CN107166355A - 一种湿蒸汽自加热除水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿蒸汽自加热除水系统，连接在湿蒸汽主管和干蒸汽主管之间，包括有进气端连接湿蒸汽主管的减压装置和用来加热湿蒸汽的主换热器，所述主换热器的第一入口通过湿蒸汽支管与湿蒸汽主管相连通，所述主换热器的第二出口连接所述的干蒸汽主管，其特征在于：还包括有辅助换热器，该辅助换热器的第一入口与主换热器的第一出口相连接，该辅助换热器的第二入口通过连接管路与减压装置的出汽端相连接，该辅助换热器的第一出口连接排水管，该辅助换热器的第二出口连接主换热器的第二入口。与现有技术相比，本发明结构简单，成本较低，能较完全地除去蒸汽中的水分，得到低压干蒸汽，确保用户能安全、正常地使用蒸汽。

Description

一种湿蒸汽自加热除水系统
技术领域
本发明属于热力设备领域，特别涉及一种湿蒸汽自加热除水系统。
背景技术
蒸汽作为一种热能载体，在冶炼、化工等工业生产中广泛使用。公用集中供热系统或企业自备蒸汽系统中，热源(如锅炉、蒸汽发生器、供热汽轮机等)出口多为过热蒸汽或干饱和蒸汽，但热源到用热单位或用热设备通常有一定的距离，最长可达十五千米以上。虽然供热管道大多采取了保温措施，但完全消除热量的损失是无法实现的。蒸汽在输送过程中不断被冷却，由过热蒸汽变成饱和蒸汽，由饱和蒸汽变成湿蒸汽(带凝结水的蒸汽)。尽管输送管道上装有疏、放水装置，但只对集聚状态的水分有效，对呈悬浮状态的小水滴状态无效，目前的汽水分离装置可以除去部分小水滴，但仍达不到100％的效果，在水滴较多时，经过汽水分离装置后的蒸汽干度仍可能达不到使用要求；此外，如果汽水分离器与用热设备仍有一段距离的话，除水后的蒸汽还会因为散热而产生新的凝结水，会引起水击及热能的浪费且会影响使用，造成产品质量问题甚至安全事故。目前集中供热蒸汽的压力通常为0.8～1.3MPa，而企业在生产时均需使用压力为0.4～0.5MPa的低压蒸汽，服务业、公共建筑实际使用的压力则更低，蒸汽必须经过减压后才能进入用热设备。
针对上述问题，授权公告号为CN 202835329U的《蒸汽减压过热及冷凝水热能回收装置》公开了一种蒸汽减压过热及冷凝水热能回收装置，中压饱和蒸汽经过连续喷射式减压器后减压为低压湿蒸汽，加热蒸汽通过调节阀调节流量，之后在汽-汽换热器内和上述的低压湿蒸汽发生热交换，使低压湿蒸汽加热为过热蒸汽，供用汽点使用，加热蒸汽被冷却成冷凝水再疏放至闪蒸罐内，闪蒸罐内的冷凝水气化成蒸汽后被抽吸至连续喷射式减压器并和低压湿蒸汽混合进入汽-汽换热器。该装置利用工厂的中压蒸汽，就地取材，能实现热能的充分回收，减少热能损失，提高蒸汽干度，且结构简单、便于安装。但是中压饱和蒸汽经过长距离供热管道的输送后，不断被冷却，很有可能变成湿蒸汽，湿蒸汽在喷射器喷嘴内膨胀过程中，所含热能转化为动能，温度、压力下降，湿度上升，湿蒸汽中含的水分增加，这些水分高速流经喷射器时，将产生冲蚀作用，从而使喷射器失效；另外，含水量过高时，该装置的汽-汽换热器可能无法彻底消除蒸汽中的水分，仍会给使用带来不利影响；再者，采用喷射器进行减压，调节性较差，只能在设计工况或接近设计工况的情况下才能正常工作，不能适用于各种变工况使用；最后，该方案中冷凝水压力有时会低于当地大气压力，所以需由冷凝水泵加压后才能正常排放，可这会增加系统复杂性，同时也提高了系统的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单，成本较低，能较完全地清除蒸汽中的水分，确保用户能正常、安全使用蒸汽的湿蒸汽自加热除水系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种湿蒸汽自加热除水系统，连接在湿蒸汽主管和干蒸汽主管之间，包括有进气端连接湿蒸汽主管的减压装置和用来加热湿蒸汽的主换热器，所述主换热器的第一入口通过湿蒸汽支管与湿蒸汽主管相连通，所述主换热器的第二出口连接所述干蒸汽主管，其特征在于：还包括有辅助换热器，该辅助换热器的第一入口与主换热器的第一出口相连接，该辅助换热器的第二入口通过连接管路与减压装置的出汽端相连接，该辅助换热器的第一出口连接排水管，该辅助换热器的第二出口连接主换热器的第二入口。
在上述方案中，为使减压装置能适应各种工况，优选的是，所述的减压装置为减压阀，该减压阀的进汽端、出汽端的管路中分别串接有第一前隔离阀和第一后隔离阀。
改进，还设置有带减压旁路阀的第一旁路，作为减压阀停用时的临时供汽通道，该第一旁路的一端连通所述湿蒸汽主管，该第一旁路的另一端连接所述连接管路。
再改进，还设置有带加热器旁路阀的第二旁路，作为主换热器、辅助换热器停用时的临时用汽控制阀，该第二旁路的两端分别连通所述第一旁路的另一端和干蒸汽主管。
在上述各方案中，所述排水管上串接有疏水器，以便将冷凝水不断排放到管道外。
优选的是，所述排水管上还串接有位于所述疏水器两旁的第二前隔离阀和第二后隔离阀，起到较好的隔绝作用。
较优选的是，还设置有带疏水器旁路阀的第三旁路，作为疏水器停用时临时排放冷凝水的阀门，该第三旁路的两端分别连通所述第二前隔离阀的进口端和第二后隔离阀的出口端。
为能控制进入主换热器第一入口的蒸汽流量，所述湿蒸汽支管上安装有控制流量的加热蒸汽阀。
同样，为能进一步控制进入辅助换热器第二入口的蒸汽流量，所述连接管路上安装有湿蒸汽进汽阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在主换热器的基础上设置辅助换热器，使得进入主换热器第二入口前的低压湿蒸汽先在辅助换热器内与从主换热器第一出口流出的饱和冷凝水进行换热，使低压湿蒸汽的部分水分被汽化，含水量降低，后进入主换热器与高压湿蒸汽进行换热，得到低压干蒸汽，甚至能得到过热蒸汽；而高压湿蒸汽经过换热后得到饱和冷凝水进入辅助换热器与减压后的低压湿蒸汽进行换热，最后得到过冷凝结水从排水管排出，或回收利用。整个系统的结构简单，得到的凝结水能直接排出，使得成本较低，且能较完全地除去蒸汽中的水分，得到低压干蒸汽，确保用户能安全、正常地使用蒸汽。
附图说明
图1为本发明实施例的湿蒸汽自加热除水系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种湿蒸汽自加热除水系统，连接在湿蒸汽主管A和干蒸汽主管B之间，包括有进气端连接湿蒸汽主管A的减压装置、用来加热湿蒸汽的主换热器8和辅助换热器10，其中，主换热器8的第一入口通过湿蒸汽支管C与湿蒸汽主管A相连通，主换热器8的第一出口与辅助换热器10的第一入口相连接，辅助换热器10的第一出口连接排水管E；上述减压装置的出汽端通过连接管路D与辅助换热器10的第二入口相连接，辅助换热器10的第二出口连接主换热器的第二入口，主换热器8的第二出口连接干蒸汽主管B，干蒸汽主管上设有干蒸汽出汽阀9。
在本实施例中，为使减压装置能适应各种变工况的使用，上述减压装置优选为减压阀2，减压阀2的进汽端、出汽端的管路中分别串接有第一前隔离阀1和第一后隔离阀3。
当上述减压阀需要检修、维护而停用时，为使本实施例能继续使用，还设置有带减压旁路阀4的第一旁路，作为减压阀停用时的临时供汽通道，该第一旁路的一端连通湿蒸汽主管A，该第一旁路的另一端连通连接管路D。
同时，为防止主换热器或/和辅助换热器停用给蒸汽的输送带来不便，还设置有带加热器旁路阀7的第二旁路，作为主换热器、辅助换热器停用时的临时用汽控制阀，该第二旁路的两端分别连通第一旁路的另一端和干蒸汽主管B。
在本实施例中，排水管E上串接有疏水器14，以便将冷凝水不断排放到管道外。排水管上还串接有位于疏水器14两旁的第二前隔离阀11和第二后隔离阀12，起到较好的隔绝作用。
较优选的是，还设置有带疏水器旁路阀13的第三旁路，作为疏水器停用时临时排放冷凝水的阀门，该第三旁路的两端分别连通第二前隔离阀11的进口端和第二后隔离阀12的出口端。
湿蒸汽支管C上安装有控制流量的加热蒸汽阀5，以便控制进入主换热器第一入口的蒸汽流量。
同样，连接管路D上安装有湿蒸汽进汽阀6，以便能进一步控制进入辅助换热器第二入口的蒸汽流量，同时，可以在主换热器8或辅助换热器10故障时，结合干蒸汽主管B上的干蒸汽出汽阀9将其临时隔离而不中断供汽。
本实施例中的蒸汽流程如下所述：
1、主蒸汽流程：
主蒸汽是指用户直接使用的那部分蒸汽，约占总量的90％，其流程为：湿蒸汽主管A中的高压湿蒸汽经过第一前隔离阀1、减压阀2及第一后隔离阀3后变为低压湿蒸汽，再经过湿蒸汽进汽阀6进入辅助换热器10的第二入口，与主换热器8产生的饱和凝结水进行换热(压力越高，水的饱和温度越高，因此主换热器中高压湿蒸汽产生的饱和凝结水的温度高于低压湿蒸汽的温度)，低压湿蒸汽吸收部分热量后湿度下降，然后通过辅助换热器10的第二出口进入主换热器的第二入口，与主换热器内的高压湿蒸汽换热(高压湿蒸汽的温度高于低压湿蒸汽的温度)，低压湿蒸汽吸收热量，其内部的水分基本完全汽化，由低压湿蒸汽变成低压干蒸汽或低压过热蒸汽，从主换热器的第二出口排出，经干蒸汽出气阀9送到用汽设备。
2、辅助加热蒸汽流程：
辅助加热蒸汽是指未经减压用于加热低压湿蒸汽的那部分蒸汽，约占总量的10％，其流程为：部分高压湿蒸汽经由湿蒸汽支管C及加热蒸汽阀5进入主换热8器第一入口，与主换热器8内的低压湿蒸汽进行热交换，放出热量，变成饱和凝结水，饱和凝结水从主换热器8第一出口引出，进入辅助换热器10第一入口，在辅助换热器10内与低压湿蒸汽发生热交换，放出热量，变成过冷凝水，从辅助换热器10的第一出口引出，再经第二前隔离阀11、疏水器14及第二后隔离阀12后排入排水系统或送至纯水系统中。

Claims (9)

1.一种湿蒸汽自加热除水系统，连接在湿蒸汽主管(A)和干蒸汽主管(B)之间，包括有进气端连接湿蒸汽主管(A)的减压装置和用来加热湿蒸汽的主换热器(8)，所述主换热器(8)的第一入口通过湿蒸汽支管(C)与湿蒸汽主管(A)相连通，所述主换热器(8)的第二出口连接所述干蒸汽主管(B)，其特征在于：还包括有辅助换热器(10)，该辅助换热器(10)的第一入口与主换热器(8)的第一出口相连接，该辅助换热器(10)的第二入口通过连接管路(D)与减压装置的出汽端相连接，该辅助换热器(10)的第一出口连接排水管(E)，该辅助换热器(10)的第二出口连接主换热器(8)的第二入口。
2.根据权利要求1所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：所述的减压装置为减压阀(2)，该减压阀的进汽端、出汽端的管路中分别串接有第一前隔离阀(1)和第一后隔离阀(3)。
3.根据权利要求2所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：还设置有带减压旁路阀(4)的第一旁路，该第一旁路的一端连通所述湿蒸汽主管(A)，该第一旁路的另一端连接所述连接管路(D)。
4.根据权利要求3所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：还设置有带加热器旁路阀(7)的第二旁路，该第二旁路的两端分别连通所述第一旁路的另一端和干蒸汽主管(B)。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：所述排水管(E)上串接有疏水器(14)。
6.根据权利要求5所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：所述排水管(E)上还串接有位于所述疏水器两旁的第二前隔离阀(11)和第二后隔离阀(12)。
7.根据权利要求6所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：还设置有带疏水器旁路阀(13)的第三旁路，该第三旁路的两端分别连通所述第二前隔离阀(11)的进口端和第二后隔离阀(12)的出口端。
8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：所述湿蒸汽支管上安装有控制流量的加热蒸汽阀(5)。
9.根据权利要求1至4任一权利要求所述的湿蒸汽自加热除水系统，其特征在于：所述连接管路上安装有湿蒸汽进汽阀(6)。
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