CN114046449B - 一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统 - Google Patents

一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，所述系统包括低温蒸汽源、汽水分离器、喷水增湿器、蒸汽压缩机、冷水罐、冷水水泵、喷水控制阀门、蒸汽参数控制中心、分汽缸、流量控制装置和压力控制装置。本发明的系统在蒸汽压缩机压缩蒸汽之前，通过汽水分离器、喷水增湿器、蒸汽参数控制中心等机构调节蒸汽压缩机入口的蒸汽参数，控制蒸汽压缩机系统入口蒸汽为固定湿度。蒸汽压缩机将湿蒸汽压缩为高压力高参数蒸汽并排入分汽缸，分汽缸接收蒸汽压缩机排出的高温高压的蒸汽，以稳定的压力将高压蒸汽输出给用户。本发明系统为大型热泵技术利用电能实现高效供热提供了技术支持。

Description

一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统
技术领域
本发明涉及一种水蒸气压缩系统，尤其涉及一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统。
背景技术
风电、光电等可再生能源在未来将更大规模地发展。新能源发电的大规模发展取代了大量锅炉造成了工业和居民用热用汽的供应不能完全满足、用户侧参数不达标等问题。目前的工业生产中，存在大量低温热源以废热方式排放而无法得到有效利用的现象，大量低温热源参数不一、参数难以确定的特点也给低温热源的利用造成了难度。为了解决以上问题，开发一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统具有重要意义。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，该系统为大型热泵技术利用电能实现高效供热提供了技术支持。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统包括低温蒸汽源、汽水分离器、低温蒸汽参数测点、喷水增湿器、蒸汽压缩机、高温蒸汽参数测点、冷水罐、冷水水泵、喷水控制阀门、蒸汽参数控制中心、分汽缸、流量控制装置和压力控制装置。
低温蒸汽源可以是工业废汽，也可由低温热源加热水产生，产生的水蒸汽可以是湿蒸汽、饱和蒸汽或者是干蒸汽。
流量控制装置设置在低温蒸汽源和汽水分离器之间，作用是接收蒸汽参数控制中心的指令控制蒸汽流量。
汽水分离器设置在流量控制装置之后，作用是将低温蒸汽源产生的水蒸气分离为饱和水和蒸汽，蒸汽可以是饱和蒸汽或者干蒸汽。分离出来的饱和水进入冷水罐，分离出来的饱和蒸汽经喷水增湿器进入蒸汽压缩机。
低温蒸汽参数测点包括蒸汽压力测点、蒸汽温度测点、蒸汽流量测点。安装在汽水分离器与喷水增湿器之间，用以测量低温蒸汽的压力、温度、流量参数。
喷水增湿器设置在汽水分离器之后，作用是接受蒸汽参数控制中心指令，向蒸汽中定量喷水，将蒸汽湿度提高到目标参数。
蒸汽压缩机设置在喷水增湿器之后，作用是将湿蒸汽压缩为高压力高参数蒸汽。
分汽缸与蒸汽压缩机通过蒸汽管道相连，接收蒸汽压缩机排出的高温高压的蒸汽。分汽缸的作用是实现蒸汽以稳定的压力输出给用户。
高温蒸汽参数测点设置在蒸汽压缩机出口后的管道上，包括压力测点、温度测点、流量测点。作用是测量高压蒸汽的压力、温度和流量。
冷水罐通过冷水管道与汽水分离器相连。作用是容纳汽水分离器分离出来的饱和水。冷水罐上还设置有补水管道，可以向冷水罐中补充冷水。
冷水水泵通过冷水管道与冷水罐相连。作用是对管道内来自冷水罐的冷水进行增压，以便后续喷水增湿器对蒸汽进行喷淋。
喷水控制阀门设置在冷水水泵之后，与冷水水泵通过冷水管道相连。作用是接受来自蒸汽参数控制中心的指令，控制冷水流量从而控制喷水增湿器的喷水量。
压力控制装置设置的在蒸汽压缩机与分汽缸之间，用于接受蒸汽参数控制中心指令，调节输出蒸汽压力到目标值。
蒸汽参数控制中心是本系统的控制中心，内可设置蒸汽参数，包括蒸汽压缩机入口湿度、蒸汽输出流量、蒸汽输出压力三个参数。蒸汽参数控制中心根据各个参数的设置值和测量值，实时调节喷水控制阀门、流量控制装置、压力控制装置的工作状态，将各个参数调节到目标水平。蒸汽参数控制中心所使用的控制算法可以是PID控制、模糊控制等各种控制算法，也可以是基于神经网络、深度学习等技术的各种改良智能控制算法。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，该系统可利用以废热方式排放的低温蒸汽源，通过输入电能的方式生产参数稳定的高压水蒸汽，为工业园区提供工业用汽。本系统不仅实现了对低温余热的有效利用，且通过蒸汽压缩机产生高参数的蒸汽，保留了电能作为高品位能源的特点。本发明还解决了低温热源产生的湿蒸汽参数不可控制的问题，使用蒸汽参数控制中心等装置实现了系统入口参数及输出参数的定量控制。
附图说明
图1为本发明的一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统构成图。
图2为本发明的一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统蒸汽参数控制中心的PID控制方式示意图。
其中：1，低温蒸汽源；2，汽水分离器；3，喷水增湿器；4，蒸汽压缩机；5，分汽缸；6，低温蒸汽参数测点；7，高温蒸汽参数测点；8，冷水罐；9，补水管道；10，冷水水泵；11，喷水控制阀门；12，蒸汽参数控制中心；13，流量控制装置；14，压力控制装置；v1，限压阀；c1，蒸汽压缩机入口参数设定值；c2，蒸汽压缩机入口参数设定值与实际值差值；c3，PID控制器；c4，喷水控制阀门；c5，蒸汽压缩机；c6，高温蒸汽参数测点温度、压力、流量数据；c7，原始数据处理模块。
具体实施方式
下面以本系统的一种具体形式为例，结合附图对本发明的带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统的运行方式进行说明。
根据应用场景实际需求，在蒸汽参数控制中心12内设置蒸汽压缩机入口湿度值、输出蒸汽流量值和输出蒸汽压力值。
低温蒸汽参数测点6和高温蒸汽参数测点7在运行过程中分别实时监测低温蒸汽源1产生的蒸汽温度、压力、流量参数和蒸汽压缩机产生的高压蒸汽的温度、压力、流量参数，同时将蒸汽温度、压力、流量参数实时传回蒸汽参数控制中心12。
低温蒸汽源1产生蒸汽，产生的蒸汽可以是湿蒸汽、饱和蒸汽或者是干蒸汽。低温蒸汽源可以是工业废汽或者其他各种低温热源产生的蒸汽。
低温蒸汽源1产生的蒸汽进入汽水分离器2。在汽水分离器2中，蒸汽中的水分被分离，进入冷水罐8，蒸汽通过蒸汽管道进入喷水增湿器3。汽水分离的目的是将湿度难以测量的湿蒸汽去水变为参数可以测量的饱和蒸汽，方便后续参数控制计算喷水量。
冷水罐8是冷水储罐，可以接收来自汽水分离器2的饱和水，也可以接收来自补水管道9的冷水补充。冷水罐8中的冷水经过冷水水泵10加压后送到喷水控制阀门11。
蒸汽参数控制中心是本系统的控制中心，蒸汽参数控制中心12根据各个参数的设置值和各个参数传感器6、7的测量值，实时控制调节喷水增湿器、流量控制装置、压力控制装置的工作状态，将蒸汽压缩机入口湿度值、蒸汽流量值和蒸汽压力值调节到设置值。蒸汽参数控制中心所使用的控制算法可以是PID控制、模糊控制等各种控制算法，也可以是基于神经网络、深度学习等技术的各种改良智能控制算法。蒸汽参数控制中心12使用PID控制。如图2所示，此处以蒸汽压缩机入口蒸汽湿度控制为例，原始数据处理模块c7对高温蒸汽参数测点7传回的温度、压力、流量数据c6进行挑选、处理计算得到蒸汽压缩机4入口蒸汽的实际湿度，蒸汽压缩机入口参数设定值与实际值差值c2进入PID控制器c3，PID控制器c3根据差值量实时控制喷水控制阀门c4 11的喷水量，将蒸汽压缩机4入口水蒸汽湿度调到目标值。对于蒸汽流量值和蒸汽压力值的控制也执行相同的控制过程，不再赘述。
喷水控制阀门11接收来自蒸汽参数控制中心12的指令，将一定流量的冷水送入喷水增湿器3。喷水增湿器3将来自喷水控制阀门11控制的一定流量的冷水喷入蒸汽中与蒸汽混合，实现控制蒸汽压缩机4入口蒸汽湿度的目的。
流量控制装置13接收蒸汽参数控制中心的控制指令进行动作，调节输出蒸汽流量到目标值。
压力控制装置14接收蒸汽参数控制中心的控制指令进行动作，调节输出蒸汽压力到目标值。蒸汽压缩机4将达到设计参数的湿蒸汽进行压缩，压缩产生的高温高压蒸汽送入分汽缸5。分汽缸5上设有限压阀v1，稳定缸内压力。分汽缸5将高参数蒸汽以稳定的压力输出，输送给热用户。

Claims (3)

1.一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，其特征在于：包括低温蒸汽源、汽水分离器、喷水增湿器、蒸汽压缩机、冷水罐、冷水水泵、蒸汽参数控制中心、流量控制装置和压力控制装置；所述汽水分离器用于将所述低温蒸汽源产生的水蒸气分离为饱和水和蒸汽；所述的冷水罐用于容纳分离出来的饱和水；所述喷水增湿器用于向分离出来的蒸汽喷水，将蒸汽湿度提高到目标参数；所述的冷水水泵用于对来自冷水罐内的水进行增压，以便喷水增湿器对蒸汽进行喷淋；所述冷水水泵之后设有喷水控制阀门，所述喷水控制阀门接受来自蒸汽参数控制中心的指令，控制冷水流量从而控制喷水增湿器的喷水量；所述的蒸汽压缩机设于喷水增湿器之后，用于将蒸汽压缩为高压力高参数蒸汽；所述的流量控制装置和压力控制装置分别用于控制输出蒸汽的流量和压力；
所述汽水分离器与喷水增湿器之间设有低温蒸汽参数测点，用于测量低温蒸汽的压力、温度、流量；所述蒸汽压缩机出口后的管道上设有高温蒸汽参数测点，用于测量高压蒸汽的压力、温度和流量；所述蒸汽参数控制中心根据各个参数的设置值和测量值，实时调节喷水增湿器、流量控制装置、压力控制装置的工作状态，将各个参数调节到目标水平；
所述蒸汽参数控制中心事先设定蒸汽压缩机入口湿度、输出蒸汽的流量值和压力值，通过内嵌的控制算法来控制喷水控制阀门的开度从而控制喷水增湿器的喷水量、流量控制装置和压力控制装置的开度从而分别控制蒸汽压缩机入口湿度、输出蒸汽的流量和压力；
所述控制算法是PID控制、模糊控制算法，或者是基于神经网络、深度学习的改良智能控制算法；
所述蒸汽压缩机之后设有分汽缸，所述分汽缸用于接收蒸汽压缩机排出的高温高压的蒸汽，并以稳定的压力将蒸汽输出给用户。
2.根据权利要求1所述的一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，其特征在于：所述的低温蒸汽源为工业废汽或由低温热源加热水产生。
3.根据权利要求1所述的一种带入口蒸汽参数控制的蒸汽压缩系统，其特征在于：所述冷水罐上还设置有补水管道，用于向冷水罐中补充冷水。
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