CN103884007A

CN103884007A - 多阀门调控锅炉给水系统

Info

Publication number: CN103884007A
Application number: CN201410060004.9A
Authority: CN
Inventors: 李炜恒; 张吉; 李佳碧; 唐思远; 周聪聪; 丰碧泓; 陈慧仪
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-02-24
Also published as: CN103884007B

Abstract

本发明公开了一种多阀门调控锅炉给水系统,包括液体调度单元与液体循环单元，所述液体调度单元包括流体截止阀、储液装置，所述的液体循环单元包括减压器、省煤器与流体泵，各单元通过流体通道相连,液体储存装置内的流体流入汽包内进入锅炉中的水冷壁被加热为汽水混合物，蒸汽进入汽轮机膨胀做功，带动发电机发电。本系统中水的传输过程中的流体泵仅需克服流体在管道内流动的阻力，泵功消耗可大大减少，使锅炉系统发电效率大大提高。

Description

多阀门调控锅炉给水系统

技术领域

本发明涉及一种多阀门调控锅炉给水系统，尤指一种高输出损耗较少的锅炉水循环以及供应系统。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

传统的锅炉中，火电厂用水直接由泵驱动进入省煤器，与在锅炉余热的作用下加热，再进入汽包中进行气液分离操作，液体流入锅炉的水冷壁中在锅炉的作用下加热为汽水混合物，再次进入汽包，汽包产生的高位高压蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，整个过程中，初始泵功提供了大量的动能。

但是由于管路较长，沿途所经受管道边沿阻力很大，需要额外耗费大量的能量；与此同时，由于汽包内压强很大，如需将大量液体挤入汽包内更需要大量的额外做功，这大大的加强了水泵的额外做功，在发电的过程中损耗了大量能量。

发明内容

传统锅炉给水系统耗费能源较多，我们提供了一种多阀门调控锅炉给水系统，利用很多微小阀门调控液体流动，使泵做功减少，原有发电效率大大提升，使原有给水系统损耗减少30%—40%左右。

一种多阀门调控锅炉给水系统，包括液体调度单元与液体循环单元，所述液体调度单元包括流体截止阀、储液装置，所述的液体循环单元包括储减压器、省煤器与流体泵；所述的储液装置包括储液罐、储液罐入口处的第一流体截止阀、储液罐液相出口处的第二流体截止阀和储液罐气相出口处的第三流体截止阀；所述的省煤器的出口与流体泵的入口相连；流体泵的出口经第一流体截止阀与储液罐的入口相连；储液罐的液相出口经第二流体截止阀与汽包的入口相连；汽包与锅炉水冷壁的入口和出口相连；储液罐的气相出口经第三流体截止阀与减压器入口相连；汽包的出口与汽轮机相连；汽轮机的蒸汽出口与减压器相连。

另一种多阀门调控锅炉给水系统，包括液体调度单元与液体循环单元，所述液体调度单元包括流体截止阀、储液装置，所述的液体循环单元包括储减压器、省煤器与流体泵；所述的储液装置包括第一储液罐、第二储液罐、第一储液罐入口处的第一流体截止阀、第一储液罐液相出口处的第二流体截止阀和第一储液罐气相出口处的第三流体截止阀、第二储液罐入口处的第四流体截止阀、第二储液罐液相出口处的第五流体截止阀和第二储液罐气相出口处的第六流体截止阀；所述的省煤器的出口与流体泵的入口相连；流体泵的出口经第一流体截止阀与第一储液罐的入口相连，经第四流体截止阀与第二储液罐的入口相连；第一储液罐的液相出口经第二流体截止阀与汽包的入口相连；第二储液罐的液相出口经第五流体截止阀与汽包的入口相连；第一储液罐的气相出口经第三流体截止阀与减压器入口相连；第二储液罐的气相出口经第六流体截止阀与减压器入口相连；汽包的出口与汽轮机相连；汽包与锅炉水冷壁的入口和出口相连；汽轮机的蒸汽出口与减压器相连。

所述的多阀门调控锅炉给水系统，每个储液罐入口处、液相出口处和气相出口处均设有独立的流体截止阀；储液罐之间并联连接，各流体截至装置之间相互配合，使流体克服阻力最小。

减压器中高温气体经过曲折管道，减压器接入活水，由减压器中不断流动的低温水降温冷凝高温蒸汽。

储液罐的位置应比汽包高，以便靠重力势能可使液体流入汽包；减压器应比省煤器海拔高，以便考重力可使水流入流体泵。

本发明的有益效果：1)流体泵输运流体消耗的功大大减少，仅需克服从流体泵到储液罐，储液罐到汽包的摩擦做功，提高发电效率；2)发明装置结构简比简单、运行性能稳定可靠、使用寿命长以及维护费用低；3）多阀门结构使得给水系统更加可控，更加灵活。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的单液体储存装置结构示意图；

图2是本发明的双液体储存装置结构示意图；

图中：1.汽轮机、2.汽包、3.减压器、4.流体泵、5.第一储液罐、6.第一流体截止阀、7.第二流体截止阀、8.第三流体截止阀、9.第二储液罐、10.第四流体截止阀、11.第五流体截止阀、12.第六流体截止阀、13.发电机、17.水冷壁、18.省煤器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示。储液装置包括储液罐5、储液罐5入口处的第一流体截止阀6、储液罐5液相出口处的第二流体截止阀7和储液罐5气相出口处的第三流体截止阀8；所述的省煤器18的出口与流体泵4的入口相连；流体泵4的出口经第一流体截止阀6与储液罐5的入口相连；储液罐5的液相出口经第二流体截止阀7与汽包2的入口相连；汽包2与锅炉水冷壁17的入口和出口相连；储液罐5的气相出口经第三流体截止阀8与减压器3入口相连；汽包2的出口与汽轮机1的相连；汽轮机1的蒸汽出口与减压器3相连。

工作流程如下：流体泵4把冷凝后的工作流体经第一流体截止阀6输入储液罐5。此时，第二流体截止阀7与第三流体截止阀8关闭。当储液罐5内的工作流体上升到设定的液位高度后,第一流体截止阀6关闭,流体泵4停止工作；第二流体截止阀7打开，储液罐5和汽包2相通气压均匀后,储液罐5内的流体依靠重力势流入汽包2内，气液分离后液体流入水冷壁17中被锅炉加热为汽液混合物再次进入汽包2；汽包2上方蒸汽进入汽轮机1做功,汽轮机1的出口蒸汽进入减压器3。当储液罐5内的工作流体降低到设定的液位高度后,第二流体截止阀7关闭,第三流体截止阀8打开，储液罐5内的高压蒸汽经第三流体截止阀8进入减压器3。减压器3中高温气体经过曲折管道，减压器3接入活水，由减压器中不断流动的低温水降温冷凝高温蒸汽；冷凝水依靠重力势流入省煤器18中进行预加热，流出后流至流体泵4。随后,第三流体截止阀8关闭，完成了流体的一个循环。接着，开始第二个循环,打开第一流体截止阀6,启动流体泵4,把冷凝后的工作流体输入到储液罐5,直到储液罐5内的液位达到设定的高度。本实施例采用单储液罐结构，间歇式地利用低品位热发电,流体泵的功耗可减少约85%。

实施例2

如图2所示。该方案中有并联的两套液体储存装置。储液装置包括第一储液罐5、第二储液罐9、第一储液罐5入口处的第一流体截止阀6、第一储液罐5液相出口处的第二流体截止阀7和第一储液罐5气相出口处的第三流体截止阀8、第二储液罐9入口处的第四流体截止阀10、第二储液罐9液相出口处的第五流体截止阀11和第二储液罐9气相出口处的第六流体截止阀12；所述的省煤器18的出口与流体泵4的入口相连；流体泵4的出口经第一流体截止阀6与第一储液罐5的入口相连，经第四流体截止阀10与第二储液罐9的入口相连；第一储液罐5的液相出口经第二流体截止阀7与汽包2的入口相连；第二储液罐9的液相出口经第五流体截止阀11与汽包2的入口相连；第一储液罐5的气相出口经第三流体截止阀8与减压器3入口相连；第二储液罐9的气相出口经第六流体截止阀12与减压器3入口相连；汽包2的出口与汽轮机1相连；汽包2与锅炉水冷壁17的入口和出口相连；汽轮机1的蒸汽出口与减压器3相连。

工作流程如下：当第一储液罐5处于储液状态,第二储液罐9处于输液状态时：流体泵4把冷凝后的工作流体经第一流体截止阀6输入第一储液罐5,第二流体截止阀7与第三流体截止阀8关闭；第四流体截止阀10和第六流体截止阀12关闭,第五流体截止阀11打开，第二储液罐9内储存的流体依靠重力势经第五流体截止阀11储液罐内的流体依靠重力势流入汽包2内，气液分离后液体流入水冷壁17中被锅炉加热为汽液混合物再次进入汽包2；蒸汽进入汽轮机1做功,汽轮机1带动发电机13发电；汽轮机1的出口蒸汽进入减压器3。当第一储液罐5内流体的液位上升到设定的液位高度,第二储液罐9的液位降到设定的高度后,第二储液罐9处于储液状态，第一储液罐5处于输液状态：第五流体截止阀11关闭,第六流体截止阀12打开, 第二储液罐9内的高压蒸汽经第六流体截止阀12进入减压器3。减压器3中高温气体经过盘旋管道，减压器3接入活水，由减压器3中不断流动的低温水降温冷凝高温蒸汽，冷凝水依靠重力势流入省煤器18中进行预加热，流出后流至流体泵4。随后，第六流体截止阀12关闭,第四流体截止阀10打开,流体泵4将省煤器18预加热后的水输入到第二储液罐9;随后,第一流体截止阀6关闭,第二流体截止阀7打开,第一储液罐5内的流体依靠重力势经第二流体截止阀7流入汽包2内，气液分离后液体流入水冷壁17中被锅炉加热为汽液混合物再次进入汽包2；蒸汽进入汽轮机1做功，汽轮机1的出口蒸汽进入减压器3 。当第一储液罐5内的流体降低到设定的液位高度、第二储液罐9内的流体增加到设定的液位髙度后，第二储液罐9又处于输液状态，第一储液罐5则处于储液状态：第二流体截止阀7关闭,第三流体截止阀8打开, 第一储液罐5内的高压蒸汽经第三流体截止阀8进入减压器3。减压器3中高温气体经过盘旋管道，减压器3接入活水，由减压器中不断流动的低温水降温冷凝高温蒸汽；冷凝水依靠重力势流入省煤器18中进行预加热，流出后流至流体泵4。至此完成了一次循环。本实施例采用双储液器结构,可以连续地利用低品位热,连续地输出电能，流体泵的功耗大约可以减少95%。

冷凝装置3是一种具有储液功能的换热器,可以是列管式、套管式，也可以是其它形式，其换热管可以是普通管,也可以是强化管。储液罐、汽包为耐压容器,其材料可以是碳钢、不锈钢、铜,也可以是其他材料。流体截止阀是阻止流体在流体通道内的流动,可以是自动或手动阀。流体泵的作用是把流体从省煤器输入到储液罐,它可以是离心式、叶片式，也可以是其他液体输送泵。

采用单储液罐结构，可以间歇式地利用低品位热发电，当采用双储液罐结构或多储液罐结构时,可以连续地利用低品位热发电。

储液罐5的位置应比汽包2高，以便靠重力势可使液体流入汽包2；减压器3应比省煤器18海拔高，以便使水流入流体泵4。

Claims

1.一种多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，包括液体调度单元与液体循环单元，所述液体调度单元包括流体截止阀、储液装置，所述的液体循环单元包括储减压器、省煤器与流体泵；所述的储液装置包括储液罐、储液罐入口处的第一流体截止阀、储液罐液相出口处的第二流体截止阀和储液罐气相出口处的第三流体截止阀；所述的省煤器的出口与流体泵的入口相连；流体泵的出口经第一流体截止阀与储液罐的入口相连；储液罐的液相出口经第二流体截止阀与汽包的入口相连；汽包与锅炉水冷壁的入口和出口相连；储液罐的气相出口经第三流体截止阀与减压器入口相连；汽包的出口与汽轮机相连；汽轮机的蒸汽出口与减压器相连。

2.一种多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，包括液体调度单元与液体循环单元，所述液体调度单元包括流体截止阀、储液装置，所述的液体循环单元包括储减压器、省煤器与流体泵；所述的储液装置包括第一储液罐、第二储液罐、第一储液罐入口处的第一流体截止阀、第一储液罐液相出口处的第二流体截止阀和第一储液罐气相出口处的第三流体截止阀、第二储液罐入口处的第四流体截止阀、第二储液罐液相出口处的第五流体截止阀和第二储液罐气相出口处的第六流体截止阀；所述的省煤器的出口与流体泵的入口相连；流体泵的出口经第一流体截止阀与第一储液罐的入口相连，经第四流体截止阀与第二储液罐的入口相连；第一储液罐的液相出口经第二流体截止阀与汽包的入口相连；第二储液罐的液相出口经第五流体截止阀与汽包的入口相连；第一储液罐的气相出口经第三流体截止阀与减压器入口相连；第二储液罐的气相出口经第六流体截止阀与减压器入口相连；汽包的出口与汽轮机相连；汽包与锅炉水冷壁的入口和出口相连；汽轮机的蒸汽出口与减压器相连。

3.根据权利要求1或2所述的多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，每个储液罐入口处、液相出口处和气相出口处均设有独立的流体截止阀；储液罐之间并联连接。

4.根据权利要求1或2所述的多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，减压器中高温气体经过曲折管道，减压器接入活水，由减压器中不断流动的低温水降温冷凝高温蒸汽。

5. 根据权利要求1或2所述的多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，各流体截至装置之间相互配合，使流体克服阻力最小。

6. 根据权利要求1或2所述的多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，储液罐的位置应比汽包高，以便靠重力势能可使液体流入汽包。

7. 根据权利要求1或2所述的多阀门调控锅炉给水系统，其特征在于，减压器比省煤器海拔高，以便考重力可使水流入流体泵。