CN106066091B - 饱和水循环加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种饱和水循环加热方法，其步骤是：(1)先由水箱供水，将电加热器、管道、循环泵和用户设备组成密闭循环加热系统，用循环泵强制充满水排出空气。(2)打开电加热器进行循环加热，将循环水加热到130℃～250℃的饱和水，对用户设备的物料进行循环加热。(3)当物料温度达到所需上限温度时，电加热器先停止加热，随之循环泵停止运行。当物料温度降至下限温度时，先开启循环泵，随之开动电加热器，继续多次循环加热，直到完成加热的生产周期。本发明的优越性由于用饱和水进行循环加热，只消耗显热，不消耗潜热，比用电加热蒸汽锅炉大幅度减少装机容量，大幅度降低电费成本，不排出余热，还做到了节水。

Description

饱和水循环加热方法
技术领域：
本发明涉及热能节能领域技术领域，特别涉及一种饱和水循环加热方法。
背景技术
电加热蒸汽锅炉装机容量大，蒸汽电耗费用高，每小时每吨150℃、0.5MPa的饱和蒸汽，装机容量需720kw～800kw，按电费1元/kwh计算，每吨150℃、0.5MPa的饱和蒸汽电费成本为650元左右，加重了企业的负担。用电锅炉加热产生150℃蒸汽要消耗汽化潜热506大卡/kg和显热151大卡/kg，总和为657大卡/kg。用户设备使用饱和蒸汽，只能利用显热，利用不了潜热。而且余热蒸汽不能回收，更不能循环利用。只能回收70℃～80℃的凝结水，只占整个供热量的10％～20％,。用电锅炉产生蒸汽，虽然做到了没有燃料废气污染的零排放，但供热成本太高，余热蒸汽排掉不能回收，更不能循环加热，浪费了能源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种饱和水循环加热方法，解决电蒸汽锅炉装机容量大，蒸汽的电耗费用高，蒸汽不能循环加热，余热蒸汽不能回收，造成能源浪费的问题。
本发明所要解决的技术问题，通过以下的技术方案来实现。
一种饱和水循环加热方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先由循环泵将水箱中的水输送到电加热器和用户设备的整个密闭系统中，排净这个密闭系统的空气，然后进行循环加热；
(2)用户设备出水再由循环泵强制输入到电加热器，继续循环加热，使被加热的循环水达到超过100℃的饱和水状态；
(3)当用户设备达到物料所需温度上限时，先关闭电加热器，停止加热，随后使循环泵暂停运转；
(4)当用户设备物料降到所需温度下限时，先启动循环泵，使之恢复运转，随后打开电加热器，继续循环加热多次，直到完成一个生产周期的加热。
在本发明的一个优选实施中，如需供用户设备多台，设备规格不同，所需加热温度也不同，可设一中间热交换器，其中的加热管束同连接管道、电加热器，循环泵构成一个密闭、循环加热系统；循环加热成饱和水做热源，将中间热交换器中管束外的水同用户设备连接管道及循环泵构成多个二次循环加热系统，用各自系统的循环饱和水，向多台用户设备进行二次循环加热，用控制饱和水的循环流量方法和对每台用户设备物料加热不同温度的上限和下限分别采取停和开的方法，控制不同规格的用户设备所需不同的加热温度。
在本发明的一个优选实施例中，所述电加热器的发热温度为150℃～300℃。
在本发明的一个优选实施例中，所述电加热器加热方式为间接加热方式。
在本发明的一个优选实施例中，所述被加热成饱和水的温度控制在130℃～250℃，关联压力为0.3mpa～1.5mpa。
在本发明的一个优选实施例中，所述循环泵的扬程为30m～100m，流量为循环加热水量的2倍～6倍。
本发明的饱和水循环加热方法，将水密闭循环加热成饱和水，如按150℃、0.5mpa计算，只消耗显热151大卡/kg，不消耗潜热506大卡/kg。每小时产生150℃、0.5mpa饱和水，装机容量为176大卡，是电蒸汽锅炉同等规模的1/4.1。饱和水循环加热是预热加热和温差加热，比用电锅炉蒸汽加热大幅度节能。
本发明的优越性在于用饱和水循环加热装置比用锅炉蒸汽加热方法，装机容量大幅度减少，耗电费成本大幅度降低，大幅度节能和节水。饱和水循环加热靠循环泵的动压非常安全可靠。占地面积小，节省土地资源和基建投资。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明对三台用户设备进行循环加热的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创新特征，所要达到的目的和效果易于了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
参见图1，图中所示的饱和水循环加热装置，包括水箱10、电加热器20、循环泵30、用户设备40，水箱10与循环泵30的进水口连通，电加热器20、用户设备40与循环泵30之间形成一个总的密闭循环加热系统。
该实施例的饱和水循环加热方法，主要是包括以下步骤：
(1)先由循环泵30将水箱10中的水输送到电加热器20和用户设备40，充满整个密闭系统，排净空气，确定循环水量，根据循环水量确定电加热器20的装机容量和循环泵30的循环流量，然后进行循环加热。
(2)用户设备40出水再由循环泵30强制输入到电加热器20，继续循环加热。使被加热的循环水达到超过100℃以上的130℃～250℃饱和水状态。电加热器20的发热温度为150℃～300℃。
(3)当用户设备40达到物料所需温度第一次达到上限时，为预热时间，先关闭电加热器20，停止加热，随后使循环泵30暂停运转。
当用户设备40的物料降到所需温度下限时，先启动循环泵30使之恢复运转，随后打开电加热器20继续循环加热多次，直到完成一个生产周期的加热。
如设定用户设备40是一个容积1m3的化学反应罐，夹层体积0.37m3，加上管道循环泵30和电加热器20通流体积共0.45m3。密闭形成饱和水的循环量，也是0.45m3。电加热器20的功率为90kw。循环泵30的流量为水循环量的3.5倍，为1.58m3/小时。按1.5m3/小时选循环泵。化学反应罐物料最高温度为95℃，最低温度为80℃，反应时间为5小时。
用循环泵30将水箱10中的自来水先输送到电加热器20和用户设备40的1m3的化学反应罐的夹层，打开排气管阀门，排净空气。当循环水从排气管口溢出水时，说明循环水0.45m3已充满了全部密闭通流系统。先用循环泵30进行循环，然后打开电加热器20电源开关，电加热器20开始对循环水进行加热。当电加热器20升温到最高250℃，循环水被加热到160℃时形成饱和水，先关闭电加热器20停止加热，随后停止循环泵30运行。当饱和水降到150℃时，先启动循环泵30，随后，使电加热器20重新启动。
用150℃饱和水对反应罐物料进行循环加热，当物料温度达到95℃时，电加热器20停止加热，随后循环泵30停止运行。当反应罐物料温度降到80℃时，先打开循环泵30，随后再打开电加热器20，继续用饱和水进行循环加热多次。当达到5小时一个生产周期的反应时间时，先停止电加热器20，随之停止循环泵30，完成了循环加热的全过程。
实施例2
参见图2，图中所示的饱和水循环加热装置，包括水箱10、电加热器20、循环泵30、用户设备41、42、43、子循环泵31、32、33和中间热交换器50，水箱10与循环泵30的进水口连通，电加热器20、中间热交换器50的初级侧与循环泵30之间形成一个总的密闭循环加热系统。
用户设备41、42、43分别通过一子循环泵31、32、33与中间热交换器50的次级侧之间形成一子饱和水循环密闭加热系统。
该实施例的饱和水循环加热的用户设备41、42、43所需加热温度不同，可设一中间热交换器50，其中中间热交换器50的加热管束(初级侧)同电加热器20、连接管道、循环泵30构成一个密闭内循环加热系统。将中间热交换器50中管束外的水循环加热成饱和水做热源，再用三台循环泵31、32、33向三台用户设备41、42、43进行多次二次循环加热。用控制饱和水的循环用量方法和对用户设备41、42、43物料加热的上限温度和下限温度分别采取停、开控制方法，控制三台不同规格的用户设备和所需不同的加热温度。
先设定用户设备41、42、43的规格和工艺条件，设定用户设备41的有效容积为1m3，盘管体积为0.37m3，物料加热的最高温度为130℃，最低温度为110℃，加热时间为3小时。设定用户设备42的有效容积为1.5m3，夹层体积为0.45m3，物料加热最高温度为110℃，最低温度为90℃。加热时间5小时。用户设备43有效容积是2m3，夹层体积0.57m3，物料加热最高温度95℃，最低85℃，加热时间2小时。
电加热器20同中间热交换器50中的热交换管束和管道及循环泵30组成一个母循环密闭加热系统，对中间热交换器50中管束外的水，进行循环加热成饱和水做热源，供三台用户设备41、42、43。用三台子循环泵31、32、33及管道、用户设备41、42、43组成三个子密闭循环加热系统，再分别用控制循环泵31、32、33流量和高温停、低温开的方法，分别进行循环加热和控制。
先确定水的循环量和电加热器20的装机容量、中间热交换器50中的热交换管束体积0.55m3，管道体积为0.05m3，电加热器20和循环泵30通流体积0.25m3，内循环加热系统的总通流体积0.85m3。确定装机容量为180kw，泵的循环流量为0.85m3×3.5＝3m3/小时。
中间热交换器50中热交流管束外被加热水的体积是三台用户设备41、42、43总的通流体积1.39m3，加上管道和循环泵31、32、33的0.1m3共为1.49m3，再乘一个保险系数1.3为1.94m3。总循环水量按2m3考虑，中间热交换器50中管束体积为0.55m3，中间热交换器50总有效容积为0.55m3+2m3＝2.55m3。
用户设备41的盘管体积为0.37m3，加上管道和循环泵31为0.05m3共为0.42m3，为循环水量第一循环系统的循环泵31的流量为0.42m3×3.5＝1.47m3，按1.5m3/小时选循环泵31。
用户设备42夹层体积为0.45m3，加上管道和循环泵32为0.05m3共为0.50m3，第二循环系统的循环水量0.5m3/小时。循环泵32的循环流量为0.5m3×3.5＝1.75m3，按2m3/小时选循环泵32。
用户设备43夹层体积为0.57m3，加上管道和循环泵33为0.05m3，第三循环系统的循环水量为0.62m3/小时。循环泵33的流量为0.62m3/小时×3.5＝2.17m3/小时，按2m3/小时选循环泵33。
先用内循环从水箱10将中间热交换器50中的热交换管束、管道，循环泵30和电加热器20通流系统用水充满排净空气，从管道最高处排气管口溢出水为准。然后用循环泵30将中间热交换器50管束外充满水，将中间热交换器50管外空间内的空气排净，直到灌顶排气管溢出水为准，同时将三个用户设备41、42、43的夹层、盘管、管道和循环泵31、32、33都充满水，排净空气。以三个罐的夹层和盘管的排气管口溢出水为准。
先启动循环泵30进行水的循环，然后启动电加热器20进行循环加热。保持内循环加热的饱和水温度达到160℃时。电加热器20停止加热，随后循环泵30停止运行。当罐内饱和水降到150℃，先启动循环泵30，随后打开电加热器20继续循环加热，如此反复。始终保持中间热交换器50内饱和水温度不低于150℃。
分别同时开动循环泵31控制流量1.5m3/小时，循环泵32控制流量2m3/小时，循环泵33控制流量2m3/小时，对用户设备41、42、43进行循环加热，当用户设备41、42、43物料分别加热到最高温度130℃、110℃、95℃时，先分别停循环泵31、32、33，当用户设备41、42、43的温度分别降到最低温度为110℃、90℃、85℃时，分别各自启动循环泵31、32、33，继续进行加热。当用户设备41、42、43分别达到各自的加热时间3小时、5小时、2小时的生产周期时，先停止内循环的电加热器20，随之停止内循环泵30。最后，各自分别停止循环泵31、32、33的运行。
中间热交换器50管束外的饱和水，最高温度保持在同三台用户设备41、42、43中的最高加热温度为130℃为准，再高于20℃为150℃的饱和水。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优越性。本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明原理和应用范围的前提下，本发明会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围内由所附的权利要求及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种饱和水循环加热方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先由循环泵将水箱中的水输送到电加热器和用户设备的整个密闭系统中，排净这个密闭系统的空气，然后进行循环加热；
(2)用户设备出水再由循环泵强制输入到电加热器，继续循环加热，使被加热的循环水达到温度为130℃～250℃、关联压力为0.3MPa～1.5MPa的饱和水状态；
(3)当用户设备达到物料所需温度上限时，先关闭电加热器，停止加热，随后使循环泵暂停运转；
(4)当用户设备物料降到所需温度下限时，先启动循环泵，使之恢复运转，随后打开电加热器，继续循环加热多次，直到完成一个生产周期的加热。
2.如权利要求1所述的饱和水循环加热方法，其特征在于，如需供用户设备多台，每台用户设备的规格不同，所需加热温度也不同，设一中间热交换器，其中所述中间热交换器内的加热管束同连接管道、电加热器，第一循环泵构成一个一次密闭、循环加热系统；将所述中间热交换器中的加热管束外的水与不同的用户设备之间，通过连接管道及多个第二循环泵构成多个二次密闭、循环加热系统，所述一次密闭、循环加热系统循环加热的一次饱和水作为多个二次密闭、循环加热系统的热源，加热多个二次密闭、循环加热系统内的循环饱和水，多个二次密闭、循环加热系统内的循环饱和水向多台用户设备提供热源；用控制每个二次密闭、循环加热系统内的饱和水的循环流量方法和对每台用户设备物料加热不同温度的上限和下限分别采取停或开对应每台用户设备的第二循环泵的方法，控制不同规格的用户设备所需不同的加热温度。
3.如权利要求1或2所述的饱和水循环加热方法，其特征在于，所述电加热器的发热温度为150℃～300℃。
4.如权利要求1或2所述的饱和水循环加热方法，其特征在于，所述电加热器加热方式为间接加热方式。
5.如权利要求1或2所述的饱和水循环加热方法，其特征在于，所述循环泵的扬程为30m～100m，流量为循环加热水量的2倍～6倍。
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