CN105841127A - 一种提升蒸汽品质的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提升蒸汽品质的装置及方法，可广泛应用余热蒸汽，使大量余热充分利用，且可提升蒸汽的品质，扩大应用范围，解决低品位热能利用的问题；蒸汽混合器蒸汽进口与余热蒸汽源连接，蒸汽混合器的蒸汽出口与汽轮机的蒸汽进口连接，蒸汽混合器的蒸汽混合口与高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；汽轮机的蒸汽出口与热交换器的低压蒸汽进口连接；热交换器的低压蒸汽出口与加压机的蒸汽进口连接，热交换器的加热蒸汽进口与高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；加压机的蒸汽出口与高压蒸汽发生器的低压蒸汽进口连接；汽轮机的轮轴与加压机的传动轴联接，高压蒸汽发生器的高压给水进口与高压给水管连接，其高压蒸汽出口与高压蒸汽管道连接。

Description

一种提升蒸汽品质的装置及方法
技术领域
本发明属于热处理及设备技术领域，具体为一种提升蒸汽品质的装置及方法。
背景技术
在工业生产中，使用着各种窑炉，并产生大量的余热，而将这些余热利用起来可以节省大量能源，但是有一部分余热尚未被充分利用，有一部分余热在利用中还存在不少问题。目前余热利用的最好方法就是生产余热蒸汽，使用余热蒸汽可以用于采暖、真空冶炼、发电等。但是余热蒸汽的温度压力比较低，在真空冶炼、发电等场合使用效果不稳定、效率低下，从而大都用在少量采暖上，但却使得低温低压余热蒸汽的适用场合非常有限，则低温低压余热蒸汽不能广泛应用，大量的余热就得不到利用而白白浪费；而针对低温低压余热蒸汽的适用场合有限的问题，通常是通过电能或是燃料来燃烧、压缩来使蒸汽品质提升，从而扩大应用范围，但是提升过程中其燃料消耗大，耗电多，成本比较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种提升蒸汽品质的装置及方法，其可广泛应用低温低压余热蒸汽，使大量余热能得到充分利用，且可以提升蒸汽的品质，进一步扩大应用范围，解决低品位热能利用的问题。
其技术方案是这样的：一种提升蒸汽品质的装置，其特征在于，其包括蒸汽混合器、汽轮机、热交换器、加压机、高压蒸汽发生器，所述蒸汽混合器的蒸汽进口通过蒸汽管道与余热蒸汽源连接，所述蒸汽混合器的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述汽轮机的蒸汽进口连接，所述蒸汽混合器的蒸汽混合口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；所述汽轮机的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述热交换器的低压蒸汽进口连接；所述热交换器的低压蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述加压机的蒸汽进口连接，所述热交换器的加热蒸汽进口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；所述加压机的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽进口连接；所述汽轮机的轮轴通过连接轴与所述加压机的传动轴联接，所述高压蒸汽发生器的高压给水进口与高压给水管连接，所述高压蒸汽发生器的高压蒸汽出口与高压蒸汽管道连接。
其进一步特征在于：所述热交换器下部底端开有凝结水口并通过管道与外部连接。
一种提升蒸汽品质的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）、余热蒸汽通过蒸汽管道进入蒸汽混合器与从高压蒸汽发生器出来的一部分中温蒸汽混合；
（2）、所述步骤（1）中混合后的蒸汽进入汽轮机，在所述汽轮机中混合蒸汽的部分热能转换为机械能，并通过连接轴带动加压机加压蒸汽，以及作功后的混合蒸汽以低流速进入热交换器，并与直接进入所述热交换器内的所述高压蒸汽发生器出来的另一部分中温蒸汽通过所述热交换器内的换热管进行间接热交换，随后进入所述加压机进行压缩，并升压升温成为高温蒸汽；
（3）、所述加压机排出的高温蒸汽，通过所述蒸汽管道进入所述高压蒸汽发生器，所述高温蒸汽通过所述高压蒸汽发生器内设有的热交换管加热高压给水，所述高压给水通过高压给水管进入所述高压蒸汽发生器，所述高压给水被所述高温蒸汽加热汽化成为高压蒸汽，所述高压蒸汽通过与所述高压蒸汽发生器上的高压蒸汽管道送出，以及加热后的所述高温蒸汽温度降至中温从所述高压蒸汽发生器排出，然后通过所述蒸汽管道分别进入所述蒸汽混合器、热交换器中进行上述所述步骤（1）、（2）的工作，实现循环传输。
其进一步特征在于：所述步骤（2）中，所述高压蒸汽发生器出来的另一部分中温蒸汽，在进入所述热交换器后，与从所述汽轮机出来的所述混合蒸汽进行间接热交换，放出大量显热和汽化潜热后成为凝结水，并从所述热交换器下部底端的凝结水口排出。
本发明的有益效果是，通过汽轮机使混合后的余热蒸汽的热能转化为机械能并带动加压机加压蒸汽，有效节省了加压机的工作能耗，作了功的混合蒸汽压力及温度下降，然后进入热交换器与从高压蒸汽发生器出来的低压中温余热蒸汽进行间接换热，部分混合蒸汽温度低吸收热量，然后进入加压机增压，其压力及温度上升，由于这部分混合蒸汽增加了热量，其温度上升幅度大于在汽轮机内的下降幅度，最终温度高于原始温度，成为高温蒸汽，随后高温蒸汽在高压蒸汽发生器中与高压给水进行间接热交换，放出热量，温度降至中温后分别排出，中温余热蒸汽一部分进入蒸汽混合器与余热蒸汽混合，混合后的蒸汽继续在汽轮机内膨胀作功，另一部分进入热交换器与作功后温度下降的混合蒸汽进行间接热交换，有效节省了余热蒸汽用量，以及高压给水吸收热量后汽化为高压蒸汽，从而提升了蒸汽的品质，进一步扩大了应用范围，且余热蒸汽的使用率也大幅度提高，大量的余热得到了充分利用，节能效果明显。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种提升蒸汽品质的装置，其包括蒸汽混合器1、汽轮机2、热交换器3、加压机4、高压蒸汽发生器5，蒸汽混合器1是余热蒸汽与从高压蒸汽发生器5出来的部分中温蒸汽的混合设备；汽轮机2是热能转换为机械能的设备；热交换器3内设有换热管，换热管内外蒸汽可以进行间接热交换；热交换器3下部底端开有凝结水口并通过管道与外部连接；加压机4是蒸汽增压设备；高压蒸汽发生器5内设有热交换管，热交换管内外两侧分别通入高温蒸汽、高压给水，两者可以通过管壁进行热交换；高压蒸汽发生器5的高压给水进口与高压给水管连接，高压蒸汽发生器5的高压蒸汽出口与高压蒸汽管道连接；蒸汽混合器1的蒸汽进口通过蒸汽管道与余热蒸汽源连接，蒸汽混合器1的蒸汽出口通过蒸汽管道与汽轮机2的蒸汽进口连接，蒸汽混合器1的蒸汽混合口通过蒸汽管道与高压蒸汽发生器5的低压蒸汽出口连接；汽轮机2的蒸汽出口通过蒸汽管道与热交换器3的低压蒸汽进口连接；热交换器3的低压蒸汽出口通过蒸汽管道与加压机4的蒸汽进口连接，热交换器3的加热蒸汽进口通过蒸汽管道与高压蒸汽发生器5的低压蒸汽出口连接；加压机4的蒸汽出口通过蒸汽管道与高压蒸汽发生器5的低压蒸汽进口连接；汽轮机2的轮轴通过连接轴6与加压机4的传动轴联接，带动加压机4工作。
一种提升蒸汽品质的方法，其包括以下步骤：
（1）、余热蒸汽通过蒸汽管道进入蒸汽混合器1与从高压蒸汽发生器5出来的一部分中温蒸汽混合；
（2）、步骤（1）中混合后的蒸汽进入汽轮机2，在汽轮机2中混合蒸汽的部分热能转换为机械能，并通过连接轴6带动加压机4加压蒸汽，以及作功后的混合蒸汽以较低流速进入热交换器3，并与直接进入热交换器3内的高压蒸汽发生器5出来的另一部分中温蒸汽通过热交换器3内的换热管进行间接热交换，吸收热量，随后进入加压机4进行压缩，压缩后的蒸汽升压升温成为高温蒸汽；
（3）、加压机4排出的高温蒸汽，通过蒸汽管道进入高压蒸汽发生器5，高温蒸汽通过高压蒸汽发生器5内设有的热交换管加热高压给水，高压给水通过高压给水管进入高压蒸汽发生器5，高压给水被高温蒸汽加热汽化成为高压蒸汽，高压蒸汽通过与高压蒸汽发生器5上的高压蒸汽管道送出，以及加热后的高温蒸汽温度降至中温从高压蒸汽发生器5排出，然后通过蒸汽管道分别进入蒸汽混合器1、热交换器3中进行上述步骤（1）、（2）的工作，实现循环传输。
步骤（2）中，高压蒸汽发生器5出来的另一部分中温蒸汽，在进入热交换器3后，与从汽轮机2出来的混合蒸汽进行间接热交换，放出大量显热和汽化潜热后成为凝结水，并从热交换器3下部底端的凝结水口排出。
本发明的工作原理是，其根据气体膨胀作功原理，通过汽轮机2使混合蒸汽的热能在其内转换为机械能并带动加压机4加压蒸汽，节省了加压机4工作能耗，作了功的混合蒸汽压力及温度下降，然后进入热交换器3与从高压蒸汽发生器5出来的低压中温余热蒸汽进行间接换热，前一部分混合蒸汽温度低吸收热量，然后进入加压机4增压，其压力及温度上升，由于这部分混合蒸汽增加了热量，其温度上升幅度大于在汽轮机2内的下降幅度，最终温度高于原始温度，成为高温蒸汽；后一部分混合蒸汽温度高放出热量，由于其放出大量显热和汽化潜热，这部分混合蒸汽最终变成凝结水排放；而成为高温的混合蒸汽通过蒸汽管道进入高压蒸汽发生器5，在高压蒸汽发生器5中与高压给水进行间接热交换，放出热量温度降至后排出，以及为了有效利用从高压蒸汽发生器5排出的中温余热蒸汽，节省余热蒸汽用量，中温余热蒸汽分成了二部分，一部分进入蒸汽混合器1与余热蒸汽混合，混合后的蒸汽继续在汽轮机2内膨胀作功；另一部分进入热交换器3与作功后温度下降的混合蒸汽进行间接热交换，且高压给水吸收热量汽化为高压蒸汽，从而提升了蒸汽的品质，由于高压蒸汽的用途非常广泛，进一步扩大了应用范围，余热蒸汽的使用率也大幅度提高，大量的余热得到了充分利用，节能效果明显。

Claims (4)

1.一种提升蒸汽品质的装置，其特征在于：其包括蒸汽混合器、汽轮机、热交换器、加压机、高压蒸汽发生器，所述蒸汽混合器的蒸汽进口通过蒸汽管道与余热蒸汽源连接，所述蒸汽混合器的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述汽轮机的蒸汽进口连接，所述蒸汽混合器的蒸汽混合口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；所述汽轮机的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述热交换器的低压蒸汽进口连接；所述热交换器的低压蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述加压机的蒸汽进口连接，所述热交换器的加热蒸汽进口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽出口连接；所述加压机的蒸汽出口通过所述蒸汽管道与所述高压蒸汽发生器的低压蒸汽进口连接；所述汽轮机的轮轴通过连接轴与所述加压机的传动轴联接，所述高压蒸汽发生器的高压给水进口与高压给水管连接，所述高压蒸汽发生器的高压蒸汽出口与高压蒸汽管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种提升蒸汽品质的装置，其特征在于：所述热交换器下部底端开有凝结水口并通过管道与外部连接。
3.一种提升蒸汽品质的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）、余热蒸汽通过蒸汽管道进入蒸汽混合器与从高压蒸汽发生器出来的一部分中温蒸汽混合；
（2）、所述步骤（1）中混合后的蒸汽进入汽轮机，在所述汽轮机中混合蒸汽的部分热能转换为机械能，并通过连接轴带动加压机加压蒸汽，以及作功后的混合蒸汽以低流速进入热交换器，并与直接进入所述热交换器内的所述高压蒸汽发生器出来的另一部分中温蒸汽通过所述热交换器内的换热管进行间接热交换，随后进入所述加压机进行压缩，并升压升温成为高温蒸汽；
（3）、所述加压机排出的高温蒸汽，通过所述蒸汽管道进入所述高压蒸汽发生器，所述高温蒸汽通过所述高压蒸汽发生器内设有的热交换管加热高压给水，所述高压给水通过高压给水管进入所述高压蒸汽发生器，所述高压给水被所述高温蒸汽加热汽化成为高压蒸汽，所述高压蒸汽通过与所述高压蒸汽发生器上的高压蒸汽管道送出，以及加热后的所述高温蒸汽温度降至中温从所述高压蒸汽发生器排出，然后通过所述蒸汽管道分别进入所述蒸汽混合器、热交换器中进行上述所述步骤（1）、（2）的工作，实现循环传输。
4.根据权利要求3所述的一种提升蒸汽品质的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述高压蒸汽发生器出来的另一部分中温蒸汽，在进入所述热交换器后，与从所述汽轮机出来的所述混合蒸汽进行间接热交换，放出大量显热和汽化潜热后成为凝结水，并从所述热交换器下部底端的凝结水口排出。
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