CN106369654A - 氟利昂大温差换热装置 - Google Patents

氟利昂大温差换热装置 Download PDF

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李伟
张雁秋
尚德敏
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Abstract

氟利昂大温差换热装置，它涉及一种热工技术，为解决现有的新建或改造老旧供热管网存在的供热量不足的问题。本发明包括高温蒸发器、低温蒸发器、冷凝器、换热器、节流阀和氟利昂泵，的高温蒸发器的高温出水口与换热器的换热器进水口连接，换热器的换热器出水口与低温蒸发器的低温进水口连接，高温蒸发器的高温氟利昂蒸汽出汽口与喷射器的驱动蒸汽进汽口连接，喷射器的吸入口与低温蒸发器的低温氟利昂蒸汽出汽口连接，喷射器的扩压管出口与冷凝器的冷凝进汽口连接，冷凝器的氟利昂出液口分成两路，一路经过节流阀与低温蒸发器的低温氟利昂进液口连接，另一路经过氟利昂泵与高温蒸发器的高温氟利昂进液口连接。本发明用于新建或改造老旧供热管网。

Description

氟利昂大温差换热装置
技术领域
本发明涉及一种热工技术，具体涉及一种氟利昂大温差换热装置。
背景技术
近年来，随着我国城市建设的不断发展，地区发展和供热需求之间的矛盾也日趋凸显。所有城市城区面积都在不断扩大，主城区规模化小区不断增加，老城区每年大幅新增面积，新城区的面积也不断扩大。从当前城市的热源和热网供热能力上看，远远满足不了城市快速发展的需要。供热如果跟不上，将会使城市发展遭遇瓶颈。为解决这一事关城市发展和百姓切身利益的矛盾，各地普遍启动了集中供热工程建设，新增供热面积，新增工程投资。具体包括新建管网工程、部分老网改造工程、新建中继泵站、集控调度中心，新建换热站及换热站改造工程等。
供热改造工程分为热源侧和热网侧：
热源侧一般包括机组供热改造及供热首站建设工程，具体为发电厂和热电公司新增入网供热面积，新城区锅炉房热网供热面积，区域供热公司热网供热面积等。
热网侧主要是对老城区超期服役的管道进行更换，供热管道更换后能够有效的控制跑冒滴漏，大大减少因管道漏泄导致的停热次数，极大改善和提高供热效果。
某老城区于1983年9月实现集中供热，管网截至目前已经运行27年。经测量，1985年安装的老管网管径由原来安装时的10mm减薄到4～6mm，而且局部腐蚀严重，并在供热期经常出现漏泄现象。供热管网部分管道已超期服役，在供热期间经常出现管道漏泄现象，导致供热质量下降。如果不进行改造，一旦发生管道漏泄，就得阶段性停热，这会对居民生活造成很大的影响。热电公司投资对老城区供热管网进行改造，更换所有减薄和腐蚀的管道，改造范围管网全长约5公里，涉及57万平米供热面积，约合用户5000户，投入资金1700万元。工程改造完成后，大大提高该区域供热质量和供热的稳定性。经过管网改造，主城区热源充足，能够承受居民、商铺和企业的正常供热。
某电厂供热主管网建设使用年限大多数都在18年以上，有的甚至长达30年。这部分管网由于建设时间长，再加上建设时期技术工艺落后，至使保温、防护层严重破损，管网老化、腐蚀严重。近几年，主管网泄漏事故频繁发生，每个运行期都发生几十次。在每次主管网抢修过程中，抢修人员都面临95℃以上高压、高温水的威胁，每次抢修泄水都长达30多小时，造成大面积居民住宅停热，部分地下管网冻裂的严重局面。集中供热二次网方面存在的问题也较为突出，尤其是早期建筑和近年来并网的弃管小锅炉房供热楼栋，管网老化腐蚀程度之重、数量之多已经严重威胁城市供热安全和影响居民用户的正常生活。
某供热集团供热管网长度666公里，其中一次网长165公里，二次网长501公里。1995年以前建设约为400公里。由于大多数管网建设时间长、老化腐蚀严重，致使管网系统跑冒滴漏十分严重，散热损失达到0.35吉焦/平方米·年。热力管网每公里平均温降都在2℃以上，管网系统平均失水率约为3％。由于失水量大，热量丢失严重，几乎所有的一次网、二次网都存在着不同程度的水力失调问题，由于管网老化又无法科学调节，因此供热企业在供热中难以保证用户的供热质量。
几十年来，集中供热事业为我国城市的发展建设和人民生活水平的提高做出了重大贡献。如今大面积的集中供热管网老化、腐蚀严重已经成为影响集中供热的突出问题，严重威胁着城市的供热安全和百姓正常生活。
实施集中供热管网改造已是做好城市供热工作的当务之急。通过管网改造可大大降高管网的跑冒滴漏，降高能源消耗节约能源，提高能源利用率；通过管网改造可使供热企业大量应用新技术、新工艺，提高供热企业的科学调节能力，提高整体供热水平；通过管网改造可全面提升供热系统安全和供热保障能力，不断提高广大居民用户的用热质量，造福百姓。实施集中供热管网改造是利国利民之举，早实施早受益。
实施集中供热管网改造工程，重点就是拆除废旧供热管道，铺设供热新管道，这需要投入巨大资金。如何能做到利用现有管道，或可以铺设较少或较细的管道，只花费较少的投资，同样可以达到需要的供热量呢？这是设计和施工科技工作者经常思考的问题。
发明内容
本发明为解决现有的新建或改造老旧供热管网普遍存在的供热量不足的问题，而提供一种氟利昂大温差换热装置。
本发明的氟利昂大温差换热装置，其组成包括高温蒸发器、低温蒸发器、冷凝器、喷射器、换热器、节流阀和氟利昂泵，高温蒸发器的高温出水口与换热器的换热器进水口连接，换热器的换热器出水口与低温蒸发器的低温进水口连接，高温蒸发器的高温氟利昂蒸汽出汽口与喷射器的驱动蒸汽进汽口连接，喷射器的吸入口与低温蒸发器的低温氟利昂蒸汽出汽口连接，喷射器的扩压管出口与冷凝器的冷凝进汽口连接，冷凝器的氟利昂出液口分成两路，一路经过节流阀与低温蒸发器的低温氟利昂进液口连接，另一路经过氟利昂泵与高温蒸发器的高温氟利昂进液口连接。
进一步的，所述高温蒸发器为卧式的压力容器，其组成包括高温进水口、高温出水口、高温氟利昂进液口、高温氟利昂蒸汽出汽口、高温右封头、高温筒体、高温左封头和多根高温传热管，高温筒体水平设置，高温筒体的左端与高温左封头连接，高温筒体的右端与高温右封头连接，高温筒体内水平设置有多根高温传热管，高温进水口设置在高温左封头上，高温出水口设置在高温右封头上，高温氟利昂蒸汽出汽口设置在高温筒体的上方，高温氟利昂进液口设置在高温筒体的下方。
进一步的，所述低温蒸发器为卧式的压力容器，其组成包括低温进水口、低温出水口、低温氟利昂进液口、低温氟利昂蒸汽出汽口、低温右封头、低温筒体、低温左封头和多根低温传热管，低温筒体水平设置，低温筒体的左端与低温左封头连接，低温筒体的右端与低温右封头连接，低温筒体内水平设置有多根低温传热管，低温出水口设置在低温左封头上，低温进水口设置在低温右封头上，低温氟利昂蒸汽出汽口设置在低温筒体的上方，低温氟利昂进液口设置在低温筒体的下方。
进一步的，所述冷凝器为单流程的板式换热器，其组成包括冷凝进汽口、氟利昂出液口、冷凝进水口、冷凝出水口、前面板、后面板、两个连接元件和数片换热板，其中冷凝进汽口、氟利昂出液口、冷凝进水口和冷凝出水口均设置在前面板上，后面板与前面板平行设置，前面板和后面板将数片有凹凸花纹流道的换热板夹紧并利用连接元件固定。
进一步的，所述喷射器包括驱动蒸汽进汽口、吸入口、喷嘴、驱动蒸汽出汽口、扩压管、扩压管出口和吸入室，吸入室的输入端设有驱动蒸汽进汽口，吸入室的输出端设有驱动蒸汽出汽口，吸入室的下端设有吸入口，喷嘴设置在吸入室中，喷嘴的输入端与驱动蒸汽进汽口连接，喷嘴的输出端与驱动蒸汽出汽口正对，扩压管的输入端与驱动蒸汽出汽口连接，扩压管的输出端为扩压管出口。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
一、本发明设计了喷射器，喷射器将高温蒸发器流入的高温氟利昂蒸汽与低温蒸发器流入的低温氟利昂蒸汽混合后，再经扩压管的渐缩管、喉管和渐扩管，减速增压，形成均匀混合的中等压力氟利昂蒸汽，中等压力氟利昂蒸汽经冷凝器后与换热器流出的供热水混合后，一起由供热循环水出水口流出，向用户供热。本发明这种增大供热管网供热量，降低热网回水温度。
二、本发明可大大降高管网的跑冒滴漏，降低了高能源消耗，提高了能源利用率；通过管网改造可使供热企业大量应用新技术、新工艺，提高供热企业的科学调节能力，提高整体供热水平；通过管网改造可全面提升供热系统安全和供热保障能力，不断提高广大居民用户的用热质量，造福百姓。
三、本发明的不需要投入巨大资金。利用现有管道，或较少或较细的管道，只花费较少的投资，即可以达到需要的供热量。
附图说明
图1是本发明的的整体结构示意图；
图2是高温蒸发器200的结构示意图；
图3是低温蒸发器300的结构示意图；
图4是冷凝器400的结构示意图；
图5是前面板405的结构示意图；
图6是喷射器500的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括高温蒸发器200、低温蒸发器300、冷凝器400、喷射器500、换热器600、节流阀100和氟利昂泵700，高温蒸发器200的高温出水口202与换热器600的换热器进水口601连接，换热器600的换热器出水口602与低温蒸发器300的低温进水口301连接，高温蒸发器200的高温进水口201与热网来水管连接，低温蒸发器300的低温出水口302与供热管网回水管连接，高温蒸发器200的高温氟利昂蒸汽出汽口204与喷射器500的驱动蒸汽进汽口501连接，喷射器500的吸入口502与低温蒸发器300的低温氟利昂蒸汽出汽口304连接，喷射器500的扩压管出口506与冷凝器400的冷凝进汽口401连接，冷凝器400的氟利昂出液口402分成两路，一路经过节流阀100与低温蒸发器300的低温氟利昂进液口303连接，另一路经过氟利昂泵700与高温蒸发器200的高温氟利昂进液口203连接，冷凝器400的冷凝进水口403和换热器600的换热进水口603都与供热循环水进水口800相连接，冷凝器400的冷凝出水口404和换热器600的换热出水口604都与供热循环水出水口900连接。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的高温蒸发器200为卧式的压力容器，其组成包括高温进水口201、高温出水口202、高温氟利昂进液口203、高温氟利昂蒸汽出汽口204、高温右封头205、高温筒体207、高温左封头208和多根高温传热管206，高温筒体207水平设置，高温筒体207的左端与高温左封头208连接，高温筒体207的右端与高温右封头205连接，高温筒体207内水平设置有多根高温传热管206，高温进水口201设置在高温左封头208上，高温出水口202设置在高温右封头205上，高温氟利昂蒸汽出汽口204设置在高温筒体207的上方，高温氟利昂进液口203设置在高温筒体207的下方。高温蒸发器200为满液式的高温氟利昂蒸发器。从供热管网来的高温热水，通过高温左封头208上的高温进水口201进入高温蒸发器200，在多个高温传热管206内流动放热，对通过高温氟利昂进液口203流入高温筒体207内的氟利昂进行加热，并使之蒸发汽化，氟利昂蒸汽从高温筒体207上方的高温氟利昂蒸汽出汽口204流出。高温热水放热后变为中温热水，到达高温右封头205，最后，从高温出水口202流出，流向换热器600。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的低温蒸发器300为卧式的压力容器，其组成包括低温进水口301、低温出水口302、低温氟利昂进液口303、低温氟利昂蒸汽出汽口304、低温右封头305、低温筒体307、低温左封头308和多根低温传热管306，低温筒体307水平设置，低温筒体307的左端与低温左封头308连接，低温筒体307的右端与低温右封头305连接，低温筒体307内水平设置有多根低温传热管306，低温出水口302设置在低温左封头308上，低温进水口301设置在低温右封头305上，低温氟利昂蒸汽出汽口304设置在低温筒体307的上方，低温氟利昂进液口303设置在低温筒体307的下方。低温蒸发器300为满液式的低温氟利昂蒸发器。从换热器600来的中温热水，通过低温右封头305上的低温进水口301进入低温蒸发器300，在多根低温传热管306内流动放热，对通过低温氟利昂进液口303流入低温筒体307内的氟利昂进行加热，并使之蒸发汽化，氟利昂蒸汽从低温筒体307上方的低温氟利昂蒸汽出汽口304流出。中温热水放热后变为低温热水，到达低温左封头308，最后，从低温出水口302流出，流向供热管网的回水管道。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的冷凝器400为单流程的板式换热器，其组成包括冷凝进汽口401、氟利昂出液口402、冷凝进水口403、冷凝出水口404、前面板405、后面板407、两个连接元件408和数片换热板406、，其中冷凝进汽口401、氟利昂出液口402、冷凝进水口403和冷凝出水口404均设置在前面板405上，后面板407与前面板405平行设置，前面板405和后面板407将数片有凹凸花纹流道的换热板406夹紧并利用连接元件408固定，形成间壁式的板式换热器。氟利昂蒸汽从前面板405上方的冷凝进汽口401进入，冷凝的氟利昂液体从前面板405下方的氟利昂出液口402流出，供暖热水从前面板405上方的冷凝出水口404流出，供暖回水从前面板405下方的冷凝进水口403流进冷凝器400。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式的喷射器500包括驱动蒸汽进汽口501、吸入口502、喷嘴507、驱动蒸汽出汽口504、扩压管505、扩压管出口506和吸入室503，吸入室503的输入端设有驱动蒸汽进汽口501，吸入室503的输出端设有驱动蒸汽出汽口504，吸入室503的下端设有吸入口502，喷嘴507设置在吸入室503中，喷嘴507的输入端与驱动蒸汽进汽口501连接，喷嘴507的输出端与驱动蒸汽出汽口504正对，扩压管505的输入端与驱动蒸汽出汽口504连接，扩压管505的输出端为扩压管出口506，且扩压管出口506与冷凝进汽口401连接。高温蒸发器200产生的高温高压氟利昂蒸汽，作为喷射器500的驱动蒸汽，经过驱动蒸汽进汽口501，通过喷嘴507高速喷射进入吸入室503中。由于驱动蒸汽高速喷射的作用，根据佰努力流体方程，使吸入室503内部呈现低压空间。在蒸汽压差作用下，低温蒸发器300产生的低温氟利昂蒸汽从吸入口502进入吸入室503中。吸入室503中内的高速驱动蒸汽吸纳裹挟被抽射低温蒸汽，在共同高速流动中，两种蒸汽(高温高压氟利昂蒸汽和低温氟利昂蒸汽)混合、均速、均压，再经扩压管505的渐缩管、喉管和渐扩管，减速增压，形成均匀混合的中等压力氟利昂蒸汽后，经过扩压管出口506排出。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
本发明的工作原理：
1，从供热管网来的有一定压力的高温热水，从高温进水口201流入高温蒸发器200，高温蒸发器200是一个间壁式换热器，利用热水使氟利昂蒸发，高温氟利昂蒸汽从高温氟利昂蒸汽出汽口204流出；
2，在高温蒸发器200中放热后的剩余热水，从高温蒸发器200的高温出水口202流出，经过换热器600的换热器进水口601进入换热器600，给热用户的供热循环水供热后，从换热器出水口602流出进入低温蒸发器300的低温进水口301。换热器600是一个用于供热水的间壁式换热器。
3，低温蒸发器300是一个间壁式换热器，进入低温蒸发器300的供热回水，它对氟利昂加热，氟利昂蒸发，氟利昂蒸汽从低温氟利昂蒸汽出汽口304排出并进入喷射器500的吸入口502；
4，供热回水在低温蒸发器300中被降温后，从低温蒸发器300的低温出水口302流出，返回热网的回水管道；
5，从高温蒸发器200的高温氟利昂蒸汽出汽口204流出高温氟利昂蒸汽，进入喷射器500的驱动蒸汽进汽口501，在喷射器500的吸入室503中高速喷射，高温氟利昂蒸汽与从喷射器500的吸入口502进入的低温氟利昂蒸汽混合后，从扩压管出口506流出并经冷凝进汽口401进入冷凝器400中；
6，冷凝器400是一个氟利昂冷凝器，热用户供热回水从冷凝进水口403进入，冷凝器400内的氟利昂蒸汽对供热回水进行加热，加热升温后的供热热水从冷凝器400的冷凝出水口404流出后与换热器600流出的供热水混合后，一起从供热循环水出水口900流出，向用户供热。
7，在冷凝器400中冷凝的氟利昂液体，从冷凝器400的氟利昂出液口402流出后，一路经过节流阀100进入低温蒸发器300的低温氟利昂进液口303、另一路经过氟利昂泵700加压后，进入高温蒸发器200的高温氟利昂进液口203。

Claims (5)

1.一种氟利昂大温差换热装置，所述换热装置包括高温蒸发器(200)、低温蒸发器(300)、冷凝器(400)、换热器(600)、节流阀(100)和氟利昂泵(700)，高温蒸发器(200)的高温出水口(202)与换热器(600)的换热器进水口(601)连接，换热器(600)的换热器出水口(602)与低温蒸发器(300)的低温进水口(301)连接，其特征在于：所述换热装置还包括喷射器(500)，高温蒸发器(200)的高温氟利昂蒸汽出汽口(204)与喷射器(500)的驱动蒸汽进汽口(501)连接，喷射器(500)的吸入口(502)与低温蒸发器(300)的低温氟利昂蒸汽出汽口(304)连接，喷射器(500)的扩压管出口(506)与冷凝器(400)的冷凝进汽口(401)连接，冷凝器(400)的氟利昂出液口(402)分成两路，一路经过节流阀(100)与低温蒸发器(300)的低温氟利昂进液口(303)连接，另一路经过氟利昂泵(700)与高温蒸发器(200)的高温氟利昂进液口(203)连接。
2.根据权利要求1所述的氟利昂大温差换热装置，其特征在于：所述高温蒸发器(200)为卧式的压力容器，其组成包括高温进水口(201)、高温出水口(202)、高温氟利昂进液口(203)、高温氟利昂蒸汽出汽口(204)、高温右封头(205)、高温筒体(207)、高温左封头(208)和多根高温传热管(206)，高温筒体(207)水平设置，高温筒体(207)的左端与高温左封头(208)连接，高温筒体(207)的右端与高温右封头(205)连接，高温筒体(207)内水平设置有多根高温传热管(206)，高温进水口(201)设置在高温左封头(208)上，高温出水口(202)设置在高温右封头(205)上，高温氟利昂蒸汽出汽口(204)设置在高温筒体(207)的上方，高温氟利昂进液口(203)设置在高温筒体(207)的下方。
3.根据权利要求2所述的氟利昂大温差换热装置，其特征在于：所述低温蒸发器(300)为卧式的压力容器，其组成包括低温进水口(301)、低温出水口(302)、低温氟利昂进液口(303)、低温氟利昂蒸汽出汽口(304)、低温右封头(305)、低温筒体(307)、低温左封头(308)和多根低温传热管(306)，低温筒体(307)水平设置，低温筒体(307)的左端与低温左封头(308)连接，低温筒体(307)的右端与低温右封头(305)连接，低温筒体(307)内水平设置有多根低温传热管(306)，低温出水口(302)设置在低温左封头(308)上，低温进水口(301)设置在低温右封头(305)上，低温氟利昂蒸汽出汽口(304)设置在低温筒体(307)的上方，低温氟利昂进液口(303)设置在低温筒体(307)的下方。
4.根据权利要求3所述的氟利昂大温差换热装置，其特征在于：所述冷凝器(400)为单流程的板式换热器，其组成包括冷凝进汽口(401)、氟利昂出液口(402)、冷凝进水口(403)、冷凝出水口(404)、前面板(405)、后面板(407)、两个连接元件(408)和数片换热板(406)，其中冷凝进汽口(401)、氟利昂出液口(402)、冷凝进水口(403)和冷凝出水口(404)均设置在前面板(405)上，后面板(407)与前面板(405)平行设置，前面板(405)和后面板(407)将数片有凹凸花纹流道的换热板(406)夹紧并利用连接元件(408)固定。
5.根据权利要求4所述的氟利昂大温差换热装置，其特征在于：所述喷射器(500)包括驱动蒸汽进汽口(501)、吸入口(502)、喷嘴(507)、驱动蒸汽出汽口(504)、扩压管(505)、扩压管出口(506)和吸入室(503)，吸入室(503)的输入端设有驱动蒸汽进汽口(501)，吸入室(503)的输出端设有驱动蒸汽出汽口(504)，吸入室(503)的下端设有吸入口(502)，喷嘴(507)设置在吸入室(503)中，喷嘴(507)的输入端与驱动蒸汽进汽口(501)连接，喷嘴(507)的输出端与驱动蒸汽出汽口(504)正对，扩压管(505)的输入端与驱动蒸汽出汽口(504)连接，扩压管(505)的输出端为扩压管出口(506)。
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