CN106197118B - 蒸汽混合加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蒸汽混合加热器，加热器壳体一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽出口管连接，加热器壳体另一端通过流量调节阀和主蒸汽入口管连接，混合蒸汽出口管和主蒸汽入口管通过闸阀或截止阀连通，靠近主蒸汽入口管的加热器壳体上端通过流量调节阀和辅助蒸汽入口管连接，辅助蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有辅助蒸汽分配管，主蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管。将两种大流量的且压力相近饱和蒸汽与过热蒸汽在设备内进行混合，形成一种具有一定过热度的过热蒸汽，它能够有效缓解由于蒸汽压力波动造成管网的压力冲击，也能够减少由于蒸汽混合不均匀而引起的管网热应力的频繁变化，有力于管网的安全运行。

Description

蒸汽混合加热器
技术领域
本发明属于加热器设备技术领域，具体涉及蒸汽混合加热器。
背景技术
在工业生产，尤其是在余热回收装置中，经常会遇到两种不同品质(压力、温度)的蒸汽需要混合的工况，蒸汽喷射器可以解决两者蒸汽压差较大的工况；但是两种压力近似但是温度不同的蒸汽还没有更好的解决措施。现行的普遍方式一种是采用分汽缸扩容或在管网中直接混合方式加以混合，但是由于两种蒸汽的压力或温度的波动，这将造成管网及设备经常性的受到由于这些波动而引起的压力及热应力冲击，给安全生产造成极大的危害。另一种方式是采用间壁换热的方式用高温(过热)蒸汽加热低温(饱和)蒸汽，但是这种方式是以牺牲相对高品质的能量来提高相对低品质的能量，同时在经过换热后的过热(或饱和)蒸汽也还有大量的能量，如果找不到合适的用途，这将是极大的能量浪费，且制造换热器的成本也过于昂贵。因此，如何研发一种新型蒸汽混合加热器，适用于两种压力近似且温度不同的蒸汽的混合，具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的两种压力近似且温度不同的蒸汽混合效果差的技术问题，本发明的目的在于提供蒸汽混合加热器，能够解决两种大流量的且压力相近饱和蒸汽与过热蒸汽在设备内进行混合，形成一种具有一定过热度的过热蒸汽。
本发明采取的技术方案为：
蒸汽混合加热器，包括加热器壳体一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽出口管连接，加热器壳体另一端通过流量调节阀和主蒸汽入口管连接，混合蒸汽出口管和主蒸汽入口管通过闸阀或截止阀连通，靠近主蒸汽入口管的加热器壳体上端通过流量调节阀和辅助蒸汽入口管连接，辅助蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有辅助蒸汽分配管，主蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管，辅助蒸汽分配管沿竖直方向垂直排布设置，主蒸汽分配管沿水平方向横向排布设置。
进一步的，所述主蒸汽分配管沿着中心轴等间距排布设置有长条形孔，主蒸汽分配管的侧壁上相邻长条形孔之间交错设置有蒸汽分布孔，蒸汽分布孔向主蒸汽分配管的中心轴凹陷延伸设置。
进一步的，所述辅助蒸汽分配管的顶部设置有接管，接管下方设置有辅助蒸汽分配盘，辅助蒸汽分配盘包括内圆筒体和外圆筒体，内圆筒体和外圆筒体两个圆筒体形成的空腔后边通过堵板堵上，外圆筒体向内圆筒体处延伸开设有蒸汽槽孔，蒸汽槽孔以内圆筒体的中心轴为轴呈圆周均匀分布。
更进一步的，所述辅助蒸汽分配管的空腔高度h值不小于接管内径的25％；辅助蒸汽分配管的长度l值不小于接管外径的2倍。
更进一步的，所述辅助蒸汽分配盘上的蒸汽槽孔设置为有倾斜角度α°的长方形倾斜槽，倾斜角度α°设置为8～15°。
更进一步的，所述辅助蒸汽分配盘上的蒸汽槽孔的开槽尺寸以宽度c值不宜大于10mm，长度d值不宜大于0.75倍的高度h值为宜，其开槽数量N由辅助蒸汽流量确定：N＝辅助蒸汽流量G(千克/秒)×比容(立方米/千克)/(70～90(米/秒))×c(米)×d(米))。
进一步的，所述加热器壳体的上端还设置有安全泄放口、温度检测口和压力检测口；加热器壳体的下端中部设置有排污及疏水口。
进一步的，所述加热器壳体的底部两侧分别设置有滑动或滚动支座、固定支座。
进一步的，所述加热器壳体的内径D1不小于主蒸汽分配管内径D2的2倍，加热器壳体内混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管开孔长度L2的两倍，混合蒸汽出口管截面积不小于主蒸汽分配管和辅助蒸汽分配管截面积的和。
本发明的有益效果为：
本发明能够将两种大流量的且压力相近饱和蒸汽与过热蒸汽在设备内进行混合，沿竖直方向设置的辅助蒸汽分配管和沿水平方向设置的主蒸汽分配管将组分在主蒸汽入口管处形成纵横交错的两股汽流，集轴向导流和径向导流为一体，形成两股蒸汽向心螺旋流，形成一种具有一定过热度的过热蒸汽，它能够有效缓解由于蒸汽压力波动造成管网的压力冲击，也能够减少由于蒸汽混合不均匀而引起的管网热应力的频繁变化，有力于管网的安全运行。由于该设备最终形成的是一种过热蒸汽，因此可以有效减少管网在输送蒸汽时产生的水锤冲击。使加热器壳体整体受力均匀，是一种节能设备，能够广泛应用于余热回收及泛汽回收的工程上。
本发明中由内圆筒体和外圆筒体组成的辅助蒸汽分配盘，结构新颖，稳定性强，呈圆周均匀分布的蒸汽槽孔保证混合充分及安全，降低了设备的噪声及振动；减轻了蒸汽槽孔的磨损，保证反应气长期稳定、均匀的分配，延长设备的使用寿命；保证进入混合蒸汽出口管内的两项蒸汽的混合效果均匀。
本发明中的主蒸汽分配管设置有长条形孔和蒸汽分布孔，结构特殊，蒸汽量相对较小时可开圆形蒸汽分布孔，蒸汽量相对较大时可开才长条形孔，该槽(孔)的协同作用起到了限流的作用，可以很好的解决由于蒸汽压力波动造成的对设备及管网的冲击；由于两股蒸汽为相互垂直的混合碰撞，并在设备内形成涡流，使得设备内的流体温度分布均匀，从而降低了由于两股流体的温度波动所造成的设备及管网上的温差应力，从而保证了设备的安全运行。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中加热器壳体的结构示意图。
图3为图2中的A-A剖视图。
图4为本发明中辅助蒸汽分配管的结构示意图。
图5为本发明中辅助蒸汽分配盘的结构示意图。
图6为本发明中主蒸汽分配管的结构示意图。
其中，1、混合蒸汽出口管；2、加热器壳体；3、安全泄放口；4、温度检测口；5、压力检测口；6、主蒸汽分配管；7、辅助蒸汽入口管；8、主蒸汽入口管；9、辅助蒸汽分配管；10、固定支座；11、排污及疏水口；12、滑动或滚动支座；13、辅助蒸汽分配盘；14、接管；15、堵板；16、内圆筒体；17、外圆筒体；18、蒸汽槽孔；19、长条形孔；20、蒸汽分布孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
如图1、图2和图3所示，蒸汽混合加热器，包括加热器壳体2一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽出口管1连接，加热器壳体2另一端通过流量调节阀和主蒸汽入口管8连接，混合蒸汽出口管1和主蒸汽入口管8通过闸阀或截止阀连通，靠近主蒸汽入口管8的加热器壳体2上端通过流量调节阀和辅助蒸汽入口管7连接，辅助蒸汽入口管7向加热器壳体2内延伸设置有辅助蒸汽分配管9，主蒸汽入口管8向加热器壳体2内延伸设置有主蒸汽分配管6，辅助蒸汽分配管9沿竖直方向垂直排布设置，主蒸汽分配管6沿水平方向横向排布设置。
主蒸汽通过主蒸汽分配管6使得蒸汽在设备的局部沿轴向均匀分布，且气流平行于径向；辅助蒸汽通过辅助蒸汽分配盘13与设备轴线沿一定的切向角度进入设备，并沿着设备内壁形成涡流，与主蒸汽流以相互垂直的角度相互碰撞以达到均匀混合，混合后的流体经过混合蒸汽出口管1进入管网。由于在主蒸汽分配管6上分布着经设计计算过的长条形孔19和蒸汽分布孔20及辅助蒸汽管上蒸汽分布盘上的具有角度的蒸汽槽孔18，该槽(孔)起到了限流的作用，因此可以很好的解决由于蒸汽压力波动造成的对设备及管网的冲击；由于两股蒸汽为相互垂直的混合碰撞，并在设备内形成涡流，使得设备内的流体温度分布均匀，从而降低了由于两股流体的温度波动所造成的设备及管网上的温差应力，从而保证了设备的安全运行。
实施例2
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图6所示，蒸汽混合加热器，主蒸汽分配管6沿着中心轴等间距排布设置有长条形孔19，主蒸汽分配管6的侧壁上相邻长条形孔19之间交错设置有蒸汽分布孔20，蒸汽分布孔20向主蒸汽分配管6的中心轴凹陷延伸设置。
主蒸汽分配管6上开有槽型或圆形蒸汽分布孔20，蒸汽量相对较小时可开圆形蒸汽分布孔20，圆形蒸汽分布孔20的直径不宜大于15mm，蒸汽量相对较大时可开才长条形孔19，长条形蒸汽分布孔20的a值不宜大于10mm，弧度b值按分布管的直径周向均布确定，且需要分隔处有一定的强度，但总体开孔面积不宜大于由分布管内径D2计算面积，以0.75～0.8倍为宜。
实施例3
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图4和图5所示，蒸汽混合加热器，辅助蒸汽管由：接管14、内圆筒体16和外圆筒体17、堵板15及辅助蒸汽分配盘13组成，其组件的强度按GB150确定；辅助蒸汽分配管9的顶部设置有接管14，接管14下方设置有辅助蒸汽分配盘13，辅助蒸汽分配盘13包括内圆筒体16和外圆筒体17，内圆筒体16和外圆筒体17两个圆筒体形成的空腔后边通过堵板15堵上，外圆筒体17向内圆筒体16处延伸开设有蒸汽槽孔18，蒸汽槽孔18以内圆筒体16的中心轴为轴呈圆周均匀分布，所述辅助蒸汽分配管9的空腔高度h值不小于接管14内径的25％；辅助蒸汽分配管9的长度l值不小于接管14外径的2倍，所述辅助蒸汽分配盘13上的蒸汽槽孔18设置为有倾斜角度α°的长方形倾斜槽，倾斜角度α°设置为8～15°，所述辅助蒸汽分配盘13上的蒸汽槽孔18的开槽尺寸以宽度c值不宜大于10mm，长度d值不宜大于0.75倍的高度h值为宜，其开槽数量N由辅助蒸汽流量确定：N＝辅助蒸汽流量G(千克/秒)×比容(立方米/千克)/(70～90(米/秒))×c(米)×d(米))。
实施例4
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图1和图2所示，蒸汽混合加热器，加热器壳体2的上端还设置有安全泄放口3、温度检测口4和压力检测口5，加热器壳体2的下端中部设置有排污及疏水口11，排污及疏水口11有利于将加热器壳体内的杂质底料进行隔段时间排放，有利于快速清理内部空间，保持组分混合的清洁度；温度检测口4和压力检测口5这两个端口的设置，有利于对加热器壳体内的温度、压力等参数进行检测，保证了蒸汽混合的实时安全监控，安全泄放口3有利于保证生产的安全性；所述加热器壳体2的底部两侧分别设置有滑动或滚动支座12、固定支座10，起到支撑固定性的作用。加热器壳体2的内径D1不小于主蒸汽分配管6内径D2的2倍，加热器壳体2内混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管6开孔长度L2的两倍，混合蒸汽出口管1截面积不小于主蒸汽分配管6和辅助蒸汽分配管9截面积的和。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.蒸汽混合加热器，其特征在于，包括加热器壳体，加热器壳体一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽出口管连接，加热器壳体另一端通过流量调节阀和主蒸汽入口管连接，混合蒸汽出口管和主蒸汽入口管通过闸阀或截止阀连通，靠近主蒸汽入口管的加热器壳体上端通过流量调节阀和辅助蒸汽入口管连接，辅助蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有辅助蒸汽分配管，主蒸汽入口管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管，辅助蒸汽分配管沿竖直方向垂直排布设置，主蒸汽分配管沿水平方向横向排布设置；
所述主蒸汽分配管沿着中心轴等间距排布设置有长条形孔，主蒸汽分配管的侧壁上相邻长条形孔之间交错设置有蒸汽分布孔，蒸汽分布孔向主蒸汽分配管的中心轴凹陷延伸设置；
所述辅助蒸汽分配管的顶部设置有接管，接管下方设置有辅助蒸汽分配盘，辅助蒸汽分配盘包括内圆筒体和外圆筒体，内圆筒体和外圆筒体两个圆筒体形成的空腔后边通过堵板堵上，外圆筒体向内圆筒体处延伸开设有蒸汽槽孔，蒸汽槽孔以内圆筒体的中心轴为轴呈圆周均匀分布。
2.根据权利要求1所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述辅助蒸汽分配管的空腔高度h值不小于接管内径的25％；辅助蒸汽分配管的长度l值不小于接管外径的2倍。
3.根据权利要求1所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述辅助蒸汽分配盘上的蒸汽槽孔设置为有倾斜角度α°的长方形倾斜槽，倾斜角度α°设置为8～15°。
4.根据权利要求1或3所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述辅助蒸汽分配盘上的蒸汽槽孔的开槽尺寸宽度c值不大于10mm，长度d值不大于0.75倍的高度h值，其开槽数量N由辅助蒸汽流量确定：
N＝辅助蒸汽流量G×比容/(70～90)×c×d；
该公式中：辅助蒸汽流量G的单位为千克/秒，比容的单位为立方米/千克，(70～90)的单位为米/秒，宽度c的单位为米，长度d的单位为米。
5.根据权利要求1所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述加热器壳体的上端还设置有安全泄放口、温度检测口和压力检测口；加热器壳体的下端中部设置有排污及疏水口。
6.根据权利要求1所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述加热器壳体的底部两侧分别设置有滑动支座、滚动支座或固定支座。
7.根据权利要求1所述蒸汽混合加热器，其特征在于，所述加热器壳体的内径D1不小于主蒸汽分配管内径D2的2倍，加热器壳体内混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管开孔长度L2的两倍，混合蒸汽出口管截面积不小于主蒸汽分配管和辅助蒸汽分配管截面积的和。
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