CN111829299B - 一种溶剂喷雾汽相干燥方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种溶剂喷雾汽相干燥方法、设备及系统，所述方法包括：通过循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂能够变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气进行冷凝处理。采用本申请所述的溶剂喷雾汽相干燥方法，结构设计大大简化，且降低了能耗，大大提高了加热效率，对改善变压器产品干燥质量，降低设备建造和运行成本具有重要意义。
Description
技术领域
本发明实施例涉及变压器制造领域，具体涉及一种干燥处理变压器产品的溶剂喷雾汽相干燥方法和设备，以及一种溶剂喷雾汽相干燥系统。
背景技术
变压器干燥处理设备是典型的热-真空应用设备，其抽真空方式基本相同，但是加热方式却各不相同。从历史和物理各方面讲，变压器干燥处理有如下几种方式，对于各种设备以及它们的加热特点，简单介绍如下：a、以空气为载热介质的换热方式，可以主要分为自然对流加热和强迫对流换热两种方式；b、以液体为载热介质的加热方式，可以分为“油炸”和“喷淋”两种加热方式；c、以煤油蒸汽为载热介质的加热方式，可以主要分为对流和热辐射。
然而，以空气为载热介质的加热方式，最大缺点是，只能在有足够密度的对流换热空气的状态下，才能加热，而有空气的空间，必然有氧气存在，高温更容易引起绝缘材料的老化，因此加热温度不能太高。变压器的纸质绝缘长期耐受温度是110℃。在有空气存在的状态下加热，通常做好温度都限制110℃。如果温度再高，担心加速绝缘老化，是不允许的。为了尽量降低绝缘老化程度，最好在真空状态下加热。但是抽真空，就会降低空气密度，从而降低换热效率。以变压器油为载热介质的加热方式，即用变压器油作为载热介质，将热量从加热体传到变压器上，可以很好实现在真空状态下加热。“油炸”式加热方式，将变压器放在立式真空罐中，真空罐内注满变压器油。用液态的变压器油，将加热体上的热量，传到变压器上。当然有液体内部的热传导和自然对流方式。这种方式，俗称“油炸”方式。目前上述现有技术中的实施方式存在设备安全性及可靠性较差的问题，并且对变压器产品干燥处理质量较差，换热效率较低已无法满足当前实际工业应用需求。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种汽相干燥工艺理论基础之上的溶剂喷雾汽相干燥方法，以解决现有技术中存在的变压器产品汽相干燥处理循环管路结构设计复杂，且能源消耗和成本较高的问题。
为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种溶剂喷雾汽相干燥方法，包括：通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间；基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气和溶剂蒸汽进行冷凝处理。
进一步的，基于汽相干燥工艺基础上，设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置。
第二方面，本申请实施例还提供一种溶剂喷雾汽相干燥设备，包括：汽相干燥模块，用于通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间；设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置；冷凝模块，用于基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气和溶剂蒸汽进行冷凝处理。
第三方面，本申请实施例还提供一种溶剂喷雾汽相干燥系统，其特征在于，包括：根据液体溶剂循环加热原理所设计的循环管路结构以及换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备；基于所述循环管路结构在竖直管道上设置有若干个具有雾化功能的喷嘴；其中，设置的所述循环管路中管路口径的大小为DN55-DN100之间。
进一步的，所述溶剂喷雾汽相干燥系统中采用板式换热器实现给液体溶剂的加热处理，使液体溶剂达到过热过饱和状态，再通过循环管路进入真空罐内从喷嘴喷出形成射流。
进一步的，所述竖直管道至少设置在真空罐内部的两侧的位置。
进一步的，所述喷嘴为高压旋转雾化喷嘴。
进一步的，所述溶剂喷雾汽相干燥系统内部还设置有若干个测控元件，所述测控元件包括温度测控元件、压力测控元件以及溶剂流量测控元件中的至少一种。
采用本申请所述的溶剂喷雾汽相干燥方法，结构设计大大简化，且降低了能耗，大大提高了加热效率，对改善绝缘设备干燥质量，降低设备建造和运行成本具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
图1为本申请实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥设备的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥方法中循环管路的结构示意图。
其中，图3-4中，101为循环管路，102为冷凝器设备，103为喷嘴。
具体实施方式
以下通过特定的实施例来说明本申请的具体实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请其中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
本申请公开了一种溶剂喷雾汽相干燥方法，该溶剂喷雾汽相干燥方法是用汽相干燥的液体溶剂替代传统的变压器油，实现对待干燥变压器产品进行溶剂喷雾加热干燥的过程。该溶剂喷雾汽相干燥方法中相比传统的汽相干燥设备组成结构大大简化，并且比热油喷淋干燥方式功能更加强大。该方法既可应用于固定汽相干燥设备，亦可应用于移动汽相干燥设备，其能够有效克服热油喷淋干燥和传统汽相干燥技术的缺陷，对提高变压器干燥质量，增加设备安全性及可靠性，降低设备建造和设计成本，都有重大的意义。
下面基于本申请所述的溶剂喷雾汽相干燥方法，对其实施例进行详细描述。如图3所示，其为本申请实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥方法的流程图，具体实现过程包括：
S101：通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理。同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理。其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间。所述液体溶剂可以是煤油。
S102:基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气进行冷凝处理。
其中，所述的溶剂喷雾汽相干燥方法中，设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置。采用本申请所述的溶剂喷雾汽相干燥方法，使得用于汽相干燥的硬件结构设计大大简化，且降低了能耗，大大提高了加热效率，对改善变压器产品干燥质量，降低设备建造和运行成本具有重要意义。
与上述提供的一种溶剂喷雾汽相干燥方法相对应，本发明还提供一种溶剂喷雾汽相干燥设备。由于该设备的实施例相似于上述方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的溶剂喷雾汽相干燥设备的实施例仅是示意性的。请参考图4所示，其为本发明实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥设备的示意图。
本发明所述的一种溶剂喷雾的控制设备包括如下部分：
汽相干燥模块201，用于通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴，对汽相干燥用的液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理。同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理。其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间；设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置。
冷凝模块202，用于基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气和溶剂蒸汽进行冷凝处理。
与上述提供的一种溶剂喷雾汽相干燥方法和设备相对应，本发明还提供一种溶剂喷雾汽相干燥系统。请参考图1所示，其为本发明实施例提供的一种溶剂喷雾汽相干燥系统的结构示意图。该溶剂喷雾汽相干燥系统，具体包括：根据液体溶剂循环加热原理所设计的循环管路结构以及换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备；基于所述循环管路结构在竖直管道上设置有若干个具有雾化功能的喷嘴。其中，设置的所述循环管路中管路口径的大小为DN55-DN100之间，所述竖直管道至少设置在真空罐内部的两侧的位置，所述喷嘴可优选高压旋转雾化喷嘴。当然，在具体实施过程中，还可使用其他具有雾化功能的喷嘴结构，只要满足能够形成尽量多、尽量细的雾滴即可。其中，最典型的结构是高压旋转雾化喷嘴。需要说明的是，上述管路口径在此不做具体限定，实施过程中可按照实际需要进行设置。
在具体实施过程中，所述的溶剂喷雾汽相干燥系统中，可根据汽相干燥溶剂循环加热后所返回的混合蒸汽量设置相应的换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备。在实际操作过程中，由于用来加热的溶剂比普通汽相干燥量少很多，所以液体溶剂受热后返回的混合蒸汽量减少，因此对返回蒸汽的冷凝量也大大减少，因此，冷凝器设备的换热面积和换热功率可以大大减小(冷凝器设备功率可从260KW降到100KW)，从而有效降低了溶剂喷雾汽相干燥系统能耗。
同时，实际实施的设备可以在传统的热油喷淋设备的基础上进行改进，比如加上设置冷冻水凝器，而无需对设备被做较大的改动，节约了建造成本。
另外，冷凝器设备中冷凝水的用量也可以相应的减少，可以适当提高温度，总的效果上可以使得冷凝器设备节省大部分能源。
进一步的，所述溶剂喷雾汽相干燥系统中采用板式换热器实现加热处理，大大提高了加热效率，减少换热器的体积和重量，同时节省了设备的制造成本，减少总体热容量，可以提高温度调控灵敏度，减少剩余热损失。
需要说明的是，本申请公开的所述溶剂喷雾汽相干燥系统内部为溶剂喷雾汽相干燥。该溶剂喷雾干燥设备，可以看作是传统的变压器热油喷淋设备的升级。将加热后的变压器油喷淋改为溶剂喷雾的方式，并根据液体溶剂循环加热原理对喷射场管道线路进行相应的设置，使其喷出来的是溶剂喷雾(显热)，满足汽相干燥用的溶剂喷雾的特点，来进行喷雾加热。在喷雾过程中，高温高真空状态下，不可避免地有液体溶剂的蒸发，部分会变成气态(潜热)，生成的蒸汽，来同样以潜热的方式加热变压器产品。
与变压器油喷淋干燥比较，本申请技术方案克服了传统加热方式的缺陷，基于汽相干燥用溶剂粘度更低、饱和蒸汽压更高的特性，在加热过程中，实现相变的换热，并且加热过程不会堵塞绝缘的毛细孔，最终能把毛细孔中溶剂再排除出来，可以保证最终的干燥质量。目前热油喷淋，处理修理的变压器，经过长时间热油循环、当作加热介质的工艺用油，实际上非常希望全部从绝缘中清理出来，但是因为物化特性决定，它就是清理不出来，而溶剂残油仍然会留存在绝缘中。
与普通汽相干燥比较，由于主要是采用液体溶剂的雾化来加热，不强调溶剂的蒸发，所以加热温度不要太高。最高温度为125～128℃就可将绝缘温度加热到125℃以上，不需要汽相干燥设备必须达到的135℃。另外，由于不强调蒸发，主要是液体溶剂循环加热，所以本申请中的循环管路比较简单，返回的混合蒸汽量远远减少，因此需要的管路口径可以大大减小(比如从DN250减小到DN100即可)。对返回蒸汽的冷凝量大大减少因此冷凝器的换热面积和换热功率可以大大减小(比如可从260kW降到100kW)。实际实施的设备可以在热油喷淋的设备上进行改造，设置相应的冷冻水冷凝器即可，无需对设备做太大改动。在具体实施过程中，冷凝水的用量也可以减少，温度可以适当高点，总的效果是冷凝系统可以节省大部分能源。进一步的，可采用板式换热器，大大提高加热效率，减少换热器的体积和重量，节省设备在制造成本，减少总体热容量，从而提高温度调控灵敏度，减少剩余热损失。另外，由于不需要太好的蒸发性能，仅仅需要最终能从绝缘的毛细孔中将残留的溶剂抽取即可，这一点为采用非可燃可爆工作介质，提供了原理基础。
通过采用专用的特种溶剂(比如煤油)，作为载热介质。在工艺过程中，不再是纯粹的气体或者液体，而是要进行有相变的换热。即加热时，获得显热达到饱和点；继续加热，获得潜热蒸发成蒸汽。在溶剂凝结时，首先放出潜热，在变成液体，再将高于被加热物体的温度的显热，继续给变压器加热。这种溶剂最大的特点，饱和压力比水低，但是比变压器油高。在加热过程中，既可以加热蒸发，获得足够密度的溶剂蒸汽，保证高效的对流换热。同时，因为水蒸气比它的饱和压力高很多，水蒸气可在加热的同时，从绝缘的毛细孔中，与液体溶剂“逆向排除”，即溶剂可以往毛细孔里进，但是水分子可以很容易往外排除，而不像变压器油那样，把毛细孔堵塞。在加热结束时，大部分溶剂从绝缘中排除出来，再继续抽高真空，可以将作为载热介质的溶剂彻底蒸发排除出来(变压器油则是不行的)。即使有微量的溶剂，残留在绝缘中，也不会对变压器的绝缘电气性能带来不利影响。另外由于需要有大量的溶剂蒸汽生成，所以也需要很大的冷凝系统，包括冷凝面积和冷凝功率，都需要跟大的体积和能量，这是汽相干燥设备成本更高，价格昂贵的主要原因，而采用溶剂喷雾汽相干燥技术以后，这一点会大大简化，从而降低成本。
采用本申请所述的溶剂喷雾汽相干燥系统，结构设计大大简化，且降低了能耗，大大提高了加热效率，对改善变压器产品干燥质量，降低设备建造和运行成本具有重要意义。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种溶剂喷雾汽相干燥方法，其特征在于，包括：
通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式进行喷雾加热，对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间；
基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气和溶剂蒸汽进行冷凝处理；
基于汽相干燥工艺基础上，设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置；所述喷嘴为高压旋转雾化喷嘴；
通过采用板式换热器实现给所述液体溶剂的加热处理，使液体溶剂达到过热过饱和状态，再通过循环管路进入真空罐内从喷嘴喷出形成射流；还设置有若干个测控元件，所述测控元件包括温度测控元件、压力测控元件以及溶剂流量测控元件中的至少一种。
2.一种溶剂喷雾汽相干燥设备，其特征在于，包括：
汽相干燥模块，用于通过预设循环管路结构竖直管道上设置的若干个具有雾化功能的喷嘴对液体溶剂进行雾化处理，形成溶剂喷雾，并以溶剂喷雾的形式对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；同时，在高温高真空环境下部分液体溶剂变成气态，并对真空罐内部的变压器产品进行干燥处理；其中，所述循环管路结构中的管道口径的大小为DN55-DN100之间；设置有若干个具有雾化功能喷嘴的所述竖直管道至少设置在所述真空罐内部的两侧的位置；所述喷嘴为高压旋转雾化喷嘴；
冷凝模块，用于基于换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备对干燥处理过程中产生的水蒸气和溶剂蒸汽进行冷凝处理；
通过采用板式换热器实现给所述液体溶剂的加热处理，使液体溶剂达到过热过饱和状态，再通过循环管路进入真空罐内从喷嘴喷出形成射流；还设置有若干个测控元件，所述测控元件包括温度测控元件、压力测控元件以及溶剂流量测控元件中的至少一种。
3.一种溶剂喷雾汽相干燥系统，其特征在于，包括：根据液体溶剂循环加热原理所设计的循环管路结构以及换热面积和换热功率满足预设条件大小的冷凝器设备；基于所述循环管路结构在竖直管道上设置有若干个具有雾化功能的喷嘴；其中，设置的所述循环管路中管路口径的大小为DN55-DN100之间；所述竖直管道至少设置在真空罐内部的两侧的位置；所述喷嘴为高压旋转雾化喷嘴；
所述溶剂喷雾汽相干燥系统中采用板式换热器实现给液体溶剂的加热处理，使液体溶剂达到过热过饱和状态，再通过循环管路进入真空罐内从喷嘴喷出形成射流；
所述溶剂喷雾汽相干燥系统内部还设置有若干个测控元件，所述测控元件包括温度测控元件、压力测控元件以及溶剂流量测控元件中的至少一种。
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