CN109945280B - 热管模式相变供热系统 - Google Patents
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Abstract
一种热管模式相变供热系统，由通过管道连接的锅炉、分汽缸、凝水储箱、凝水集箱、阻汽罐及用热设备等组成，锅炉产生的蒸汽经分汽缸、蒸汽管分配到各用热设备，用热设备产生的冷凝水经汽液两相管汇集到阻汽罐，阻汽罐阻截蒸汽而冷凝液受背压进入凝水集箱，凝水集箱的输出端经凝水储箱后通至锅炉。本发明运用热管模式处理供热系统，即把蒸汽供热系统作为一种大的热管，其中锅炉(热源)为蒸发段，用热设备(冷源)为冷凝段，蒸汽管部分及凝水管部分为绝热段，工质在封闭的系统内周而复始以汽‑液‑汽的形态在热源和冷源之间通过管道进行热交换，完成供热，具有工程造价低、工作寿命长、可大幅提高系统能效及强化热交换性能等优点。
Description
技术领域
本发明内容属于热能工程设备技术领域，具体涉及一种热管模式相变供热系统，其供热模式的工程设计可广泛用于以蒸汽为热源的工业领域和民用领域。
背景技术
目前本领域公知的以蒸汽为热源的供热系统在实际应用中相应还存在以下问题和不足：(1)、系统中能源的跑、冒、滴、漏较为普遍，能效较低；(2)、系统在运行过程中当遇到局部或全部停运情况中，蒸汽侧的用热设备和管道中存在的蒸汽遂渐冷凝呈现负压状态，外界空气通过管道泵阀、用热设备存在的缝隙渗入，以致系统再运行时这些不冷凝气体会影响蒸汽和用热设备的热交换，使效率下降；(3)、系统在停运阶段存在的氧和二氧化碳对对管道和设备会产生较严重的氧腐蚀，影响系统的工作寿命。
发明内容
本发明的目的在于对现有热管系统存在的缺陷和不足加以克服和改进，提供一种结构合理、工程造价低、可大幅提高供热系统的能效及强化热交换性能的热管模式相变供热系统。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的热管模式相变供热系统为一种运用热管模式来处理以蒸汽为热源的供热系统，该供热系统由通过管道连接的锅炉、分汽缸、凝水储箱、抽真空机组、凝水集箱、净水机组、阻汽罐以及多个用热设备组成，锅炉产生的蒸汽经分汽缸后由蒸汽管分配输送到各用热设备的用热输入端，用热设备产生的冷凝水通过汽液两相管汇集到阻汽罐的输入端，阻汽罐的输出端经第二凝水管通至凝水集箱的输入端，凝水集箱的输出端经第一凝水管通至凝水储箱的凝水输入端，净水机组的输出端经静水管通至凝水储箱的静水输入端，凝水储箱的输出端经锅炉进水管通至锅炉的进水口，抽真空机组的抽气端经带控制阀的真空管分别与锅炉、凝水集箱及各用热设备的蒸汽管连接。
在本发明上述技术方案中，设计者运用热管模式来处理以蒸汽为热源的供热系统，即：把蒸汽供热系统作为一种大的热管，其中的锅炉部分(热源)为蒸发段，用热设备部分(冷源)作为冷凝段，由蒸发段(锅炉)流向冷凝段(用热设备)的蒸汽管部分以及由冷凝段(用热设备)返流回蒸发段(锅炉)的凝水管部分则均为绝热段；工质(水或导热油)在上述封闭的系统内周而复始以汽-液-汽的形态在热源和冷源之间通过管道进行传热和热交换，完成供热；期间系统在局部停运、全部停运情况时均处于真空状态。这种供热系统实质上讲就是大的液态介质强制循环可进行控制调节的热管模式相变供热系统。
本发明进一步的技术方案还包括：在凝水集箱通至凝水储箱的第一凝水管上、净水机组通至凝水储箱的静水管上以及凝水储箱通至锅炉的锅炉进水管上均装有输水泵。
本发明进一步的技术方案还包括：所述的阻汽罐具有一个内设沉淀器的罐体，用热设备产生的冷凝水通过汽液两相管输至沉淀器的入口，沉淀器的出口经排污管通出罐体，阻汽罐的输出端经第二凝水管通出罐体外再通至凝水集箱的输入端。工作过程中，汽液两相管中的水流进罐中而汽在罐中被阻截，水受背压流入凝水集箱，沉淀器对水中的固体颗粒有沉淀作用,打开阀门沉淀后可将其内的污水由排污管排出罐体。
本发明进一步的技术方案还包括：所述的抽真空机组由真空泵和真空罐组成，真空泵的抽气管和真空罐连接，真空罐上部的真空表通过信号线和真空泵电机连接。通过在系统中设置的抽真空机组，在可系统运行前抽真空以及在系统局部停运或全停运后进行抽真空。
本发明进一步的技术方案还包括：在用热设备产出的冷凝水的管道上装有止回阀，当用热设备停运后关闭止回阀，阻止下游汽回流。
与现有技术相比，本发明能够产生的积极效果是：
1、本发明所述供热系统的运行采用热管模式，系统排除了不冷凝气体，强化了热交换，提高了热效率；
2、本发明所述供热系统在运行过程中当遇到局部停运、全部停运情况时都能保持真空状态，避免了氧和二氧化碳对系统造成的氧腐蚀，大大延长了系统的工作寿命；
3、本发明所述供热系统具有热管的基本属性，大大提高了系统中热交换性能，能效高且节约水资源；
4、和目前公知的常规的蒸汽供热系统相比，本发明所述供热系统明显降低了工程造价。
附图说明
图1是本发明所述热管模式相变供热系统的结构示意图。
图2是该热管模式相变供热系统中阻汽罐的示意图。
图3是该热管模式相变供热系统中凝水储箱的示意图。
图4是该热管模式相变供热系统中抽真空机组的示意图。
图5是本发明系统按分体式热管原理论述的基本原理示意图。
图中各数字标号名称分别是：1－热源，2－蒸汽管部分，3－泵，4－凝水管部分，5－冷源，6－锅炉，7－分汽缸，8－蒸汽管，9－输水泵，10－锅炉进水管，11－凝水储箱，12－真空管，13－抽真空机组，14－第一凝水管，15－凝水集箱，16－反渗透膜机组，17－净水管,18－除氧器,19－橡胶囊,20－净水机组,21－第二凝水管，22－阻汽罐，23－止回阀，24－用热设备，25－汽液两相管，26－(阻汽罐)罐体，27－沉淀器，28－(阻汽罐)排污管，30－液位控制器，33－(凝水储箱)罐体，34－旋流器，35－中心管，36－(凝水集箱)排污管，38－真空泵，39－抽气管，40－排气管，41－信号线，42－真空罐，43－真空表。
图1中，粗实线表示蒸汽管，细实线表示液相管，粗虚线表示汽液两相管，细虚线表示真空管。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。
参见附图1，本发明所述的热管模式相变供热系统由通过管道连接的锅炉6、分汽缸7、凝水储箱11、抽真空机组13、凝水集箱15、净水机组20、阻汽罐22以及多个用热设备24组成，锅炉6的蒸汽输出端经分汽缸7后由蒸汽管8分配输送到各用热设备24的用热输入端，在用热设备24产出的冷凝水的管道上装有止回阀23，用热设备24产生的冷凝水通过汽液两相管25汇集到阻汽罐22的输入端，阻汽罐22的输出端经第二凝水管21通至凝水集箱15的输入端，凝水集箱15的输出端经第一凝水管14通至凝水储箱11的凝水输入端，净水机组20的输出端经静水管17通至凝水储箱11的静水输入端，凝水储箱11的输出端经锅炉进水管10通至锅炉6的进水口，抽真空机组13的抽气端经带控制阀的真空管12分别与锅炉6、凝水集箱15及各用热设备24的蒸汽管连接。另外，由于系统在长期运行中，水会有微量的流失需要补充，即需要脱氧的净水补充，故在本发明所述的供热系统中还设有微型补水处理系统，它由海棉铁除氧器18和微型反渗透膜机组16及橡胶囊19组成。本发明的工程设计原则是：锅炉6产生的蒸汽经分汽缸7、蒸汽管8分配到各用热设备24，用热设备24产生的冷凝水经汽液两相管25汇集到阻汽罐22，阻汽罐阻截蒸汽而冷凝液受背压作用经第二凝水管21进入凝水集箱15，凝水集箱再经第一凝水管14和凝水储箱10连通，这段管道上装有输水泵把凝水泵入凝水储箱11中；当凝水储箱11内的液位达到设定的高位时,由输水泵9把冷凝水泵入锅炉6；凝水储箱11中汇集了来自各路用热设备不同压力的凝结水,凝结水在凝水储箱11内得以均衡；从原则上讲系统中水工质维持平衡,实际运行中系统中的各泵阀都会存在微量的工质流失损耗，这样就要由净水机组20补充经除氧除垢后的净水经净水管17泵入凝水储箱11；真空机组13经真空管12分别和锅炉6及用热设备24蒸汽管前端连接,系统运行前进行抽真空，排除不冷凝气体,在系统出现停运或部分停运情况时维持真空状态，避免氧腐蚀。
参见图5，上述工程结构按分体式热管原理论述，热源(锅炉)1是蒸发段，冷源(用热设备)5是冷凝段，蒸汽管部分2和凝水管部分4则是绝热段。在工程设计中热源1主要是以水(也可以是导热油)为工质的蒸汽锅炉，冷源5则是各类间壁式换热的用热设备，凝水管部分4包含有循环泵、阀门等在内的凝水管道。工质在封闭的系统内周而复始以汽-液-汽的形态在热源1和冷源5之间通过管道进行热交换，完成供热，期间系统在局部停运、全部停运情况时均处于真空状态。系统工作中用热设备和泵阀及管道的过流面必须进行清洁和钝处理，使其介质过流面具有亲水性。
本发明中阻汽罐22的原理结构如图2所示，它具有一个内设沉淀器27的罐体26，用热设备24产生的冷凝水通过汽液两相管25输至沉淀器27的入口，沉淀器27的出口经排污管28通出罐体26，阻汽罐的输出端经第二凝水管21通出罐体26外再通至凝水集箱15的输入端。工作中汽液两相管25中的水流进罐中而汽在罐中被阻截.水受背压流入凝水集箱15，沉淀器27对水中的固体颗粒有沉淀作用,打开阀门沉淀后的污水经排污管28排出。
图3是本发明所述供热系统中凝水储箱11的示意图，凝水储箱11内装有液位控制器30，受锅炉液位控制，凝水储箱11中还装有内设中心管35的旋流沉淀器34。
图4是本发明所述供热系统中抽真空机组13的示意图，抽真空机组13由真空泵38和真空罐42组成，真空泵38的抽气管39和真空罐42连接，真空罐42上部的真空表43通过信号线41和真空泵电机连接，真空表43根据设定的真空度控制真空泵38的运行。
本发明所述的供热系统中,用热设备采用间壁换热的用热设备，如需蒸汽直接进行热交换,可采用汽水换热的二次蒸汽发生器产生蒸汽供应直接换热的蒸汽。
本发明所述供热系统可以运用智能控制方式实行全过程控制。
Claims (5)
1.一种热管模式相变供热系统，其特征在于：为一种运用热管模式来处理以蒸汽为热源的供热系统，该供热系统由通过管道连接的锅炉(6)、分汽缸(7)、凝水储箱(11)、抽真空机组(13)、凝水集箱(15)、净水机组(20)、阻汽罐(22)以及多个用热设备(24)组成，锅炉(6)产生的蒸汽经分汽缸(7)后由蒸汽管(8)分配输送到各用热设备(24)的用热输入端，用热设备(24)产生的冷凝水通过汽液两相管(25)汇集到阻汽罐(22)的输入端，阻汽罐(22)的输出端经第二凝水管(21)通至凝水集箱(15)的输入端，凝水集箱(15)的输出端经第一凝水管(14)通至凝水储箱(11)的凝水输入端，净水机组(20)的输出端经静水管(17)通至凝水储箱(11)的静水输入端，凝水储箱(11)的输出端经锅炉进水管(10)通至锅炉(6)的进水口，抽真空机组(13)的抽气端经带控制阀的真空管(12)分别与锅炉(6)、凝水集箱(15)及各用热设备(24)的蒸汽管连接。
2.根据权利要求1所述的热管模式相变供热系统，其特征在于：在凝水集箱(15)通至凝水储箱(11)的第一凝水管(14)上、净水机组(20)通至凝水储箱(11)的静水管(17)上以及凝水储箱(11)通至锅炉(6)的锅炉进水管(10)上均装有输水泵(9)。
3.根据权利要求1所述的热管模式相变供热系统，其特征在于：所述的阻汽罐(22)具有一个内设沉淀器(27)的罐体(26)，用热设备(24)产生的冷凝水通过汽液两相管(25)输至沉淀器(27)的入口，沉淀器(27)的出口经排污管(28)通出罐体(26)，阻汽罐的输出端经第二凝水管(21)通出罐体(26)外再通至凝水集箱(15)的输入端。
4.根据权利要求1所述的热管模式相变供热系统，其特征在于：所述的抽真空机组(13)由真空泵(38)和真空罐(42)组成，真空泵(38)的抽气管(39)和真空罐(42)连接，真空罐(42)上部的真空表(43)通过信号线(41)和真空泵电机连接。
5.根据权利要求1所述的热管模式相变供热系统，其特征在于：在用热设备(24)产出的冷凝水的管道上装有止回阀(23)。
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