CN109695484A - 一种管桩余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管桩余热回收系统，用于至少有高压釜、锅炉或超高温高压蒸汽的场景，包括用于储存待降温高压釜排出的废水与废气的废汽水热交换器Ⅰ，并且通过所储存热水的热量来加热一高温储水罐内部的水与高温压缩空气；包括与锅炉水箱相接的废水热交换器Ⅱ，采用蒸养池的冷凝水与所述废汽水热交换器Ⅰ的低温水的热量来对水箱内部水加热；包括高温空压机，其产生的高温压缩空气加入高温水后，经过一锅炉尾烟热交换器再次加热升温形成110℃以上的外来蒸汽并且储存在一高温高压储气罐内。本发明充分利用了锅炉尾烟、高压釜废汽水、蒸养池冷凝水和待降温高压釜内桩的热量，节能效果较佳；适用于多种场合。
Description
技术领域
本发明涉及预应力管桩制作工艺，尤其涉及一种管桩余热回收系统。
背景技术
预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。在制作预应力管桩时，首先将配比好的混凝土搅拌好后输入管模内，再进行合模、张拉、离心成型，然后放入蒸养池加入蒸汽进行常压蒸养(温度60-85℃，总耗时约6小时左右)，常压蒸养完成后，将管模撤掉，把管桩拉进高压釜进行高温高压蒸养(温度175-185℃、压力1.0Mpa左右、总耗时约10小时左右)，管桩经高温高压蒸养后即为成品。
管桩车间蒸养池、高压釜的数量是根据该车间的产量来定的，例如：一个年产量150万米的车间，蒸养池10个左右、￠3.2米X26.5米高压釜4个左右。管桩在蒸养池进行常压蒸养或在高压釜进行高温高压蒸养，由于要保持一定的温度或压力达数小时，会消耗大量的蒸汽且其大部分变为冷凝水。为保障蒸汽的供给，需安装一台10吨的燃煤锅炉而且两班倒(单班12小时)。
本领域技术人员结合现有工序的流程进行分析，由于等待供气的高压釜内是常温的，蒸汽倒入进来后，会有大部分转化为冷凝水，根据实际统计，10公斤压力的待降温高压釜与常压的待升温高压釜之间的压力倒平后约3公斤左右，再将待降温高压釜3公斤左右的蒸汽向蒸养池倒入，最后约1公斤左右时，高压釜与蒸养池之间压力平衡就不能再倒了，只能排到空中，这样蒸汽的回收效率明显降低，待降温高压釜内的管桩的热量也浪费了，在蒸养池、高压釜所排出的冷凝水的热量也浪费了。
综上所述，本发明正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发与设计的技术方案，这些所提出的技术方案完全能解决现有技术存在的问题，同时也有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种管桩余热回收系统，能够将余热合理、有效地加以引导利用，使其为提升整个系统的工作效率发挥作用，具有节能环保、降低生产成本等优点，同时解决现有技术的诸多不足。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种管桩余热回收系统，用于预应力管桩制作过程中依次进行的合模、张拉、离心成型之后的工序，包括放入蒸养池加入蒸汽进行常压蒸养，以及常压蒸养完成并撤掉管模之后拉进高压釜进行高温高压蒸养，在蒸养过程中采用锅炉加热提供蒸汽，锅炉水箱的水经过锅炉省煤器预热后进入锅炉加热成蒸汽，其中的高压釜包括待降温高压釜与待升温高压釜，所述管桩余热回收系统包括：
用于储存所述待降温高压釜排出的废水与废气的废汽水热交换器Ⅰ，并且通过所储存热水的热量来加热一高温储水罐内部的水与高温压缩空气；
与所述锅炉水箱相接的废水热交换器Ⅱ，采用所述蒸养池的冷凝水与所述废汽水热交换器Ⅰ流出的低温水的热量来对所述锅炉水箱内部水加热；
设置于所述待降温高压釜与待升温高压釜之间的锅炉水箱热交换器，使高压斧的余气进入所述锅炉水箱的盘管来加热锅炉水箱的水；
用于产生75-80℃的高温压缩空气的高温空压机，其产生的高温压缩空气加入高温水后，经过一锅炉尾烟热交换器再次加热升温形成110℃-160℃的外来蒸汽并且储存在一高温高压储气罐内。
相应地，所述待升温高压釜先通过所述外来蒸汽预热到110℃以上，且待升温高压釜与高温高压储气罐气压平衡，再将待降温高压釜的蒸汽向待升温高压釜内倒入，等到待降温高压釜与待升温高压釜的气压平衡后，由锅炉自动供气并且待降温高压釜的蒸汽自动向蒸养池内倒气，外来蒸汽配合锅炉一起给待升温高压釜供气，当待升温高压釜的压力升到一定的设定值时，外来蒸汽供气停止，改由外来蒸汽压着待降温高压釜的蒸汽自动向蒸养池内倒气，并且使向待降温高压釜倒入的外来蒸汽温度与压力一致。
进一步地，当待降温高压釜的排气温度与压力各自均降到一定的设定值时，关闭外来蒸汽，停止釜池间的倒气并将待降温高压釜的蒸汽向锅炉水箱热交换器倒入来加热锅炉水箱的水，直到待降温高压釜内的气压归零。
另外，还可提前将高温高压储气罐内的气用完，再将待降温高压釜内的蒸汽向高温高压储气罐内倒入，待釜罐气压平衡后，再向高压釜、蒸养池、锅炉的水箱内倒入。
对于以上技术方案的附加结构，还包括以下任意一项：
所述废水热交换器Ⅱ将水处理器处理之后的水进行预热再进入锅炉水箱；
所述锅炉水箱的水经过水泵加压由废水热交换器Ⅱ加热后回到锅炉水箱；
所述锅炉水箱的水经过高温储水罐之后，由废汽水热交换器Ⅰ加热进入高温储水罐；
所述高温储水罐的水经过省煤器加热后进锅炉。
本发明采用的技术方案，还可相应地实施为：
所述废汽水热交换器Ⅰ配合三个蒸汽减温降压器，通过储存起来的高温储水罐的热水分别喷射到三个蒸汽减温降压器来降低外来超高温蒸汽的温度，将超高温蒸汽转变为10公斤压力的高温180-200℃、中温130-150℃、低温110-120℃三种蒸汽，利用低温110-120℃蒸汽预热待升温高压釜到110-120℃并且压着待降温高压釜内的蒸汽向蒸养池内倒入，中温130-150℃蒸汽用于蒸养池，高温180-200℃蒸汽用于高压釜。
本发明所述的管桩余热回收系统的有益效果为：
⑴有利于将目前余热合理、有效地加以引导利用，使其为提升整个系统的效率发挥作用，能够克服原生产过程中蒸汽利用率较低的缺陷并且使其有助于提升锅炉加热效率；
⑵充分利用了锅炉尾烟、高压釜废汽水、蒸养池冷凝水和待降温高压釜内桩的热量，节能效果较佳；
⑶适用于具有高压釜、蒸养池、锅炉场合，或有高压釜、锅炉的场合；
⑷适用于采用超高温高压蒸汽且具有高压釜、蒸养池的场合，或适用于采用超高温高压蒸汽且具有高压釜的场合。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述管桩余热回收系统的工作原理示意图；
图2是本发明实施例所述管桩余热回收系统的高温斧余汽再利用的工作原理示意图；
图3是本发明实施例所述管桩余热回收系统的用储存的热水降低外来蒸汽的原理示意图；
图4是目前的管桩厂在生产中的蒸汽利用的工作原理示意图；
图5是目前的管桩厂在生产中的锅炉给水的工作原理示意图。
图中：
1、分气缸Ⅰ；2、分气缸Ⅱ；3、待降温高压釜；4、待升温高压釜；5、闸阀；6、电动阀；7、单向阀；8、高温空压机；9、高温高压储气罐；10、锅炉尾烟热交换器；11、废汽水热交换器Ⅰ；12、废水热交换器Ⅱ；13、水处理器；14、锅炉水箱；15、高温储水罐；16、锅炉省煤器；17、锅炉；18、蒸汽减温降压器；19、水泵；20、锅炉水箱热交换器；
51、阀一；52、阀二；53、阀三；54、阀四；55、阀五；56、阀六；57、阀七；58、阀八；59、阀九；510、阀十。
具体实施方式
实施例一
如图1-5所示，本发明实施例一所述的管桩余热回收系统，所实施的技术手段要达到的目的在于，解决目前在管桩生产过程中所存在的热量浪费的问题并且将这些余热合理、有效地加以引导利用，使其为提升整个系统的效率发挥作用，并且在解决该技术问题的基础上，能够克服原生产过程中蒸汽利用率较低的缺陷并且使其有助于提升锅炉加热效率。
为体现本发明所采用技术手段的优势，现通过与目前管桩生产过程的对比来具体分析：(在本发明技术方案中，由于所有的闸阀、单向阀、电动阀等阀门组件，其各自的基本功能均没有发生变化，因而，为便于清晰了解本发明技术手段的内容，本发明具体实施方式，所采用的闸阀统一用标号5来表示，所采用的单向阀统一用标号7来表示，所采用的电动阀统一用标号6来表示，在具体说明不同管段的阀门时，若没有特别指出，则要说明的阀门即便标号相同，但也是指要说明对应位置处的阀门，对此，本文不再另行赘述)。
首先，如图5所示，为目前生产过程中锅炉给水的流程，是由自来水经过水处理器13处理后储存在水箱14内，当锅炉17需要加水时，水泵19启动，则水由水箱14流经相应的闸阀5、单向阀7，最后再到省煤器16预热后进锅炉17，水足够之后，水泵19自动停止，这种锅炉给水的特点是采用常温水进省煤器16，节能效果较差。
其次，如图4所示，为目前生产过程中蒸汽利用的流程，(由于说明书附图不便体现出色彩，为清晰体现出本发明的具体技术手段，采用单虚线、双虚线、双实线等来表示图中不同管路标记，单虚线表示锅炉供的蒸汽管路、双虚线表示倒气的蒸汽管路、双实线表示非饱和蒸汽的蒸汽管路，为使说明书附图中的标识统一，不仅在图4中如此，所有附图的标识所代表的含义均一致，以下对此不再赘述)，具体工作流程为：
首先，当无汽可倒时，打开阀一51、阀二52、阀三53、阀四54、阀六56、阀八58以及阀八58相邻的电动阀门直接由锅炉给待升温高压釜4和蒸养池供气，足够之后则停止供气，(在图4中，为结合工作流程清晰说明书工作原理，对于不同管路的闸阀5专门采用不同标号的标识，并且这些采用不同标号的标识阀门标识与图1中对应的闸阀标识相同)；
其次，在有汽可倒时，关闭阀八58以及相邻的电动阀门，打开阀十510、阀九59，先将待降温高压釜3的蒸汽向待升温高压釜4倒入，当两个高压釜气压平衡后，关闭阀三53、阀十510，打开阀八58以及相邻的电动阀门，然后利用锅炉蒸汽向待升温高压斧4内供入，打开阀五55将待降温高压釜3的蒸汽向蒸养池内供入，等到待升温高压釜4足够汽之后，与阀八58相邻的电动阀门自动关闭；
再次，待降温高压釜3的气压与蒸养池的气压平衡后，关闭阀九59、阀五55，打开阀三53、阀四54，由锅炉经过分气缸Ⅰ1、分气缸Ⅱ2给蒸养池供气，打开阀七57将待降温高压釜3的余汽对空排完。
对于上述这种现有的工作流程，很明显，由于等待供气的高压釜内是常温的，蒸汽倒入进来后，会有大部分转化为冷凝水，根据实际统计，10公斤压力的待降温高压釜3与常压的待升温高压釜4之间的压力倒平后约3公斤左右，3公斤左右的蒸汽向蒸养池倒入，最后约1公斤左右时，高压釜与蒸养池之间压力平衡就不能再倒了，只能排到空中，这样蒸汽的回收效率明显降低，待降温高压釜3内的管桩的热量也浪费了，在蒸养池、高压釜所排出的冷凝水的热量也浪费了，这些浪费在一定意义上不仅意味着成本的提高，也意味着能源的浪费，甚至这些浪费还会影响环境。
对于以上现有的锅炉给水以及蒸汽利用过程，本发明采用一定的技术手段予以解决，通过对高压斧排放的冷凝水和废气加以储存利用，使其最终形成进锅炉省煤器16的水温可达70-80℃，具体如图2所示：
实施时，在锅炉水箱14与锅炉17之间接有高温储水罐15，采用一废汽水热交换器Ⅰ11将图4所示的高压斧的冷凝水和废气储存，使热水留下、低温水则流走，利用储存起来的热水的热量来加热高温储水罐15的水和高温压缩空气；采用一废水热交换器Ⅱ12利用蒸养池的冷凝水和废汽水热交换器Ⅰ11流出的低温水的热量来加热锅炉水箱14的水，高压斧的余汽则经相应的阀门进入锅炉水箱14的盘管来加热锅炉水箱14的水。在这种加热过程的进行下，使废汽水热交换器Ⅰ11内部的水温达80-90℃，废水热交换器Ⅱ12内部的水温达60-70℃，锅炉水箱14的水温达45-55℃，高温储水罐15的水温达70-80℃，高温储水罐15的容量根据锅炉17吨位的大小按比例设置。
如图2所示，在加热过程之前进行预热时，具备多级预热方式，如：
一级预热，路径为，水处理器13——废水热交换器Ⅱ12——水箱14，即自来水经过水处理器13之后，经过路径上的相应的闸阀5经水泵19加压，经过废水热交换器Ⅱ12预热后进水箱14；
二级预热，路径为，水箱14——废水热交换器Ⅱ12——水箱14，即水箱14的水经过路径上的相应的闸阀5经水泵19加压，经过废水热交换器Ⅱ12加热后进入水箱14；
三级预热，路径为，水箱14——高温储水罐15——废汽水热交换器Ⅰ11——高温储水罐15，即水箱14的水进入高温储水罐15，高温储水罐15的水过相应的闸阀5经水泵19加压过废汽水热交换器Ⅰ11加热后，经相应的阀门进入高温储水罐15，从而完成一个循环加热的过程；
四级预热，路径为，高温储水罐15——省煤器16——锅炉17，即高温储水罐15的水经过相应的闸阀5经水泵19加压，经过相应的单向阀7之后再过省煤器16加热后进锅炉17，以上各水泵的启停均采用目前的公知电路组件进行相应的控制，所涉及到的控制方式并不属于本发明技术方案的内容。
如图1所示，本发明实施例所实施的余热回收系统，在具体实施时，还需要另外加装16立方8公斤压力的一台高温空压机8(其功率大小由锅炉吨位和用汽量决定)，该高温空压机8产生75-80℃的高温压缩空气加入适量的高温水后，经过锅炉尾烟热交换器10再次加热升温形成温度达110℃-160℃以上的外来蒸汽并且储存在30立方的高温高压储气罐9内；先利用外来蒸汽预热待升温高压釜4到110℃以上，且待升温高压釜4与高温高压储气罐9气压平衡，再将待降温高压釜3的蒸汽向待升温高压釜4内倒入，等到待降温高压釜3与待升温高压釜4的气压平衡后，由锅炉17自动供气并且待降温高压釜3的蒸汽自动向蒸养池内倒气，外来蒸汽配合锅炉17一起给待升温高压釜4供气，当待升温高压釜4的压力升到一定的设定值(如设定值为1)时，外来蒸汽供气停止，改由外来蒸汽压着待降温高压釜3的蒸汽自动向蒸养池内倒气，当待降温高压釜3的排气温度和压力各自分别降到一定的设定值(如设定值为2、3)时，自动关闭外来蒸汽，停止釜池的倒气并将待降温高压釜3的蒸汽向锅炉水箱热交换器20倒入来加热锅炉水箱14的水，直到待降温高压釜3内的气压归零，若锅炉17继续烧，外来蒸汽达到一定温度时将自动往蒸养池内供气，并且确保向待降温高压釜3倒入的外来蒸汽温度与压力一致。
进一步地，若遇到有高压釜要降温排气而其它高压釜、蒸养池恰好饱和，用气量很少的情况下，则可提前将高温高压储气罐9内的气用完，再将待降温高压釜3内的蒸汽向高温高压储气罐9内倒入，待釜罐气压平衡后，再向高压釜、蒸养池、锅炉的水箱14内倒入。
实施例二
如图3所示，本发明实施例二所述的管桩余热回收系统，是在实施例一所实施的技术手段基础上的进一步补充，与实施例一所采用的技术方案属于同一个构思，并且解决相同的技术问题，具体实施内容为：所实施的废汽水热交换器Ⅰ11还可另外配搭三个蒸汽减温降压器18，通过利用储存起来的高温储水罐15的热水分别喷射到三个蒸汽减温降压器18来降低外来超高温高压蒸汽的温度，将超高温高压蒸汽转变为10公斤压力的高温180-200℃、中温130-150℃、低温110-120℃三种蒸汽，利用低温110-120℃蒸汽预热待升温高压釜4到110-120℃，并且压着待降温高压釜3内的蒸汽向蒸养池内倒，中温130-150℃蒸汽专用于供入蒸养池、高温180-200℃蒸汽专用于供入高压釜。
本实施例二所实施的其它相应的技术特征，可参照实施例一所实施的相应技术手段或在基础上进行相应的改进，此处不再赘述。
在本说明书的描述中，若出现术语“实施例一”、“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明或发明中的具体含义。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外，例如，采用废水热交换器、高温高压储气罐、以及高温空压机根据相应的工作原理相结合形成的余热回收技术方案应用于管桩生产工艺中；②采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，相应的闸阀、单向阀或水泵等进行同等功能的等效替换；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。
Claims (10)
1.一种管桩余热回收系统，用于预应力管桩制作过程中依次进行的合模、张拉、离心成型之后的工序，包括放入蒸养池加入蒸汽进行常压蒸养，以及常压蒸养完成并撤掉管模之后拉进高压釜进行高温高压蒸养，在蒸养过程中采用锅炉加热提供蒸汽，锅炉水箱的水经过省煤器预热后进入锅炉，其中的高压釜包括待降温高压釜与待升温高压釜，其特征在于，所述管桩余热回收系统包括：
用于储存所述待降温高压釜排出的废水与废气的废汽水热交换器Ⅰ，并且通过所储存热水的热量来加热一高温储水罐内部的水与高温压缩空气；
与所述水箱相接的废水热交换器Ⅱ，采用所述蒸养池的冷凝水与所述废汽水热交换器Ⅰ的低温水的热量来对所述水箱内部水加热；
设置于所述待降温高压釜与待升温高压釜之间的锅炉水箱热交换器，使高压斧的余气进入所述水箱的盘管来加热水箱的水；
用于产生75-80℃的高温压缩空气的高温空压机，其产生的高温压缩空气加入高温水后，经过一锅炉尾烟热交换器再次加热升温形成110℃-160℃的外来蒸汽并且储存在一高温高压储气罐内。
2.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述待升温高压釜先通过所述外来蒸汽预热到110℃以上，且待升温高压釜与高温高压储气罐气压平衡，再将待降温高压釜的蒸汽向待升温高压釜内倒入，等到待降温高压釜与待升温高压釜的气压平衡后，由锅炉自动供气并且待降温高压釜的蒸汽自动向蒸养池内倒气，外来蒸汽配合锅炉一起给待升温高压釜供气，当待升温高压釜的压力升到一定的设定值时，外来蒸汽供气停止，改由外来蒸汽压着待降温高压釜的蒸汽自动向蒸养池内倒气。
3.根据权利要求2所述的管桩余热回收系统，其特征在于：当待降温高压釜的排气温度和压力各自分别降到一定的设定值时，关闭外来蒸汽，停止釜池的倒气并将待降温高压釜的蒸汽向锅炉水箱热交换器倒入来加热水箱的水，直到待降温高压釜内的气压归零。
4.根据权利要求3所述的管桩余热回收系统，其特征在于：可提前将高温高压储气罐内的气用完，再将待降温高压釜内的蒸汽向高温高压储气罐内倒入，待釜罐气压平衡后，再向高压釜、蒸养池、锅炉的水箱内倒入。
5.根据权利要求1-4任一项所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述水箱的水温达45-55℃，所述高温储水罐的水温达70-80℃。
6.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述废水热交换器Ⅱ将水处理器处理之后的水进行预热再进入进水箱。
7.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述水箱的水经过水泵加压由废水热交换器Ⅱ加热后进入水箱。
8.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述水箱的水经过高温储水罐之后，由废汽水热交换器Ⅰ加热进入高温储水罐。
9.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述高温储水罐的水经过省煤器加热后进锅炉。
10.根据权利要求1所述的管桩余热回收系统，其特征在于：所述废汽水热交换器Ⅰ配合三个蒸汽减温降压器，通过储存起来的高温储水罐的热水分别喷射到三个蒸汽减温降压器来降低外来超高温蒸汽，将超高温蒸汽转变为包括其中一种110-120℃低温蒸汽在内的三种蒸汽。
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