CN112413698A - 供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热系统。供热系统包括市政供蒸汽管道、锅炉系统、分汽缸和换热装置，市政供蒸汽管道与市政蒸汽源连接，锅炉系统包括锅炉和与锅炉的蒸汽输出口连通的锅炉供蒸汽管道，分汽缸与市政供蒸汽管道和锅炉供蒸汽管道连接，在市政供热状态，市政供蒸汽管道与分汽缸连通以向分汽缸供蒸汽；在锅炉供热状态，锅炉工作并通过锅炉供蒸汽管道向分汽缸供蒸汽，换热装置被配置为在市政供热状态时使分汽缸排出的蒸汽凝结水与锅炉内的炉水换热以提高炉水的温度。本发明的供热系统对蒸汽凝结水的余热的回收利用来使锅炉炉水维持较高温度，那么在市政蒸汽发生故障时，锅炉可快速供汽。

Description

供热系统

技术领域

本发明涉及供热领域，特别涉及一种供热系统。

背景技术

工厂利用外购的市政蒸汽进行加热和加湿。在加热过程中，在换热管道内蒸汽液化为蒸汽凝结水。通常采用凝结水管网对蒸汽凝结水进行集中收集和排放。由于收集回来的蒸汽凝结水温度通常仍有100℃左右，直接排放存在余热损失和水资源损失。同时，超过40℃的蒸汽凝结水，需进行降温处理，才能排入城市下水道。因此对蒸汽凝结水进行余热回收利用是非常有必要的。

发明内容

本发明提供一种供热系统，以对蒸汽凝结水的余热进行回收利用。

本发明提供一种供热系统，包括：

市政供蒸汽管道，被配置为与市政蒸汽源连接；

锅炉系统，包括锅炉和与锅炉的蒸汽输出口连通的锅炉供蒸汽管道；

分汽缸，与市政供蒸汽管道和锅炉供蒸汽管道连接，在市政供热状态，市政供蒸汽管道与分汽缸连通以向分汽缸供应蒸汽；在锅炉供热状态，锅炉工作并通过锅炉供蒸汽管道向分汽缸供应蒸汽；和

换热装置，被配置为在市政供热状态时使分汽缸排出的蒸汽凝结水与锅炉内的炉水换热以提高炉水的温度。

在一些实施例中，换热装置包括在高度方向上竖直设置的第一通道和第二通道，第一通道内流通蒸汽凝结水，第二通道内流通炉水。

在一些实施例中，供热系统还包括与分汽缸连接以排出蒸汽凝结水的疏水管，第一通道的上端与疏水管连接，第一通道的下端连接有出水管，疏水管内的蒸汽凝结水从第一通道的上端进入第一通道并从其下端输出到出水管内。

在一些实施例中，锅炉系统还包括与锅炉连接的表面排污管和底部排污管，第二通道的下端与底部排污管连接，第二通道的上端与表面排污管连接，位于锅炉底部的炉水经过底部排污管从第二通道的下端进入第二通道，并从第二通道的上端输出到表面排污管内且通过表面排污管进入到锅炉内，锅炉、底部排污管、换热装置以及表面排污管形成炉水的循环流路。

在一些实施例中，表面排污管与第二通道的上端之间设置有第一通断控制阀，在市政供热状态，第一通断控制阀打开以使得经过换热装置的炉水通过表面排污管进入锅炉内，在锅炉供热状态，第一通断控制阀关闭以使锅炉表面的炉水通过表面排污管排出到冷却池内；和/或，底部排污管与第二通道的下端之间设置有第二通断控制阀，在市政供热状态，第二通断控制阀打开以使得锅炉底部的炉水通过底部排污管进入换热装置；在锅炉供热状态，第二通断控制阀关闭以使锅炉底部的炉水通过底部排污管排出到冷却池内。

在一些实施例中，供热系统包括用于检测锅炉内炉水的炉水温度的炉水温度传感器、用于检测分汽缸排出的蒸汽凝结水的凝结水温度的凝结水温度传感器和控制器，控制器获取炉水温度传感器检测的炉水温度和凝结水温度传感器检测的凝结水温度并根据炉水温度和凝结水温度控制第一通断控制阀和第二通断控制阀动作。

在一些实施例中，换热装置包括板式换热器。

在一些实施例中，供热系统包括控制器，控制器根据锅炉内的炉水的炉水温度和分汽缸排出的蒸汽凝结水的凝结水温度控制换热装置是否工作。

在一些实施例中，当凝结水温度比炉水温度高出设定值时，控制器控制换热装置工作。

基于本发明提供的供热系统，供热系统包括市政供蒸汽管道、锅炉系统、分汽缸和换热装置，市政供蒸汽管道被配置为与市政供气源连接，锅炉系统包括锅炉和与锅炉的蒸汽输出口连通的锅炉供蒸汽管道，分汽缸与市政供蒸汽管道和锅炉供蒸汽管道连接，在市政供热状态，市政供蒸汽管道与分汽缸连通以向分汽缸供应蒸汽；在锅炉供热状态，锅炉工作并通过锅炉供蒸汽管道向分汽缸供应蒸汽，换热装置被配置为在市政供热状态时使分汽缸排出的蒸汽凝结水与锅炉内的炉水换热以提高炉水的温度。本发明的供热系统利用换热装置将分汽缸排出的蒸汽凝结水的热量传递给锅炉内的炉水，从而实现对蒸汽凝结水的余热的回收利用来使锅炉炉水维持较高温度，那么在市政蒸汽发生故障时，锅炉可快速供汽。而且该供热系统充分利用锅炉原有的底部排污管和表面排污管，不需要破坏锅炉压力容器本体。在换热装置内的第一通道和第二通道之间为逆流式换热设计，可提高蒸汽凝结水与锅炉炉水的换热效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的供热系统的局部结构示意图；

图2为本发明实施例的供热系统的另一局部结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，供热系统包括锅炉1、市政供汽管道2、锅炉供汽管道3、分汽缸4、供汽支管5、疏水阀6、疏水管7、蒸发冷凝水温度传感器8、第一电动截止阀9、第二电动截止阀10、补水管路11、第三电动截止阀12、水箱13、水泵14、供水管路15、第四电动截止阀16和第五电动截止阀17。

市政供蒸汽管道2与分汽缸4连接以为分汽缸4供汽并通过供汽支管5向用户供汽。市政供蒸汽管道2上设置有第四电动截止阀16来控制其通断。锅炉1通过锅炉供汽管道3与分汽缸4连接并通过供汽支管5向用户供汽。同样的，锅炉供蒸汽管道3上设置有第五电动截止阀17来控制其通断。在锅炉供汽状态，锅炉1为运行状态。市政蒸汽管道2上的第四电动截止阀16为关闭状态。锅炉供汽管道3上的第五电动截止阀17为开启状态，锅炉蒸汽供至分汽缸4，并通过供汽支管5向用户供汽。

分汽缸4的底部安装有疏水阀6和疏水管7。分汽缸4底部的蒸汽凝结水可通过疏水管7进行集中收集和利用，也可以进入到水箱13中。具体地，锅炉供汽状态时，可关闭第一电动截止阀9并开启第二电动截止阀10，此时分汽缸4内部的蒸汽凝结水在自身重力作用下排到水箱13中。而且经过软化除氯的锅炉补水通过补水管路11补水到水箱13中。水箱13中的水经过水泵14加压并通过供水管路15流动至锅炉1内以实现对锅炉1的供水。

在锅炉1停用期间，采用市政供汽，此时关闭锅炉供汽管路3上的第五电动截止阀17并开启市政供汽管路2上的第四电动截止阀16实现市政供汽到分汽缸4。

由于外购的市政蒸汽作为第三方多用户的供汽单位，供汽的流量和压力存在不稳定性。当市政蒸汽供应蒸汽的流量或压力不满足期间，需要快速启动锅炉1进行供汽。但是在锅炉长时间未使用的情况下，炉水温度较低，锅炉需要较长时间才能提供蒸汽，也就是说现有的供热系统无法在外购的市政蒸汽不能满足要求时，实现快速供汽。基于以上问题，本发明的发明人考虑可以在市政供热状态时产生的蒸汽凝结水与锅炉的炉水进行换热，从而使锅炉炉水维持较高温度，那么在市政蒸汽发生故障时，锅炉可快速供汽。

基于以上考虑，本发明实施例在图1所示实施例的供热系统的基础上作出改进，在供热系统中增加换热装置。参考图1和图2，该供热系统包括：

市政供蒸汽管道2，被配置为与市政蒸汽源连接；

锅炉系统，包括锅炉1和与锅炉1的蒸汽输出口连通的锅炉供蒸汽管道3；

分汽缸4，与市政供蒸汽管道2和锅炉供蒸汽管道3连接，在市政供热状态，市政供蒸汽管道2与分汽缸4连通以向分汽缸4供应蒸汽；在锅炉供热状态，锅炉1工作并通过锅炉供蒸汽管道3向分汽缸4供应蒸汽；和

换热装置18，被配置为在市政供热状态时使分汽缸4排出的蒸汽凝结水与锅炉1内的炉水换热以提高炉水的温度。

该供热系统利用换热装置18将分汽缸4排出的蒸汽凝结水的热量传递给锅炉1内的炉水，从而实现对蒸汽凝结水的余热的回收利用来使锅炉炉水维持较高温度，那么在市政蒸汽发生故障时，锅炉1可快速供汽。

如图2所示，本实施例的换热装置18包括在高度方向上竖直设置的第一通道和第二通道，第一通道内流通蒸汽凝结水，第二通道内流通炉水。

具体地，供热系统还包括与分汽缸4连接以排出蒸汽凝结水的疏水管7，第一通道的上端与疏水管7连接，第一通道的下端连接有出水管20，疏水管7内的蒸汽凝结水从第一通道的上端进入第一通道并从其下端输出到出水管20内。蒸汽凝结水在重力的作用下从第一通道的上端流动至第一通道的下端，完成换热后，蒸汽凝结水的温度降低，开启出水管20上的第六电动截止阀21，将降温后的蒸汽凝结水排至冷却池30。利用蒸汽凝结水的余压作用以及换热装置18内蒸汽凝结水的重力作用，第一通道的蒸汽凝结水管路无需配备动力驱动装置。

锅炉系统还包括与锅炉1连接的表面排污管28和底部排污管22，第二通道的下端与底部排污管22连接，第二通道的上端与表面排污管28连接，位于锅炉1底部的炉水经过底部排污管22从第二通道的下端进入第二通道，并从第二通道的上端输出到表面排污管28内且通过表面排污管28进入到锅炉1内，锅炉1、底部排污管22、换热装置28以及表面排污管28形成炉水的循环流路。该供热系统充分利用锅炉原有的底部排污管和表面排污管，不需要破坏锅炉压力容器本体。在换热装置内的第一通道和第二通道之间为逆流式换热设计，可提高蒸汽凝结水与锅炉炉水的换热效率。

利用低温炉水密度相对较大，高温炉水密度相对较小，密度较大的液体下沉，密度较小的液体上浮的原理。在换热装置18内，从第二通道下端开始，炉水与第一通道内的蒸汽冷凝水换热，炉水温度逐渐升高，密度逐渐变小，炉水具有上升的动能，直至到达换热装置18的顶部。炉水与换热装置18换热后，炉水温度达到最高值，密度达到最小值。由于炉水在换热装置18的第二通道的从下到上的密度逐步降低，产生了炉水上升的动能。因此本实施例的供热系统无需配置动力驱动装置，可以实现锅炉底部低温炉水-底部排污管22-换热装置18-表面排污管28-锅炉顶部高温炉水的循环。本实施例的供热系统还包括冷却池30，其中，表面排污管28与冷却池30之间设置有第七电动截止阀29以控制表面排污管28与冷却池30之间流体的通断，在市政供热状态，第七电动截止阀29关闭以使得经过换热装置18的炉水通过表面排污管28进入锅炉1内，在锅炉供热状态，第七电动截止阀29打开以使炉水通过表面排污管28排出到冷却池30内。底部排污管22上设置有第八电动截止阀23以控制底部排污管22与冷却池30之间流体的通断，在市政供热状态，第八电动截止阀23关闭以使得锅炉1底部的炉水通过底部排污管22进入换热装置18；在锅炉供热状态，第八电动截止阀23打开以使炉水通过底部排污管22排出到冷却池30内。

参考图2，表面排污管28与第二通道的上端之间设置有第一通断控制阀(例如，第十电动截止阀27)，在市政供热状态，第一通断控制阀打开以使得经过换热装置18的炉水通过表面排污管28进入锅炉内，在锅炉供热状态，第一通断控制阀关闭以使锅炉表面的炉水通过表面排污管排出到冷却池30内。底部排污管22与第二通道的下端之间设置有第二通断控制阀(例如，第九电动截止阀24)，在市政供热状态，第二通断控制阀打开以使得锅炉底部的炉水通过底部排污管22进入换热装置18；在锅炉供热状态，第二通断控制阀关闭以使锅炉底部的炉水通过底部排污管22排出到冷却池30内。

在其他附图未示出的实施例中，表面排污管和底部排污管上还可以设置其他类型的通断阀来代替电动截止阀，只要能实现对流体的通断控制即可。

本实施例的供热系统包括用于检测锅炉1内炉水的炉水温度的炉水温度传感器19、用于检测分汽缸4排出的蒸汽凝结水的凝结水温度的凝结水温度传感器8和控制器，控制器获取炉水温度传感器19检测的炉水温度和凝结水温度传感器8检测的凝结水温度并根据炉水温度和凝结水温度控制第九电动截止阀24和第十电动截止阀27动作。

供热系统包括控制器，控制器根据锅炉1内的炉水的炉水温度和分汽缸4排出的蒸汽凝结水的凝结水温度控制换热装置18是否工作。

具体地，当凝结水温度比炉水温度高于设定值时，控制器控制换热装置18工作。例如，当凝结水温度高于炉水温度2℃以上时，控制器控制换热装置18工作，具体地，控制器控制第九电动截止阀24和第十电动截止阀27打开使得锅炉1的炉水通过换热装置18与蒸发凝结水换热从而升温再进入到锅炉1内。当凝结水温度比炉水温度低于设定值时，控制器控制换热装置18停止工作。例如，当凝结水温度高于炉水温度在2℃以内时，控制器控制换热装置18停止工作，具体地，控制器控制第九电动截止阀24和第十电动截止阀27关闭，也就是使得第二通道停止流通从而防止锅炉炉水通过换热装置18对第一通道内的蒸汽凝结水反向加热。

在锅炉1停用期间，关闭疏水管7上的第二电动截止阀10，开启疏水管7上的第一电动截止阀9以使得蒸汽凝结水通过换热装置18对锅炉1的炉水进行加热。蒸汽凝结水从换热装置18的放热侧的上端进水，在换热装置18内进行换热，并从换热装置18的放热侧的下端出水，蒸汽凝结水温度降低。开启放热侧出水管20上的第六电动截止阀21，将降温后的蒸汽凝结水排至冷却池30。

在锅炉的底部排污管22上安装有第八电动截止阀23，底部排污管22与换热装置18的受热侧的进水管25之间设置有第九电动截止阀24。关闭第八电动截止阀23并开启第九电动截止阀24，锅炉1底部温度较低的炉水经换热装置18受热侧的进水管25，进入换热装置18进行受热，温度逐渐上升，密度逐渐降低，使得炉水具有从下往上循环流动的动能。并经受热侧的出水管26及开启的第十电动截止阀27，经锅炉表面排污管28，流至锅炉1。实现了锅炉1底部低温炉水经换热装置18，炉水温度升高，流回至锅炉1的循环加热。

在疏水管7上安装有凝结水温度传感器8。在锅炉1上安装有炉水温度传感器19，在凝结水温度传感器8的温度高于炉水温度传感器19的温度2℃时，控制相关电动截止阀和换热装置18进行换热。

在锅炉停用期间，锅炉底部排污管22上的第八电动截止阀23，锅炉表面排污管上28的第七电动截止阀29为关闭状态。冷却水池30可对余热利用后的蒸汽凝结水进一步利用或冷却到符合排放温度后的蒸汽凝结水经排污管道31向外排放。

锅炉供汽或市政蒸汽供汽，系统中的各个电动截止阀，温度传感器可通过PLC控制系统进行自动控制、切换，实现自动运行。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种供热系统，其特征在于，包括：

市政供蒸汽管道(2)，被配置为与市政蒸汽源连接；

锅炉系统，包括锅炉(1)和与所述锅炉(1)的蒸汽输出口连通的锅炉供蒸汽管道(3)；

分汽缸(4)，与所述市政供蒸汽管道(2)和所述锅炉供蒸汽管道(3)连接，在市政供热状态，所述市政供蒸汽管道(2)与所述分汽缸(4)连通以向所述分汽缸(4)供蒸汽；在锅炉供热状态，所述锅炉(1)工作并通过所述锅炉供蒸汽管道(3)向所述分汽缸(4)供蒸汽；和

换热装置(18)，被配置为在市政供热状态时使所述分汽缸(4)排出的蒸汽凝结水与所述锅炉(1)内的炉水换热以提高炉水的温度。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述换热装置(18)包括在高度方向上竖直设置的第一通道和第二通道，所述第一通道内流通所述蒸汽凝结水，所述第二通道内流通所述炉水。

3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统还包括与所述分汽缸(4)连接以排出蒸汽凝结水的疏水管(7)，所述第一通道的上端与所述疏水管(7)连接，所述第一通道的下端连接有出水管(20)，所述疏水管(7)内的蒸汽凝结水从所述第一通道的上端进入所述第一通道并从其下端输出到所述出水管(20)内。

4.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括与所述锅炉(1)连接的表面排污管(28)和底部排污管(22)，所述第二通道的下端与所述底部排污管(22)连接，所述第二通道的上端与所述表面排污管(28)连接，位于所述锅炉(1)底部的炉水经过所述底部排污管(22)从所述第二通道的下端进入所述第二通道，并从所述第二通道的上端输出到所述表面排污管(28)内且通过所述表面排污管(28)进入到所述锅炉(1)内，所述锅炉(1)、所述底部排污管(22)、所述换热装置(28)以及所述表面排污管(28)形成炉水的循环流路。

5.根据权利要求4所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统还包括冷却池(30)，其中，所述表面排污管(28)与所述第二通道的上端之间设置有第一通断控制阀，在所述市政供热状态，所述第一通断控制阀打开以使得经过所述换热装置(18)的炉水通过所述表面排污管(28)进入所述锅炉(1)内，在所述锅炉供热状态，所述第一通断控制阀关闭以使锅炉表面的炉水通过所述表面排污管(28)排出到所述冷却池(30)内；和/或，所述底部排污管(22)与所述第二通道的下端之间设置有第二通断控制阀，在所述市政供热状态，所述第二通断控制阀打开以使得所述锅炉(1)底部的炉水通过所述底部排污管(22)进入所述换热装置(18)；在所述锅炉供热状态，所述第二通断控制阀关闭以使炉水通过所述底部排污管(22)排出到所述冷却池(30)内。

6.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统包括用于检测所述锅炉(1)内炉水的炉水温度的炉水温度传感器(19)、用于检测所述分汽缸(4)排出的蒸汽凝结水的凝结水温度的凝结水温度传感器(8)和控制器，所述控制器获取所述炉水温度传感器(19)检测的炉水温度和所述凝结水温度传感器(8)检测的凝结水温度并根据所述炉水温度和所述凝结水温度控制所述第一通断控制阀和所述第二通断控制阀动作。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的供热系统，其特征在于，所述换热装置(18)包括板式换热器。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统包括控制器，所述控制器根据所述锅炉(1)内的炉水的炉水温度和所述分汽缸(4)排出的蒸汽凝结水的凝结水温度控制所述换热装置(18)是否工作。

9.根据权利要求8所述的供热系统，其特征在于，当所述凝结水温度比所述炉水温度高出设定值时，所述控制器控制所述换热装置(18)工作。

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