CN113124393B - 一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，包括：蒸汽锅炉、冷凝缓冲罐、换热管、储水箱和凝水箱，蒸汽锅炉上分别连接有废气管、注水管、出汽管和回汽管。本发明通过在排气管上设置换热管来进行换热，换热管由管体、换热旁管和换热锥组成，通过换热锥与换热旁管内部流动液体来进行换热，换热的同时换热锥还对废气起到了一定的导向作用，使废气能够贴合换热旁管表面流动，同时在经过换热管换热后，废气中仍存在较大的热量和压力，通过冷凝缓冲罐来进行降压和二次换热，经过换热管和冷凝缓冲罐换热后的冷凝水通过管道排入至凝水箱中，凝水箱中水可进行下次利用，提高能源的利用率。

Description

一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置

技术领域

本发明涉及蒸汽锅炉技术领域，更具体为一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置。

背景技术

蒸汽锅炉指的是生产蒸汽的锅炉设备，其属于特种设备，其设计、生产、出厂、安装都必须接受国家技术监督部门的监查，用户需要取得锅炉使用证才能运行锅炉。和常压锅炉不同，蒸汽锅炉出厂时必须带有锅炉手续，锅炉手续包括锅炉本体图、安装图、仪表阀门图、管道图及检验合格证等。蒸汽锅炉按照燃料可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉等；蒸汽锅炉按燃料供给方式可以分为手动燃烧蒸汽锅炉和全自动链条燃烧蒸汽锅炉；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉、卧式蒸汽锅炉，小型蒸汽锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构。

目前，现有的热能综合利用装置存在如下问题：（1）对废热的利用率低下，造成热能流失严重，换热装置占地面积大；（2）锅炉开启时输出的蒸汽压力与温度不达标，直接将开启时蒸汽排出，影响后续使用，且造成一定浪费。为此，需要设计一个新的方案给予改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，解决了对废热的利用率低下，造成热能流失严重，换热装置占地面积大；锅炉开启时输出的蒸汽压力与温度不达标，直接将开启时蒸汽排出，影响后续使用，且造成一定浪费的问题，满足实际使用需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，包括：蒸汽锅炉、冷凝缓冲罐、换热管、储水箱和凝水箱，所述蒸汽锅炉上分别连接有废气管、注水管、出汽管和回汽管，所述注水管的另一端与储水箱连接且注水管上还连接有水泵和比例阀一，所述比例阀一安装在水泵与蒸汽锅炉之间，且比例阀设置三个端口，其中两个端口分别与注水管连接、另一个端口连接导水管，所述导水管分别与换热管和冷凝缓冲罐连接，所述换热管和冷凝缓冲罐上分别连接有凝水管和排水管，所述凝水管的末端与凝水箱连接，所述排水管的末端与注水管连接且连接处位于比例阀一与蒸汽锅炉之间；

所述出汽管上安装有温压检测仪和比例阀二，所述比例阀二设置三个端口，且其中两个端口与出汽管连接、另一个端口连接回汽管，所述温压检测仪检测出汽管内蒸汽温度和压力，在温度和压力小于设定温压时，通过比例阀二将蒸汽输送至回汽管并进入蒸汽锅炉继续升温升压。

作为本发明的一种优选实施方式，所述换热管包括管体、换热旁管和换热锥，所述换热锥安装在换热管的中心位置，所述换热管的表面开设有四个呈环形分布的安装槽，所述换热旁管采用螺栓由管体的内部固定在安装槽内，且换热旁管与管体的连接处做密封处理。

作为本发明的一种优选实施方式，所述换热旁管包括安装板、导向板和腔管，所述安装板呈弧形结构且弧度与管体弧度相同，安装板固定在腔管外且外壁与管体内壁贴合，安装板两端采用螺栓固定在管体上，所述腔管的一侧置于管体内、另一侧穿过安装槽并延伸至管体外，所述腔管的表面设置有若干等距排列的导向板。

作为本发明的一种优选实施方式，所述导向板安装在腔管表面且靠近换热锥的一侧，所述导向板的前端设置有向内凹陷的弧形槽，所述弧形槽与导向盘的外圆弧度相同，所述导向板的表面且与腔管的连接处开设有通孔，所述通孔的宽度由输入端向输出端依次减小。

作为本发明的一种优选实施方式，所述换热锥包括导向盘、固定板、连杆和导水管，所述连杆共设置有四个且分别置于导向盘的边缘处，相邻所述连杆之间形成导风孔，所述导风孔与换热旁管对应设置，所述连杆的末端与固定板连接，所述固定板呈弧形结构且与管体内壁贴合并采用螺栓与管体固定，所述导水管连接在相邻所述导向盘之间。

作为本发明的一种优选实施方式，所述导向盘呈锥形结构且等距纵向排列，所述导向盘的内部开设有内腔，所述内腔与导水管内部相连通。

作为本发明的一种优选实施方式，所述出汽管的表面且位于比例阀二的下流套接有螺旋管，所述螺旋管的一端与凝水箱连接、另一端连接用水口。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明，通过在排气管上设置换热管来进行换热，换热管由管体、换热旁管和换热锥组成，通过换热锥与换热旁管内部流动液体来进行换热，换热的同时换热锥还对废气起到了一定的导向作用，使废气能够贴合换热旁管表面流动，提高换热质量，同时在经过换热管换热后，废气中仍存在较大的热量和压力，通过冷凝缓冲罐来进行降压和二次换热，经过换热管和冷凝缓冲罐换热后的冷凝水通过管道排入至凝水箱中，凝水箱中水可进行下次利用，提高能源的利用率。

（2）在出汽管端安装温压检测仪和比例阀，通过温压监测仪检测蒸汽中的温度和压力，温压不足时输送回蒸汽锅炉进行加压，温压充足则排出，且在排出的时候，通过螺旋管来对管道周围高温换热，进一步提高热能利用率，同时降低出汽管周围温度。

附图说明

图1为本发明所述含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置的结构图；

图2为本发明所述换热管的横向截面图；

图3为本发明所述换热管的纵向截面图；

图4为本发明所述换热旁管的横向截面图；

图5为本发明所述换热锥的结构图。

图中:1、蒸汽锅炉；2、冷凝缓冲罐；3、换热管；4、储水箱；5、水泵；6、比例阀一；7、凝水箱；8、温压检测仪；9、比例阀二；10、螺旋管；11、出汽管；12、回汽管；13、废气管；14、凝水管；15、管体；16、换热旁管；17、固定板；18、连杆；19、导向盘；20、安装板；21、导向板；22、通孔；23、水腔；24、导水管；25、内腔；26、导风孔。

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。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，包括：蒸汽锅炉1、冷凝缓冲罐2、换热管3、储水箱4和凝水箱7，蒸汽锅炉1上分别连接有废气管13、注水管、出汽管11和回汽管12，注水管的另一端与储水箱4连接且注水管上还连接有水泵5和比例阀一6，比例阀一6安装在水泵5与蒸汽锅炉1之间，且比例阀设置三个端口，其中两个端口分别与注水管连接、另一个端口连接导水管24，导水管24分别与换热管3和冷凝缓冲罐2连接，换热管3和冷凝缓冲罐2上分别连接有凝水管14和排水管，凝水管14的末端与凝水箱7连接，排水管的末端与注水管连接且连接处位于比例阀一6与蒸汽锅炉1之间，通过比例阀来调整输出比例，由冷凝缓冲罐2和换热管3来进行二次换热，对废气进行降温降压，对废气中的热能进行充分回收，提高利用率；出汽管11上安装有温压检测仪8和比例阀二9，比例阀二9设置三个端口，且其中两个端口与出汽管11连接、另一个端口连接回汽管12，温压检测仪8检测出汽管11内蒸汽温度和压力，在温度和压力小于设定温压时，通过比例阀二9将蒸汽输送至回汽管12并进入蒸汽锅炉1继续升温升压，将未达标的蒸汽重新输送至蒸汽锅炉1内部进行二次升温升压，避免蒸汽锅炉1刚开启时造成能源浪费的现象。

进一步改进地，换热管3包括管体15、换热旁管16和换热锥，换热锥安装在换热管3的中心位置，换热管3的表面开设有四个呈环形分布的安装槽，换热旁管16采用螺栓由管体15的内部固定在安装槽内，且换热旁管16与管体15的连接处做密封处理，螺栓与管体15的连接处均采用耐高温密封材料进行封堵。

如图2、4所示：换热旁管16包括安装板20、导向板21和腔管23，安装板20呈弧形结构且弧度与管体15弧度相同，安装板20固定在腔管23外且外壁与管体15内壁贴合，安装板20两端采用螺栓固定在管体15上，腔管23的一侧置于管体15内、另一侧穿过安装槽并延伸至管体15外，腔管23的表面设置有若干等距排列的导向板21。导向板21安装在腔管23表面且靠近换热锥的一侧，导向板21的前端设置有向内凹陷的弧形槽，弧形槽与导向盘19的外圆弧度相同，导向板21的表面且与腔管23的连接处开设有通孔22，通孔22的宽度由输入端向输出端依次减小，换热旁管16设置在管体15的边缘处，在废气进入管体15后由换热锥来将废气向四周导向，从而提高废气与换热旁管16的接触时间和接触面，提高换热质量。

如图2、3、5所示：换热锥包括导向盘19、固定板17、连杆18和导水管24，连杆18共设置有四个且分别置于导向盘19的边缘处，相邻连杆18之间形成导风孔26，导风孔26与换热旁管16对应设置，连杆18的末端与固定板17连接，固定板17呈弧形结构且与管体15内壁贴合并采用螺栓与管体15固定，导水管24连接在相邻导向盘19之间。导向盘19呈锥形结构且等距纵向排列，导向盘19的内部开设有内腔25，内腔25与导水管24内部相连通，换热锥中的导向盘19呈锥形，且凸起端朝向进气口，在废气进入后与导向盘19接触并进行热交换，导向盘19的尺寸由进气端向出气端依次增加，减少高温高压气体对导向盘19造成的冲击。

具体地，出汽管11的表面且位于比例阀二9的下流套接有螺旋管10，螺旋管10的一端与凝水箱7连接、另一端连接用水口，通过螺旋管10来对管道周围高温换热，进一步提高热能利用率，同时降低出汽管11周围温度。

本发明在使用时，通过水泵来将水输送至蒸汽锅炉1内，启动蒸汽锅炉1后输出蒸汽，废气则排入至排气管中，通过在排气管上设置换热管3来进行换热，换热管3由管体15、换热旁管16和换热锥组成，通过换热锥与换热旁管16内部流动液体来进行换热，换热的同时换热锥还对废气起到了一定的导向作用，使废气能够贴合换热旁管16表面流动，提高换热质量，同时在经过换热管3换热后，废气中仍存在较大的热量和压力，通过冷凝缓冲罐2来进行降压和二次换热，经过换热管3和冷凝缓冲罐2换热后的冷凝水通过管道排入至凝水箱7中，凝水箱7中水可进行下次利用，提高能源的利用率。在出汽管11端安装温压检测仪8和比例阀，通过温压监测仪检测蒸汽中的温度和压力，温压不足时输送回蒸汽锅炉1进行加压，温压充足则排出，且在排出的时候，通过螺旋管10来对管道周围高温换热，进一步提高热能利用率，同时降低出汽管11周围温度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，包括：蒸汽锅炉（1）、冷凝缓冲罐（2）、换热管（3）、储水箱（4）和凝水箱（7），其特征在于：所述蒸汽锅炉（1）上分别连接有废气管（13）、注水管、出汽管（11）和回汽管（12），所述注水管的另一端与储水箱（4）连接且注水管上还连接有水泵（5）和比例阀一（6），所述比例阀一（6）安装在水泵（5）与蒸汽锅炉（1）之间，且比例阀设置三个端口，其中两个端口分别与注水管连接、另一个端口连接导水管（24），所述导水管（24）分别与换热管（3）和冷凝缓冲罐（2）连接，所述换热管（3）和冷凝缓冲罐（2）上分别连接有凝水管（14）和排水管，所述凝水管（14）的末端与凝水箱（7）连接，所述排水管的末端与注水管连接且连接处位于比例阀一（6）与蒸汽锅炉（1）之间，废气管（13）的两端分别与蒸汽锅炉（1）和换热管（3）连接；

所述出汽管（11）上安装有温压检测仪（8）和比例阀二（9），所述比例阀二（9）设置三个端口，且其中两个端口与出汽管（11）连接、另一个端口连接回汽管（12），所述温压检测仪（8）检测出汽管（11）内蒸汽温度和压力，在温度和压力小于设定温压时，通过比例阀二（9）将蒸汽输送至回汽管（12）并进入蒸汽锅炉（1）继续升温升压；

所述换热管（3）包括管体（15）、换热旁管（16）和换热锥，所述换热锥安装在换热管（3）的中心位置，所述换热管（3）的表面开设有四个呈环形分布的安装槽，所述换热旁管（16）采用螺栓由管体（15）的内部固定在安装槽内，且换热旁管（16）与管体（15）的连接处做密封处理；

所述换热锥包括导向盘（19）、固定板（17）、连杆（18）和导水管（24），所述连杆（18）共设置有四个且分别置于导向盘（19）的边缘处，相邻所述连杆（18）之间形成导风孔（26），所述导风孔（26）与换热旁管（16）对应设置，所述连杆（18）的末端与固定板（17）连接，所述固定板（17）呈弧形结构且与管体（15）内壁贴合并采用螺栓与管体（15）固定，所述导水管（24）连接在相邻所述导向盘（19）之间；

所述导向盘（19）呈锥形结构且等距纵向排列，所述导向盘（19）的内部开设有内腔（25），所述内腔（25）与导水管（24）内部相连通。

2.根据权利要求1所述的一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，其特征在于：所述换热旁管（16）包括安装板（20）、导向板（21）和腔管（23），所述安装板（20）呈弧形结构且弧度与管体（15）弧度相同，安装板（20）固定在腔管（23）外且外壁与管体（15）内壁贴合，安装板（20）两端采用螺栓固定在管体（15）上，所述腔管（23）的一侧置于管体（15）内、另一侧穿过安装槽并延伸至管体（15）外，所述腔管（23）的表面设置有若干等距排列的导向板（21）。

3.根据权利要求2所述的一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，其特征在于：所述导向板（21）安装在腔管（23）表面且靠近换热锥的一侧，所述导向板（21）的前端设置有向内凹陷的弧形槽，所述弧形槽与导向盘（19）的外圆弧度相同，所述导向板（21）的表面且与腔管（23）的连接处开设有通孔（22），所述通孔（22）的宽度由输入端向输出端依次减小。

4.根据权利要求1所述的一种含有蒸汽锅炉的热力系统的热能综合利用装置，其特征在于：所述出汽管（11）的表面且位于比例阀二（9）的下流套接有螺旋管（10），所述螺旋管（10）的一端与凝水箱（7）连接、另一端连接用水口。

Images