CN110645616A - 汽水管道顺逆向暖管系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽水管道顺逆向暖管系统，属于机械工程中的区域供热系统技术领域。该系统包括汽水主管道、疏水母管、冷却水管、蒸汽加热管、疏水膨胀箱和疏水回收池；汽水主管道的两端分别设有汽水进口阀和汽水供汽阀，汽水主管道和疏水母管之间并接连通有多支疏水支管，汽水主管道上设有连通疏水回收池的汽水供汽阀门前疏水管，疏水母管、冷却水管和蒸汽加热管的一端分别深入疏水膨胀箱中并在该端出口处分别安装有汽水分离器、冷却水雾化器和汽水混合加热器，疏水膨胀箱的顶部制有用于与向空排汽管道连通的出口，疏水膨胀箱的底部与疏水回收池之间连通有放水管。该系统可应对冬季极寒气温压力并保证系统安全稳定可靠运行。

Description

汽水管道顺逆向暖管系统

技术领域

本发明涉及一种汽水管道暖管系统，属于机械工程中的区域供热系统技术领域。

背景技术

热力系统汽水管道基本都是由金属制造的，其启停都需要按照一定的温压曲线缓慢均匀升降，其目的保证金属受热膨胀均匀、防止产生应力，以及防止暖管时发生“水击、水锤”冲击问题。

据申请人了解，在正常气温环境条件下和冬季极寒气温条件下，对于热力汽水管道启停要求是不同的，对于暖管需注意的问题也不同。在冬季极寒气温条件下，特别是极寒水汽末端易结冻、结冰问题难控制处理，也因此，热力汽水管道的水压试验环境条件规定气温不得低于-5℃，目的就是防止水压试验中“细枝末节”水的结冻，且也无法保证水压后管道内水能够放尽，这样不仅冻伤设备部件，而且影响后续启动时暖管操作。可见，对于远距离汽水的管道更加考虑冬季极寒暖管的问题。

另外，对于间歇时运行的工艺系统热力汽水管道，随系统处于开停频繁状态，在冬季极寒环境状态，面临结冻压力很大。但是，现有装置难以应对环境压力，不能保证系统安全稳定可靠运行。

发明内容

本发明解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种可应对冬季极寒气温压力并保证系统安全稳定可靠运行的汽水管道顺逆向暖管系统。

为了解决上述技术问题，本发明的发明人在上述认识的基础上提出如下技术方案是：一种汽水管道顺逆向暖管系统，包括汽水主管道、疏水母管、冷却水管、蒸汽加热管、疏水膨胀箱和疏水回收池；所述汽水主管道的两端分别设有可开闭的汽水进口阀和汽水供汽阀，所述汽水主管道和疏水母管之间并接连通有多支疏水支管，所述汽水主管道上靠近汽水供汽阀处还设有连通疏水回收池的汽水供汽阀门前疏水管，所述疏水母管、冷却水管和蒸汽加热管的一端分别深入疏水膨胀箱中并在各管路的该端出口处分别安装有汽水分离器、冷却水雾化器和汽水混合加热器，所述疏水膨胀箱的顶部制有用于与向空排汽管道连通的出口，所述冷却水雾化器设于该出口处，所述疏水膨胀箱的底部与疏水回收池之间连通有放水管，所述向空排汽管道、冷却水管、疏水支管、蒸汽加热管和放水管上分别设有可开闭的向空排汽阀、冷却水阀、蒸汽疏水阀、蒸汽加热阀和放水阀。

上述本发明公开的汽水管道顺逆向暖管系统技术方案的工作机理及有益效果陈述如下。

1）在冬季极寒气候条件下，当汽水系统随间歇工艺停运时，为了实现蒸汽疏水回收，需要关闭汽水进口阀、汽水供汽阀，开启蒸汽疏水阀、冷却水阀，使自汽水进口阀、汽水主管道至汽水供汽阀间的蒸汽及疏水由蒸汽疏水阀，用管道统一接入疏水母管，汽水经过汽水分离器进行汽水分离，分离出的蒸汽经由向空排汽管道前，由冷却水管、冷却水阀、冷却水雾化器产生的水雾进行冷却，蒸汽被凝结成水回入疏水膨胀箱内，经由放水管送入疏水回收池，进入系统再循环利用。

2）在冬季极寒环境条件下，为了防止停运汽水主管道及疏水冻结，需要进行逆向暖管，自汽水进口阀、汽水主管道至汽水供汽阀间的汽水经由蒸汽疏水阀输至疏水膨胀箱中进行回收，当汽水主管道压力压力降至0.1Mpa～0.2Mpa后，关闭冷却水阀、向空排汽阀和放水阀，开启蒸汽加热管、蒸汽加热阀，将用于加热伴热的低压蒸汽经由汽水混合器来加热疏水膨胀箱内疏水，如此，被加热保温的热水由疏水膨胀箱逆向经由蒸汽疏水阀进入汽水主管道，再由汽水供汽阀门前疏水管排出进入疏水回收池，同时监视排出热水温度以调整蒸汽加热阀开度，如此保证了冬季极寒气候下，保证停运汽水主管道处在被加热和保温状态。

3）当汽水主管道随间歇式工艺需启动时，关闭蒸汽加热阀、微开汽水进口阀，开启向空排汽阀、开启放水阀，视汽水主管道的温度监测情况调整冷却水阀开度，如此快速切换，保证间歇式工艺汽水系统迅速投入，防止冬季极寒汽水主管道死角、疏水放不尽，冻伤设备和投运确认困难问题发生。

综上，本发明在完成正常暖管外，同时在冬季极寒气候下，保证间歇式工艺汽水系统的安全稳定运行，且节能环保。

本发明在上述技术方案基础上的改进是：所述汽水混合加热器包括套设在一起的至少两层套圈筒，每层套圈筒的顶部和底部分别固定有顶部封板和底部封板，每层套圈筒上制有多个汽水通流孔，相邻两个套圈筒的外层套圈筒上的汽水通流孔的孔径大于内层套圈筒上的汽水通流孔的孔径。

上述技术方案的有益效果是：因水的存在，当蒸汽进入时能量快速释放推动水冲击管道剧烈震动即为“水击、水锤”，严重时损坏汽水主管道阀门部件，为了实现蒸汽直接加热水，本发明采用特别设计的结构，设置多层套圈筒，其作用在于控制压力蒸汽能量逐步梯级释放和区域温度限制，内层套圈筒内蒸汽直接进入区域压力、温度高，蒸汽通过内层套圈筒上的汽水通流孔时能量被分散和碎化，同时增加了与被加热介质的接触面积，使得水与蒸汽充分接触，加速放热吸热的换热过程，最外层套圈筒的内部介质的能量相比疏水膨胀箱内介质的压力温度高，再次通过通流孔分散、碎化作用，相当于热水与冷水的换热，如此，通过多层套圈筒的结构消除了蒸汽直接加热水产生“水击、水锤”问题。

本发明在上述技术方案基础上的进一步改进是：所述汽水分离器包括筒体、顶盖板、旋流导向叶片和导叶固定圈，所述顶盖板设于筒体顶部中心处并与筒体之间形成有环形通道，所述旋流导向叶片和导叶固定圈设于所述环形通道处，所述筒体通过固定支架固定在疏水膨胀箱内壁上，所述筒体上设有连通筒体内和疏水母管之间的切入管道。

上述技术方案的有益效果是：汽水主管道内部暖管疏水通过蒸汽疏水阀排入疏水膨胀箱，其介质温度逐步由低到高，当温度高到≥70℃时，进入无压疏水膨胀箱中就会扩容蒸发，进入疏水膨胀箱的疏水由切入管道切入筒体，在切入管道切向离心作用和出口处的旋流导向叶片导引离心旋转，在重力作用下水径向甩出，蒸汽被分离出，热升向向空排汽管道，如此，汽水混合物经过分离，分量减少为后续的冷却作用打好了基础工作。

本发明在上述技术方案基础上的更进一步改进是：所述冷却水雾化器包括上下间隔设置的三层均流板和上下间隔设置的二层喷水管，每层喷水管设于相邻两个均流板之间。

上述技术方案的有益效果是：疏水膨胀箱排汽口冒汽主要原因，蒸汽和水滴来不及进行热交换，本发明进行汽水分离目的一是减少量，二是对冷却水加强雾化，设置了二层喷水管和三层均流板结构，三层均流孔板水滴的二级雾化作用，当分离出的蒸汽逐层上升时，与水雾充分热交换，如此解决了排放对环境的影响，分离和水雾双重作用，减少了冷却水使用量和提高了冷却效果。

本发明在上述技术方案基础上的完善之一是：所述放水管上并接连通有水封管，所述水封管上设有水封阀。

本发明在上述技术方案基础上的完善之二是：所述疏水膨胀箱上设有安全阀和压力表，所述汽水主管道上设有温度测点和母管压力测点。

附图说明

下面结合附图对本发明的汽水管道顺逆向暖管系统作进一步说明。

图1是本发明实施例的汽水管道顺逆向暖管系统的管路连接示意图。

图2是图1中汽水混合加热器的结构示意图。

图3是图1中汽水混合加热器的俯视图。

图4是图1中汽水分离器的结构示意图。

图5是图1中汽水分离器的俯图。

图6是图1中冷却水雾化器的结构示意图。

图7是图1中冷却水雾化器的俯视图。

图中：1--疏水回收池；2--水封阀；3--放水阀；4--放水管；5--疏水膨胀箱；6--蒸汽加热管；7--蒸汽加热阀；8--汽水混合加热器；9--冷却水管；10--冷却水阀；11--冷却水雾化器；12--安全阀；13--压力表；14--向空排汽阀；15--向空排汽管道；16--汽水分离器；17--疏水母管；18--蒸汽疏水阀；19--汽水主管道；20--汽水进口阀；21--汽水供汽阀；22--汽水供汽阀门前疏水管；23--温度测点；24-母管压力测点。

其中：8-1--顶部封板；8-2--底部封板；8-3--内层套圈筒；8-4--汽水通流孔；8-5--外层套圈筒；11-1--喷水管；11-2--均流板；16-1--筒体；16-2--顶盖板；16-3--旋流导向叶片；16-4--导叶固定圈；16-5--固定支架；16-6--切入管道。

具体实施方式

实施例

本实施例的汽水管道顺逆向暖管系统，如图1所示，为了降低能耗实现余热回收，目前国内主要采用余热锅炉或汽化冷却器热力管道和受热面回收热量，使水吸收热量成为蒸汽，通过汽水进口阀20送入蒸汽管网远距离的汽水主管道19，即通过汽水主管道19、汽水供汽阀21供到汽轮发电机或蒸汽用户；由于蒸汽的产生位置到蒸汽利用用户距离较远，通常需要远距离的汽水主管道19输送，特别是间歇式蒸汽余热回收系统，就必须考虑远距离汽水主管道19的使用操作可靠安全。

该系统包括汽水主管道19、疏水母管17、冷却水管9、蒸汽加热管6、疏水膨胀箱5和疏水回收池1。

汽水主管道19上设有温度测点23和母管压力测点24，可以根据测定的温度和压力进行自动调节。汽水主管道19的两端分别设有可开闭的汽水进口阀20和汽水供汽阀21，汽水主管道19和疏水母管17之间并接连通有多支疏水支管（图中未标识），汽水主管道19上靠近汽水供汽阀21处还设有连通疏水回收池的汽水供汽阀门前疏水管22。

疏水母管17、冷却水管9和蒸汽加热管6的一端分别深入疏水膨胀箱5中并在各管路的该端出口处分别安装有汽水分离器16、冷却水雾化器11和汽水混合加热器8。

疏水膨胀箱5上设有安全阀12和压力表13，疏水膨胀箱5的顶部制有用于与向空排汽管道15连通的出口，冷却水雾化器11设于该出口处，疏水膨胀箱5的底部与疏水回收池1之间连通有放水管4。放水管4上并接连通有水封管（图中未标识），水封管上设有水封阀2。

向空排汽管道15、冷却水管9、疏水支管、蒸汽加热管6和放水管4上分别设有可开闭的向空排汽阀14、冷却水阀10、蒸汽疏水阀18、蒸汽加热阀7和放水阀3。

如图2和图3所示，本实施例的汽水混合加热器8包括套设在一起的至少两层套圈筒，每层套圈筒的顶部和底部分别固定有顶部封板8-1和底部封板8-2，每层套圈筒上制有多个汽水通流孔8-4，相邻两个套圈筒的外层套圈筒8-5上的汽水通流孔8-4的孔径大于内层套圈筒8-3上的汽水通流孔8-4的孔径。

具体举内外两层套圈筒事例如下：内层套圈筒8-3上的汽水通流孔8-4的孔径φ3mm～φ6mm，外层套圈筒8-5上的汽水通流孔8-4的孔径φ5mm～φ10mm，由内到外汽水通流孔8-4的孔径由小到大，每层套圈筒设置的总孔数量的合计通流面积大于所需要蒸汽总流通量所需面积的≥1.5倍，设置多层套圈筒其作用在于控制压力蒸汽能量逐步梯级释放和区域温度限制，内层套圈筒8-3内蒸汽直接进入区域压力、温度高，蒸汽通过内层套圈筒8-3的汽水通流孔时能量被分散和碎化，同时增加了与被加热介质的接触面积，使得水与蒸汽充分接触，加速放热吸热的换热过程；外层套圈筒8-5内部介质的能量相比疏水膨胀箱5内介质的压力温度高，再次通过通流孔分散、碎化作用，相当于热水与冷水的换热，如此，通过多层孔筒的结构消除了蒸汽直接加热水产生“水击、水锤”问题，另外对于套圈筒层数的设置，主要取决于加热蒸汽的压力和温度参数等级。

如图4和图5所示，本实施例的汽水分离器16包括筒体16-1、顶盖板16-2、旋流导向叶片16-3和导叶固定圈16-4，顶盖板16-2设于筒体16-1顶部中心处并与筒体之间形成有环形通道，旋流导向叶片16-3和导叶固定圈16-4设于环形通道处，筒体16-1通过固定支架16-5固定在疏水膨胀箱5内壁上，固定方式主要采用焊接。筒体16-1上设有连通筒体内和疏水母管17之间的切入管道16-6。

这样，进入疏水膨胀箱5的疏水由切入管道16-6切入筒体16-1，在切入管道16-6切向离心作用和出口处的旋流导向叶片16-3导引离心旋转，重力作用水径向甩出，蒸汽被分离出，热升向向空排汽管道15，如此，汽水混合物经过分离，分量减少为后续的冷却作用打好了基础工作。

如图6和图7所示，本实施例的冷却水雾化器11包括上下间隔设置的三层均流板11-2和上下间隔设置的二层喷水管11-1，每层喷水管11-1设于相邻两个均流板11-2之间。二层喷水管11-1的喷口直径φ3mm～φ5，二层喷水管11-1的喷孔水量即为所需冷却蒸汽所需冷水量的1.5倍，三层均流板11-2的水滴二级雾化作用，当分离出的蒸汽逐层上升时，与水雾充分热交换，如此解决了蒸汽排放对环境的影响，分离和水雾双重作用，减少了冷却水使用量和提高了冷却效果。

在冬季极寒气候条件下，当汽水系统随间歇工艺停运时，为了实现蒸汽疏水回收，需要关闭汽水进口阀20、汽水供汽阀21，开启蒸汽疏水阀18、冷却水阀10，使自汽水进口阀20、汽水主管道19至汽水供汽阀21间的蒸汽及疏水由蒸汽疏水阀18，用管道统一接入疏水母管17，汽水经过汽水分离器16进行汽水分离，分离出的蒸汽经由向空排汽管道15前，由冷却水管9、冷却水阀10、冷却水雾化器11产生的水雾进行冷却，蒸汽被凝结成水回入疏水膨胀箱5内，经由放水管4送入疏水回收池1，进入系统再循环利用。

在冬季极寒环境条件下，为了防止停运汽水主管道19及疏水冻结，需要进行逆向暖管，自汽水进口阀20、汽水主管道19至汽水供汽阀21间的汽水经由蒸汽疏水阀18输至疏水膨胀箱5中进行回收，当汽水主管道19压力压力降至0.1Mpa～0.2Mpa后，关闭冷却水阀10、向空排汽阀14和放水阀3，开启蒸汽加热管6、蒸汽加热阀7，将用于加热伴热的低压蒸汽经由汽水混合器来加热疏水膨胀箱5内疏水，如此，被加热保温的热水由疏水膨胀箱5逆向经由蒸汽疏水阀18进入汽水主管道19，再由汽水供汽阀门前疏水管22排出进入疏水回收池1，同时监视排出热水温度以调整蒸汽加热阀7开度，如此保证了冬季极寒气候下，停运汽水主管道19处在被加热和保温状态。

当汽水主管道19随间歇式工艺需启动时，关闭蒸汽加热阀7、微开汽水进口阀20，开启向空排汽阀14、开启放水阀3，视汽水主管道19的温度监测情况调整冷却水阀10开度，如此快速切换，保证间歇式工艺汽水系统迅速投入，防止冬季极寒汽水主管道19死角、疏水放不尽，冻伤设备和投运确认困难问题发生。

本发明的汽水管道顺逆向暖管系统不局限于上述实施例的具体技术方案。凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：包括汽水主管道、疏水母管、冷却水管、蒸汽加热管、疏水膨胀箱和疏水回收池；所述汽水主管道的两端分别设有可开闭的汽水进口阀和汽水供汽阀，所述汽水主管道和疏水母管之间并接连通有多支疏水支管，所述汽水主管道上靠近汽水供汽阀处还设有连通疏水回收池的汽水供汽阀门前疏水管，所述疏水母管、冷却水管和蒸汽加热管的一端分别深入疏水膨胀箱中并在各管路的该端出口处分别安装有汽水分离器、冷却水雾化器和汽水混合加热器，所述疏水膨胀箱的顶部制有用于与向空排汽管道连通的出口，所述冷却水雾化器设于该出口处，所述疏水膨胀箱的底部与疏水回收池之间连通有放水管，所述向空排汽管道、冷却水管、疏水支管、蒸汽加热管和放水管上分别设有可开闭的向空排汽阀、冷却水阀、蒸汽疏水阀、蒸汽加热阀和放水阀。

2.根据权利要求1所述汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：所述汽水混合加热器包括套设在一起的至少两层套圈筒，每层套圈筒的顶部和底部分别固定有顶部封板和底部封板，每层套圈筒上制有多个汽水通流孔，相邻两个套圈筒的外层套圈筒上的汽水通流孔的孔径大于内层套圈筒上的汽水通流孔的孔径。

3.根据权利要求1所述汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：所述汽水分离器包括筒体、顶盖板、旋流导向叶片和导叶固定圈，所述顶盖板设于筒体顶部中心处并与筒体之间形成有环形通道，所述旋流导向叶片和导叶固定圈设于所述环形通道处，所述筒体通过固定支架固定在疏水膨胀箱内壁上，所述筒体上设有连通筒体内和疏水母管之间的切入管道。

4.根据权利要求1所述汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：所述冷却水雾化器包括上下间隔设置的三层均流板和上下间隔设置的二层喷水管，每层喷水管设于相邻两个均流板之间。

5.根据权利要求1至4之任一所述汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：所述放水管上并接连通有水封管，所述水封管上设有水封阀。

6.根据权利要求1至4之任一所述汽水管道顺逆向暖管系统，其特征在于：所述疏水膨胀箱上设有安全阀和压力表，所述汽水主管道上设有温度测点和母管压力测点。

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