例，疏排水装置包括耐压汽液混合罐1、压差控制器2和阀门3。

耐压汽液混合罐1是一个压力容器，上端面具有一进口11，下端面连接一水平的出水管12，具有一出口13。该压力容器是用来积存热力系统的冷凝水，它能起到汽液分离作用，使冷凝液在下，蒸汽在上，同时该罐能承受水击。

阀门3包括阀体和阀芯，安装在出水管12内，阀芯可以直线移动来打开和关闭阀门3，液体高度决定阀芯开口大小。压差控制器2为盘式，固定在耐压汽液混合罐1和出水管12上，其包括由上下壳体21、22、压差膜23、弹簧组件24和联动装置25；压差膜23安装在上下壳体21、22之间，分别于上下壳体形成上下两个封闭的腔体，上腔体26和下腔体27，上腔体26内安装有弹簧组件24，且与耐压汽液混合罐1下部联通；液位定压管28是安装在耐压汽液混合罐1内的独立管体，其下端穿过罐1与下腔体27联通，其上端开口40在罐1外，并在罐1内靠近罐1顶部的位置有一开口29与罐1内联通；联动装置25为一推杆，上端固定在压差膜23上，下端穿过下腔体27连接到阀门3的阀芯上。

所有的部件均能耐高温和高压。所有外部的固定连接均采用焊接，但是差压控制器上下腔的连接使用螺母，便于安装和维护压差膜。

由于液位定压管安装在耐压汽液混合罐内且和耐压汽液混合罐是联通的，它们都和蒸汽热力系统联通，所受到的热力系统压力是相同的，因此用二者的液位高度就可建立相对应的差压，该差压不受到热力系统压力波动的影响。

液位定压管和耐压汽液混合罐之间的液位差产生的差压作用在隔离高低压腔的盘式压差膜上，推动膜片上下弹性移动。在与耐压汽液混合罐联通的腔体中安装有弹簧机构，弹簧是可以设定弹力的，弹簧的弹力作用于盘式压差膜上，起到抵消一部分与液位定压管联通的腔体内的压力，抵消的压力就是“耐压汽液混合罐”和“液位定压管”液位差的压差值。

该疏排水装置的工作过程如下：

液位定压管28内装满液体或水后，关闭上端开口40内的盖子(盖子通常为一螺母)，通过开口29使液位定压管28与耐压汽液混合罐1内的气压保持一致，这时，与液位定压管28联通的下腔体27内就会保持一定的压力，热力系统的冷凝水和蒸汽从进口11自然流入耐压汽液混合罐1，沉积在罐的底部，罐内的水与压差控制器的上腔体26是联通的，上腔体26的压力由弹簧组件24和罐1内的水压共同决定，上腔体26内的水压随着流入罐1内的冷凝水的增加而增加，当其压力大于下腔体27内的压力值时，压差膜23被上腔体26内的高压推动向下移动，带动固定在压差膜23上的联动组件25(推杆)向下运动，连接在推杆上的阀芯被打开，由于蒸汽系统是有压力的，蒸汽的静压头可以推动进入“耐压汽液混合罐”的高压饱和水通过阀门排出，进入有压力的疏水管道中，使高压饱和水不会产生闪蒸汽，可以用原蒸汽系统静压头输送高压饱和水到下一换热设备；随着罐1内水位的降低，上腔体26内的压力逐渐减小，当小于下腔体27内的压力值时，压差膜23向上移动，带动推杆关闭阀芯，完成一个自动排水过程。

图2所示为本发明的静压力连续疏排水装置的另一实施例，是对上一个实施例的改进。在上腔体26内增加了一管道50，该管道为弯管，一端安装到上腔体26和耐压汽液混合罐1的开口51上，另一端敞口，在上腔体26内，耐压汽液混合罐1的水经该管道进入上腔体26内，增加了延程阻力，减少了因耐压汽液混合罐水位剧烈波动造成压差膜剧烈冲击，使耐压汽液混合罐液位压力变动值均匀平稳扩散到第一个密封腔内，压强力均匀作用在压差膜，从而保证阀芯开启关闭的精确度，高精度的差压膜和弹簧可以将罐内液位精确的控制在20mm波动，其他普通蒸汽泵或倒吊桶疏水器液位一般都要达40-1000mm才会动作，二者精度相差较大。管道50可以是环形、螺旋形或U形盘管等既有一定长度又能安装在上腔体内的其他形状。

高效节能的静压力连续疏排水装置结构简单，设备小巧，液位控制是可调的，根据凝结水量在“耐压汽液混合罐”内高度选择阀门的开度，当液位过低时阀门会自动关小直至关闭，保证蒸汽不会泄漏。该设备可以安装在换热设备的底部，替换现有一部分普通疏水器。在正常使用过程中可利用热力系统的静压将水输送到较远的用水点，是属于结构简单、控制可靠、精度高、无动力输送水、一旦设置完成长期免维护等优点。其主要功能是节能。

采用1台“静压力连续疏排水装置”用于换热设备中，如系统压力是0.7MPa，每小时消耗10T/t蒸汽，每天8小时运行为计算对象结果如下：

第一种工况：高效节能的静压力连续疏排水装置和采用普通疏水器将冷凝水排空不回收的比较，一天节约量：

(697.14kj/kg*10000kg*8h)/60*104cal/kg*4.18kj/cal*1000kg/t+5％(蒸汽泄漏量)*10t/h*8h＝22.24t+4t≈26t/d，

(26/80)t/d＝32.5％每天排出32.5％没回收能耗。

采用“高效节能的静压力连续疏排水装置”加有压输送高温饱和水管网系统，全部回收时年可节约能耗约30％(扣除输送管网系统2.5％散热)。

第二种工况：“高效节能的静压力连续疏排水装置”和采用普通疏水器将冷凝水排空但通过管网回收水温在70℃的作比较，一天节约量：

(697.14KJ/kg-293KJ/kg)*10000kg*8/60*104cal/kg*4.18kj/cal*1000kg/t+5％(蒸汽泄漏量)*10t/h*8h＝12.89t+4t≈16.89t/d，

(16.89/80)t/d＝21.11％每天排出21.11％没回收能耗。

采用“高效节能的静压力连续疏排水装置”加有压输送高温饱和水管网系统，全部回收时年可节约能耗约18％(扣除输送管网系统3.11％散热)。

以上对本发明的描述并不用于限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明提供的技术方案做出各种相应的改变，这些改变都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种静压力连续疏排水装置，包括耐压汽液混合罐，其上部具有连接蒸汽系统的入口，下端具有排出冷凝水的出口，出水管上安装有阀门，其特征在于，还包括一盘式自动压差控制器，其安装在耐压汽液混合罐和阀门之间，包括上、下壳体和安装在上下壳体之间的压差膜，压差膜与上下壳体形成第一和第二两个密封腔，其中第一密封腔与耐压汽液混合罐联通，第二密封腔安装有能预先设定一压力值的压力装置，压差膜通过联动装置与阀门的阀芯连接，耐压汽液混合罐压力达到设定的压力值时，压差膜移动，打开阀门，排出冷凝水。

2.根据权利要求1所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述压力装置为液位定压管，其与第二密封腔联通，通过液位定压管内的液体给第二密封腔设定一定的压力值。

3.根据权利要求2所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述第一密封腔内还安装有弹簧机构。

4.根据权利要求2所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述液位定压管安装在耐压汽液混合罐内，其下方与第二密封腔联通，上端开口于耐压汽液混合罐外，并在靠近耐压汽液混合罐内、靠近顶部的位置处有开口与混合罐内联通；所述上端开口内安装有可开启的盖子。

5.根据权利要求4所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述第一密封腔内还安装有弹簧机构。

6.根据权利要求2-5之一所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述第一密封腔内还包括一端连接在耐压汽液混合罐开口、另一端敞口的管道。

7.根据权利要求6所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述管道为环形、螺旋形或U形盘管。

8.根据权利要求2-5之一所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述联动装置为一推杆，所述推杆穿过两个密封腔中的一个，一端固定在压差膜上，另一端与阀门的阀芯连接，随着压差膜的移动，打开和关闭阀门。

9.根据权利要求6所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述联动装置为一推杆，所述推杆穿过两个密封腔中的一个，一端固定在压差膜上，另一端与阀门的阀芯连接，随着压差膜的移动，打开和关闭阀门。

10.根据权利要求7所述的静压力连续疏排水装置，其特征在于，所述联动装置为一推杆，所述推杆穿过两个密封腔中的一个，一端固定在压差膜上，另一端与阀门的阀芯连接，随着压差膜的移动，打开和关闭阀门。