CN103727508A - 蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，包括依次连接的冷凝水引流管道、双控浮球开关、冷凝水蒸发管道、蒸汽过热管道和蒸汽引流管道；冷凝水引流管道的前端与蒸汽输送管道的管底连通，蒸汽引流管道的后端与蒸汽输送管道连通；双控浮球开关、冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道均低于蒸汽输送管道的位置；蒸汽引流管道设置在冷凝水引流管道沿蒸汽输送管道内的蒸汽输送方向的下游位置。本发明不仅使原本散布排放的冷凝水及其余热得到有效回收，而且同时利用管网沿途的太阳能，实现能量回收和绿色能源利用的有机结合。

Description

蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置

技术领域

本发明涉及蒸汽输送领域，尤其涉及一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置。 

背景技术

化工、冶炼、水泥、纺织、制药等各大生产环节都有大量的蒸汽需求。这些蒸汽在热源处被生产出来，然后经蒸汽管网配送到具体用户。尽管蒸汽管网有严格的保温措施，但沿途热量损失是无法完全避免的。沿途热量损失导致蒸汽管道内产生冷凝水，带水输送会产生严重的安全隐患，因此冷凝水必须每隔一段距离通过疏水阀进行排放，以保障管网的正常运行。这部分冷凝水在管内压力下处于饱和状态，一旦进入外部环境中，少部分会闪蒸使得排放点蒸汽缭绕，大部分仍然以接近沸腾水的温度排放。因此，冷凝水的排放，造成了热量损失、纯水损失、环境污染以及安全隐患，同时疏水阀每年需要维护和更换，需要费用支出。 

目前，蒸汽输送沿途冷凝水直接通过疏水阀排放是最为普遍的方式。诸多产品技术主要针对疏水阀的改进，以强化冷凝水排放过程的安全性和疏水阀的节能性、耐用性，并未涉及冷凝水的回收。 

申请人通过对蒸汽冷凝水回收技术的现有技术的公开文献检索发现：申请号为CN201020180929.4的中国发明专利申请公开了一种工业蒸汽冷凝水回收系统。该系统包括若干个密闭的分区收集站以及一个冷凝水提升站，相邻收集站通过管路串联，最终汇集到冷凝水提升站，经处理后送回锅炉房。然而，这种系统并不能较好地应用于蒸汽管路输送沿途的冷凝水回收，这是由于蒸汽管路输送沿途的冷凝水是伴随管路产生的，分布极其稀疏，并不适合集中建站进行汇集。而且这种应用模式无法回收冷凝水中的显热，造成显热的浪费。 

此外，在公开的现有技术中，一般都是针对用户端的冷凝水回收，或者将冷凝水送回锅炉。因此，本领域的技术人员致力于开发一种直接针对蒸汽输送沿途冷凝水的回收技术，以及将沿途冷凝水现场重新注入输送管网的技术。 

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，旨在回收蒸汽管道输送沿途的冷凝水，不仅使原本散布排放的冷凝水及其余热得到有效回收，而且同时利用管网沿途的太阳能，实现能量回收和绿色能源利用的有机结合。 

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，包括依次连接的冷凝水引流管道、双控浮球开关、冷凝水蒸发管道、蒸汽过热管道和蒸汽引流管道；冷凝水引流管道的前端与蒸汽输送管道的管底连通，蒸汽引流管道的后端与蒸汽输送管道连通；双控浮球开关、冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道均低于蒸汽输送管道的位置；蒸汽引流管道设置在冷凝水引流管道沿蒸汽输送管道内的蒸汽输送方向的下游位置。 

进一步地，蒸汽引流管道的后端伸入到蒸汽输送管道的轴心位置，蒸汽引流管道的后端还设有蒸汽引流口，蒸汽引流口设置在蒸汽输送管道的中间，蒸汽引流口的开口方向与蒸汽输送管道内的蒸汽输送方向相同。 

进一步地，双控浮球开关包括设置在上部的正压室和设置在下部的负压室，正压室和负压室通过隔板隔开。 

进一步地，正压室与冷凝水引流管道连通，正压室内设置有浮球连杆阀机构，当正压室内的冷凝水的液位未没过正压室内的阀门时，正压室的浮球压住正压室内的阀门，正压室内的阀门处于关闭状态；当正压室内的冷凝水的液位没过正压室内的阀门时，正压室的浮球带动正压室内的阀门，正压室内的阀门处于开启状态。 

进一步地，负压室与冷凝水蒸发管道连通，负压室内设置有浮球连杆阀机构，当负压室内的冷凝水的液位未没过负压室内的阀门时，负压室的浮球压住负压室内的阀门，负压室内的阀门处于关闭状态；当负正压室内的冷凝水的液位没过负压室内的阀门时，负压室的浮球带动负压室内的阀门，负压室内的阀门处于开启状态。 

进一步地，当正压室内的阀门处于开启状态时，冷凝水通过正压室内的阀门进入负压室；当负压室内的阀门处于开启状态时，冷凝水通过负压室内的阀门进入排水孔，流出负压室。 

进一步地，设置负压室内的阀门的高度位置，使得冷凝水充满冷凝水蒸发管道之前冷凝水的液位已经没过负压室内的阀门。 

进一步地，冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道通过分段隔离板隔开，冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道通过设置在分段隔离板的上方的连接通道 连通；设置分段隔离板的高度位置，使得冷凝水不会进入蒸汽过热管道。 

进一步地，蒸汽过热管道内设置折流板，折流板的数目至少为一个；折流板与蒸汽过热管道之间设有蒸汽的通道。 

可选地，蒸汽过热管道的中部设置折流板，折流板的数目为一个，折流板的上端与蒸汽过热管道的顶部连接，折流板的下端与蒸汽过热管道之间设有蒸汽的通道。 

可选地，蒸汽过热管道内设置折流板，折流板的数目至少为二个，折流板的一端与蒸汽过热管道的顶部或底部连接，折流板的另一端与蒸汽过热管道之间设有蒸汽的通道。 

进一步地，冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道为管状结构，冷凝水蒸发管道和蒸汽过热管道的外部套有受热管，受热管的外层镀有吸收涂层，吸收涂层外设有透明绝热层，透明绝热层和吸收涂层之间形成真空绝热空腔。 

其中，吸收涂层用于吸收太阳能，并将太阳能的热量通过受热管传递给冷凝水蒸发管道的冷凝水和蒸汽过热管道内的蒸汽。 

优选地，吸收涂层吸收的太阳能是经过槽式中高温集热器或菲涅尔中高温集热器聚光后的太阳能。 

由此可见，本发明具有如下技术效果： 

1、本发明的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置在工作时，蒸汽输送管路中的冷凝水通过冷凝水引流管道流入浮球双控开关，由浮球双控开关控制冷凝水进入冷凝水蒸发管道，冷凝水在蒸发管道内吸收太阳能并且蒸发，蒸发后进入蒸汽过热管道内，并继续吸收太阳能以达到一定的过热度形成过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽引流管被蒸汽输送管道吸回，从而完成冷凝水的回收和太阳能的利用。本发明利用了沿途太阳能进行蒸汽再发生，巧妙地实现了能量回收和绿色能源的有机结合，不需要其它热源，不消耗燃料。 

2、本发明的蒸汽引流口布置于蒸汽输送管道的中间且开口方向与蒸汽输送方向相同，这样可以产生蒸汽引流效应，使蒸汽引流管道、及与其相连通的蒸汽过热管道和冷凝水蒸发管道内的压力低于蒸汽输送管道内的压力。由于浮球双控开关内的正压室的压力与蒸汽输送管道内的压力相同，当正压室浮球浮起使正压室阀门打开时，冷凝水便可以因压力差而迅速从正压室进入到负压室。负压室与冷凝水蒸发管道直接相通，由此便实现了冷凝水从蒸汽输送管道向冷凝水蒸发管道输送的功能。本发明巧妙地应用了流体力学基本原理，通过流动蒸汽引流创造的压差，实现冷凝水的 自动配送和管理，使得整个装置无需电驱动设备和人工控制，不消耗电能。 

3、本发明将沿途分散的冷凝水直接进行再发生，产生的蒸汽现场回注到管网，不仅回收了冷凝水本身，也使饱和的冷凝水中的热量能回收到管网内，是一种完全的回收方式。 

4、本发明同时兼具疏水阀的功能，当蒸汽发生管的蒸汽发生量不足以将冷凝水汽化时，多余的冷凝水能通过浮球双控阀自动排放到外界。 

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。 

附图说明

图1是本发明的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置的一个较佳实施例的结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明的一个实施例中，一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，包括蒸汽输送管道1，依次连接的冷凝水引流管道2、双控浮球开关3、冷凝水蒸发管道4、蒸汽过热管道5和蒸汽引流管道6。冷凝水引流管道2的前端与蒸汽输送管道1的管底连通，蒸汽引流管道6的后端与蒸汽输送管道1连通。双控浮球开关3、冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5均低于蒸汽输送管道1的位置。蒸汽引流管道6设置在冷凝水引流管道2沿蒸汽输送管道1内的蒸汽输送方向的下游位置。 

蒸汽引流管道6的后端伸入到蒸汽输送管道1的轴心位置，蒸汽引流管道6的后端还设有蒸汽引流口7，蒸汽引流口7设置在蒸汽输送管道1的中间，蒸汽引流口7的开口方向与蒸汽输送管道1内的蒸汽输送方向相同。 

双控浮球开关3设有两个腔，包括设置在上部的正压室8和设置在下部的负压室9，正压室8和负压室9通过隔板10隔开。 

正压室8与冷凝水引流管道2连通，正压室8内设置有浮球连杆阀机构。当正压室8内的冷凝水的液位未没过正压室8内的阀门11时，正压室8的浮球12压住正压室8内的阀门11，正压室8内的阀门11处于关闭状态；当正压室8内的冷凝水的液位没过正压室8内的阀门11时，正压室8的浮球12带动正压室8内的阀门11，正压室8内的阀门11处于开启状态。当正压室8内的阀门11处于关闭状态时，冷凝水贮存在正压室8内。当正压室8内的阀门11处于开启状态时，冷凝水通过正压室8内的 阀门11进入负压室。 

负压室9与冷凝水蒸发管道4连通，负压室9内设置有浮球连杆阀机构。当负压室9内的冷凝水的液位未没过负压室9内的阀门13时，负压室9的浮球14压住负压室9内的阀门13，负压室9内的阀门13处于关闭状态；当负正压室9内的冷凝水的液位没过负压室9内的阀门13时，负压室9的浮球14带动负压室9内的阀门13，负压室9内的阀门13处于开启状态。当负压室9内的阀门13处于关闭状态时，冷凝水贮存在冷凝水蒸发管道4内。当负压室9内的阀门13处于开启状态时，冷凝水通过负压室9内的阀门13进入排水孔15，流出负压室9。 

可被理解的是，负压室9内的阀门13的高度位置的设置，使得冷凝水充满冷凝水蒸发管道4之前冷凝水的液位已经没过负压室9内的阀门13。 

进一步，冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5通过分段隔离板16隔开，冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5通过设置在分段隔离板16的上方的连接通道17连通。分段隔离板16的高度位置的设置，使得冷凝水不会进入蒸汽过热管道5。 

蒸汽过热管道5的中部还设置一个折流板18，折流板18的上端与蒸汽过热管道5的顶部连接，折流板18的下端与蒸汽过热管道5之间设有蒸汽的通道。 

可选地，蒸汽过热管道5内设置折流板18的数目至少为二个，折流板18的一端与蒸汽过热管道5的顶部或底部连接，折流板18的另一端与蒸汽过热管道5之间设有蒸汽的通道。 

冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5为管状结构，冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5的外部套有受热管19，受热管19的外层镀有选择性吸收涂层20，选择性吸收涂层20外设有透明绝热层21，透明绝热层21和选择性吸收涂层20之间形成真空绝热空腔22。 

其中，选择性吸收涂层20用于吸收太阳能，并将太阳能的热量通过受热管19传递给冷凝水蒸发管道4内的冷凝水和蒸汽过热管道5内的蒸汽。 

选择性吸收涂层20吸收的太阳能是通过太阳能集热器吸收的太阳能，优选地，太阳能集热器采用槽式中高温集热器或菲涅尔中高温集热器。 

本实施例的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置的运行可以分五个过程描述： 

1.蒸汽输送管道1因散热损失产生冷凝水，冷凝水经冷凝水引流管 道2汇集到浮球双控开关3内。 

2.浮球双控开关3将冷凝水分配给冷凝水蒸发管道4。浮球双控开关3分为正压室8和负压室9，正压室8连接冷凝水引流管道2，因此正压室8的压力等于冷凝水引流管道2内的压力P₁；负压室9与冷凝水蒸发管道4相连，因此其压力等于冷凝水蒸发管道4内的压力P₂。冷凝水蒸发管道4内的压力P₂小于冷凝水引流管道2内的压力P₁，压差ΔP靠蒸汽引流管道6维持。蒸汽输送管道1内的冷凝水经冷凝水引流管道2进入到浮球双控开关3后，在正压室8内累积，直至正压室8内液面上升到使正压室8内的浮球12浮起。浮球12浮起带动正压室8的阀门11打开，使冷凝水由正压室8进入负压室9。如果负压室9内的冷凝水累积到一定高度，超过了系统所允许的范围，将会使负压室9内的浮球14浮起，引起负压室9内的阀门13打开，使过量的冷凝水经排水孔15排放到装置外。从功能上讲，正压室8的浮球12及阀门11结构的作用是：将冷凝水送入本实施例的装置内，同时避免蒸汽输送管道1内蒸汽的带入。9负压室的浮球14及阀门13结构的作用是：控制冷凝水在冷凝水蒸发管道4内的液位，防止过量冷凝水充满整个装置，导致冷凝水被冷凝水引流管道6抽回蒸汽输送管道内。也即，这一过程实现了无冷凝水时自动切断、有冷凝水时自动引流、过量冷凝水时自动排出。 

3.冷凝水在冷凝水蒸发管道4内蒸发。槽式集热器或菲涅尔集热器将太阳能辐射聚集后给冷凝水蒸发管道4的冷凝水进行加热，使得冷凝水吸收热量蒸发，并且通过连接通道17被引流到蒸汽过热管道5。冷凝水蒸发管道4是整个加热管的主体，其吸收的热量约占总热量的98%。 

4.饱和蒸汽在冷凝水过热管道5内适当过热。饱和蒸汽输送容易产生冷凝水，因此工业蒸汽要求以一定的过热度进行输送。为保证换热效果，本实施内在冷凝水过热管道5内设置折流板18或其它扰流装置。饱和蒸汽在冷凝水过热管道5内进一步吸收太阳能进行适当过热，然后被引送至蒸汽引流管道6。 

5.过热蒸汽被蒸汽引流管道6注回蒸汽输送管道1。蒸汽引流管道6插入蒸汽输送管道内至轴心位置，并且蒸汽引流口7顺着蒸汽输送管道1内的蒸汽流动方向延伸适当长度。根据流体力学伯努力方程，可知蒸汽引流管道6内的压力P₂一定小于蒸汽输送管道1内压力P₁，二者之差ΔP可由ρv²/2计算得到。这种因蒸汽输送管道1内流动所引起的稳定的负压状态是维持装置内流体单向传输的关键驱动因素。因为负压存在，正压室8内的浮球12升起时，正压室8内的冷凝水才能迅速被吸入负压室9；负压 的存在，使得负压室9和冷凝水蒸发管道4内的蒸汽不会逆向向冷凝水引流管道2流动，而是始终单向向蒸汽引流管道6流动。从而实现蒸汽的回注。 

由此可见，本实施例的蒸汽输送管道1沿途冷凝水回收装置在工作时，蒸汽输送管路1中的冷凝水通过冷凝水引流管道2流入浮球双控开关3，由浮球双控开关3控制冷凝水进入冷凝水蒸发管道4，冷凝水在冷凝水蒸发管道4内吸收太阳能并且蒸发，蒸发后进入蒸汽过热管道5内，并继续吸收太阳能以达到一定的过热度形成过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽引流管6被蒸汽输送管道1吸回，从而完成冷凝水的回收和太阳能的利用。本实施例利用了沿途太阳能进行蒸汽再发生，巧妙地实现了能量回收和绿色能源的有机结合，不需要其它热源，不消耗燃料。 

此外，本实施例的蒸汽引流口7布置于蒸汽输送管道1的中间且开口方向与蒸汽输送方向相同，这样可以产生蒸汽引流效应，使蒸汽引流管道2、及与其相连通的冷凝水蒸发管道4和蒸汽过热管道5内的压力低于蒸汽输送管道1内的压力。由于浮球双控开关3内的正压室8的压力与蒸汽输送管道1内的压力相同，当正压室8内的浮球12浮起使正压室8的阀门11打开时，冷凝水便可以因压力差而迅速从正压室8进入到负压室9。负压室9与冷凝水蒸发管道4直接相通，由此便实现了冷凝水从蒸汽输送管道1向冷凝水蒸发管道4输送的功能。本发明巧妙地应用了流体力学基本原理，通过流动蒸汽引流创造的压差，实现冷凝水的自动配送和管理，使得整个装置无需电驱动设备和人工控制，不消耗电能。 

进一步，本实施例的蒸汽输送管道1沿途冷凝水回收装置兼具疏水阀的功能，当蒸汽发生管的蒸汽发生量不足以将冷凝水汽化时，多余的冷凝水能通过浮球双控开关3自动排放到外界。并且，本实施例将沿途分散的冷凝水直接进行再发生，产生的蒸汽现场回注到管网，不仅回收了冷凝水本身，也使饱和的冷凝水中的热量能回收到管网内，是一种完全的回收方式。 

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，包括依次连接的冷凝水引流管道、双控浮球开关、冷凝水蒸发管道、蒸汽过热管道和蒸汽引流管道；所述冷凝水引流管道的前端与蒸汽输送管道的管底连通，所述蒸汽引流管道的后端与所述蒸汽输送管道连通；所述双控浮球开关、所述冷凝水蒸发管道和所述蒸汽过热管道均低于所述蒸汽输送管道的位置；所述蒸汽引流管道设置在所述冷凝水引流管道沿所述蒸汽输送管道内的蒸汽输送方向的下游位置。

2.如权利要求1所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述蒸汽引流管道的后端伸入到所述蒸汽输送管道的轴心位置，所述蒸汽引流管道的后端还设有蒸汽引流口，所述蒸汽引流口设置在所述蒸汽输送管道的中间，所述蒸汽引流口的开口方向与所述蒸汽输送管道内的蒸汽输送方向相同。

3.如权利要求1所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述双控浮球开关包括设置在上部的正压室和设置在下部的负压室，所述正压室和所述负压室通过隔板隔开。

4.如权利要求3所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述正压室与冷凝水引流管道连通，所述正压室内设置有浮球连杆阀机构，当所述正压室内的冷凝水的液位未没过所述正压室内的阀门时，所述正压室的浮球压住所述正压室内的所述阀门，所述正压室内的所述阀门处于关闭状态；当所述正压室内的冷凝水的液位没过所述正压室内的阀门时，所述正压室的浮球带动所述正压室内的所述阀门，所述正压室内的所述阀门处于开启状态。

5.如权利要求3所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述负压室与冷凝水蒸发管道连通，所述负压室内设置有浮球连杆阀机构，当所述负压室内的冷凝水的液位未没过所述负压室内的阀门时，所述负压室的浮球压住所述负压室内的所述阀门，所述负压室内的所述阀门处于关闭状态；当所述负正压室内的冷凝水的液位没过所述负压室内的阀门时，所述负压室的浮球带动所述负压室内的所述阀门，所述负压室内的所述阀门处于开启状态。

6.如权利要求5所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，当所述正压室内的所述阀门处于开启状态时，冷凝水通过所述正压室内的所述阀门进入所述负压室；当所述负压室内的所述阀门处于开启状态时，冷凝水通过所述负压室内的所述阀门进入排水孔，流出所述负压室。

7.如权利要求6所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，设置所述负压室内的所述阀门的高度位置，使得冷凝水充满所述冷凝水蒸发管道之前冷凝水的液位已经没过所述负压室内的所述阀门。

8.如权利要求1至7中任一条所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述冷凝水蒸发管道和所述蒸汽过热管道通过分段隔离板隔开，所述冷凝水蒸发管道和所述蒸汽过热管道通过设置在分段隔离板的上方的连接通道连通；设置所述分段隔离板的高度位置，使得冷凝水不会进入所述蒸汽过热管道。

9.如权利要求8所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述蒸汽过热管道内设置折流板，所述折流板的数目至少为一个；所述折流板与所述蒸汽过热管道之间设有蒸汽的通道。

10.如权利要求9所述的蒸汽输送管道沿途冷凝水回收装置，其特征在于，所述冷凝水蒸发管道和所述蒸汽过热管道为管状结构，所述冷凝水蒸发管道和所述蒸汽过热管道的外部套有受热管，所述受热管的外层镀有吸收涂层，所述吸收涂层外设有透明绝热层，所述透明绝热层和所述吸收涂层之间形成真空绝热空腔。

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