CN114791232A - 一种利用蒸汽换热的温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用蒸汽换热的温度控制系统，涉及加热设备技术领域，直接利用低温冷源的冷却水或者冷冻水作为载冷剂实现冷却效果，通过该控制系统可以实现载冷剂温度的连续变化，从而实现对载冷剂温度的精准控制；本发明的载冷剂通过循环泵与外接设备之间建立内循环。加热时高温热源蒸汽通过换热器加热载冷剂，通过调节阀控制高温热源蒸汽流量来控制换热后载冷剂的温度。冷却时低温冷源冷冻水与载冷剂在混合罐中混合后直接通入循环系统，通过调节阀来控制载冷剂进入系统的流量来控制混合后载冷剂的温度。的温控控制系统还包括膨胀罐系统，膨胀系统顶部安装压力传感器，膨胀系统的压力超过背压阀压力时自动泄压。
Description
技术领域
本发明属于加热设备技术领域，具体是一种利用蒸汽换热的温度控制系统。
背景技术
在化工和制药领域，反应釜设备需要恒温温度场时，一般先控制进入反应釜夹套的导热介质温度，然后将导热介质输送至反应釜夹套控制反应釜内物料温度。当恒温温度场所需的温度范围在-25～130℃之间时，传统的方式是直接将高温和低温热源通入反应釜的夹套，由于两种热源的温度相差较大使得反应釜夹套温度不是连续变化，从而导致反应釜物料温度受夹套温度影响波动较大，控温精度不高，还有可能会导热反应釜物料损坏。同时传统的控温方式采用无法采用完全自动的控温模式，需要人工操作阀门切换运行，这种控制方式对操作人员的素质和经验提出了很高的要求，而且也无法保证控制精度。
为此，提出一种利用蒸汽换热的温度控制系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种利用蒸汽换热的温度控制系统，直接利用低温冷源的冷却水或者冷冻水作为载冷剂实现冷却效果，加热时高温热源蒸汽通过换热器与载冷剂换热，通过该控制系统可以实现载冷剂温度的连续变化，从而实现对载冷剂温度的精准控制。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种利用蒸汽换热的温度控制系统，包括加热单元、循环单元和冷却单元；
所述加热单元内部放置有载冷剂，所述加热单元内的载冷剂通过高温换热器与初级能源高温蒸汽换热；
所述循环单元载冷剂通过循环泵与外部设备进行热量交换，所述外部设备包括反应釜、烘箱和双锥；
所述冷却单元放置有低温冷源冷却水与载冷剂，所述冷却单元放置的低温冷源冷却水与载冷剂在混合罐中混合后直接通入循环系统。
优选的，所述高温换热器为螺旋缠绕管式换热器。
优选的，所述加热单元还包括蒸汽调节阀、蒸汽角座阀、疏水阀、冷凝水角座阀、蒸汽进口管道和冷凝水出口管道；
所述蒸汽进口管道与初级能源高温蒸汽管道连接，所述蒸汽角座阀安装在蒸汽进口管道入口，所述蒸汽调节阀安装在蒸汽角座阀之后，所述蒸汽调节阀安装在高温换热器入口之前，所述疏水阀安装在高温换热器出口，所述冷凝水角座阀安装在高温换热器出口并于疏水阀并联安装，所述冷凝水出口管道连接至冷凝水排水管道。
优选的，所述蒸汽调节阀为比例调节阀，通过输入4-20mA或者0-10V信号实现0-100％的开度调节。
优选的，所述高温换热单元包含冷凝水排水模块，所述冷凝水排水模块包括压缩机空气进气进口管道、压缩空气电磁阀和气体单向阀；
所述压缩机空气进气进口管道与压缩空气供气管道相连，供气压力2～4bar，所述压缩空气电磁阀安装在压缩机空气进气进口管道处，所述单向阀安装在压缩空气电磁阀之后，所述气体单向阀与高温换热器的入口处相连。
优选的，所述循环单元包括循环泵、膨胀罐、背压阀和加液放液阀、供液出口管道和回液进口管道。
优选的，所述的循环泵为磁力泵或离心泵。所述加液放液阀安装在循环泵之前。
优选的，所述冷却单元包括减压阀、气动球阀、气动调节阀、冷源进口管道和冷源出口管道；所述的冷源进口管道与初级能源低温冷却水或冷冻水供水管道连接，所述减压阀安装在冷源进口管道入口，所述的气动球阀安装在冷源出口管道处，所述的气动调节阀安装在膨胀罐与气动球阀之间。
优选的，还包括压力和温度监控模块，所述压力和温度监控模块包括供液压力传感器、供液温度传感器、膨胀罐压力传感器和回液温度传感器，其用于检测载冷剂在供液管道供液压力和温度、膨胀罐压力及回液管道回液温度。
优选的，所述供液压力传感器和供液温度传感器安装在供液管道出口处；
所述的膨胀罐压力传感器安装在膨胀罐上，回液温度传感器安装在回液管道入口处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的载冷剂通过循环泵与外接设备之间建立内循环。加热时高温热源蒸汽通过换热器加热载冷剂，通过调节阀控制高温热源蒸汽流量来控制换热后载冷剂的温度。冷却时低温冷源冷冻水与载冷剂在混合罐中混合后直接通入循环系统，通过调节阀来控制载冷剂进入系统的流量来控制混合后载冷剂的温度。的温控控制系统还包括膨胀罐系统，膨胀系统顶部安装压力传感器，膨胀系统的压力超过背压阀压力时自动泄压。
本发明在供液管道和回液管道安装温度传感器，用于控制和检测载冷剂循环运行时的温度，供液管道安装压力传感器用于检测供液压力，在膨胀罐上安装压力传感器用于检测膨胀罐压力。本发明还设有冷凝水排水系统，用于排出换热器中的蒸汽冷凝水。利用低温冷源作为载冷剂，通过直接通入低温冷源的方式不需要经过换热器进行能源交换，冷却运行效率高，同时通过调节阀控制流量可以实现温度的连续变化，确保良好的控温精度。
附图说明
图1为本发明一种利用蒸汽换热的温度控制系统的原理图。
其中：1、冷源出口管道；2、压缩机空气进气进口管道；3、蒸汽进口管道；4、冷源进口管道；5、背压阀；6、气动球阀；7、气动调节阀；8、压缩空气电磁阀；9、单向阀；10、蒸汽角座阀；11、减压阀；12、膨胀罐压力传感器；13、膨胀罐；15、混合罐；16、加液放液阀；17、蒸汽调节阀；18、循环泵；19、高温换热器；20、回液温度传感器；21、供液温度传感器；22、供液压力传感器；23、冷凝水角座阀；24、疏水阀；25、回液进口管道；26、供液出口管道；27、冷凝水排水管道。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种利用蒸汽换热的温度控制系统，包括加热单元、循环单元和冷却单元；
所述加热单元内部放置有载冷剂，所述加热单元内的载冷剂通过高温换热器19与初级能源高温蒸汽换热；
所述循环单元载冷剂通过循环泵18与外部设备进行热量交换，所述外部设备包括反应釜、烘箱和双锥；
所述冷却单元放置有低温冷源冷却水与载冷剂，所述冷却单元放置的低温冷源冷却水与载冷剂在混合罐15中混合后直接通入循环系统。
在本申请中，所述高温换热器19为螺旋缠绕管式换热器。
其中，对于所述的初级能源高温蒸汽和低温冷却水或冷冻水，高温蒸汽其压力在3bar-5bar之间，温度在133℃～155℃之间；低温冷却水或冷冻水其压力在2bar-3bar之间，温度在20℃～40℃或-15℃～-25℃之间。
在本申请中，所述加热单元还包括蒸汽调节阀17、蒸汽角座阀10、疏水阀24、冷凝水角座阀23、蒸汽进口管道3和冷凝水出口管道；
所述蒸汽进口管道3与初级能源高温蒸汽管道连接，所述蒸汽角座阀10安装在蒸汽进口管道3入口，所述蒸汽调节阀17安装在蒸汽角座阀10之后，所述蒸汽调节阀17安装在高温换热器19入口之前，所述疏水阀24安装在高温换热器19出口，所述冷凝水角座阀23安装在高温换热器19出口并于疏水阀24并联安装，所述冷凝水出口管道连接至冷凝水排水管道27。
如上所述的蒸汽调节阀17，蒸汽调节阀17为比例调节阀，通过输入4-20mA或者0-10V信号可以实现0-100％的开度调节。
在本申请中，所述高温换热单元包含冷凝水排水模块，所述冷凝水排水模块包括压缩机空气进气进口管道2、压缩空气电磁阀8和气体单向阀9；
所述压缩机空气进气进口管道2与压缩空气供气管道相连，供气压力2～4bar，所述压缩空气电磁阀8安装在压缩机空气进气进口管道2处，所述单向阀9安装在压缩空气电磁阀8之后，所述气体单向阀9与高温换热器19的入口处相连。
所述循环单元包括循环泵18、膨胀罐13、背压阀5和加液放液阀16、供液出口管道26和回液进口管道25。当回液压力过大时，所述背压阀5可以起到泄压的作用。
其中，所述的循环泵18为磁力泵或者离心泵。所述加液放液阀16安装在循环泵18之前。
在本申请中，所述冷却单元包括减压阀11、气动球阀6、气动调节阀7、冷源进口管道4和冷源出口管道1；所述的冷源进口管道4与初级能源低温冷却水或冷冻水供水管道连接，所述减压阀11安装在冷源进口管道4入口，所述的气动球阀6安装在冷源出口管道1处，所述的气动调节阀7安装在膨胀罐13与气动球阀6之间。
如上所述的气动调节阀7为比例调节阀，通过输入4-20mA或者0-10V信号可以实现0-100％的开度调节。
还包括压力和温度监控模块，所述压力和温度监控模块包括供液压力传感器22、供液温度传感器21、膨胀罐压力传感器12和回液温度传感器20，其用于检测载冷剂在供液管道供液压力和温度、膨胀罐13压力及回液管道回液温度。
如上所述的供液压力传感器22和供液温度传感器21安装在供液管道出口处。
如上所述的膨胀罐压力传感器12安装在膨胀罐13上，回液温度传感器20安装在回液管道入口处。
本发明的工作原理：本发明在使用时具有两种运行模式，分别为加热模式和冷却模式。
加热模式其运行原理是：先设定目标温度，系统控制算法计算需要设备加热运行时，先打开蒸汽管道的角座阀，然后根据设定温度控制程序自动调整蒸汽调节阀17的开度，从而调节蒸汽的流量，蒸汽通过换热器与载冷剂换热，循环泵18将换热后的制冷剂输送至所需要的温度场。
所述的冷却模式其运行原理是：先设定目标温度，系统控制算法计算需要设备冷却运行时，冷却时打开气动球阀6，然后根据设定温度控制程序自动调整气动调节阀7的开度，从而调节冷却水或冷冻水的流量，冷却水或冷冻水与载冷剂在混合器中混合，循环泵18将换热后的制冷剂输送至所需要的温度场。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (10)
1.一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，包括加热单元、循环单元和冷却单元；
所述加热单元内部放置有载冷剂，所述加热单元内的载冷剂通过高温换热器(19)与初级能源高温蒸汽换热；
所述循环单元内部放置有载冷剂，所述循环单元载冷剂通过循环泵(18)与外部设备进行热量交换，所述外部设备包括反应釜、烘箱和双锥；
所述冷却单元放置有低温冷源冷却水与载冷剂，所述冷却单元放置的低温冷源冷却水与载冷剂在混合罐(15)中混合。
2.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述高温换热器(19)为螺旋缠绕管式换热器。
3.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述加热单元还包括蒸汽调节阀(17)、蒸汽角座阀(10)、疏水阀(24)、冷凝水角座阀(23)、蒸汽进口管道(3)和冷凝水出口管道；
所述蒸汽进口管道(3)与初级能源高温蒸汽管道连接，所述蒸汽角座阀(10)安装在蒸汽进口管道(3)入口，所述蒸汽调节阀(17)安装在蒸汽角座阀(10)之后，所述蒸汽调节阀(17)安装在高温换热器(19)入口之前，所述疏水阀(24)安装在高温换热器(19)出口，所述冷凝水角座阀(23)安装在高温换热器(19)出口并于疏水阀(24)并联安装，所述冷凝水出口管道连接至冷凝水排水管道(27)。
4.根据权利要求3所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述蒸汽调节阀(17)为比例调节阀，通过输入4-20mA或者0-10V信号实现0-100％的开度调节。
5.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述高温换热单元包含冷凝水排水模块，所述冷凝水排水模块包括压缩机空气进气进口管道(2)、压缩空气电磁阀(8)和气体单向阀(9)；
所述压缩机空气进气进口管道(2)与压缩空气供气管道相连，供气压力2～4bar，所述压缩空气电磁阀(8)安装在压缩机空气进气进口管道(2)处，所述单向阀(9)安装在压缩空气电磁阀(8)之后，所述气体单向阀(9)与高温换热器(19)的入口处相连。
6.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述循环单元包括循环泵(18)、膨胀罐(13)、背压阀(5)和加液放液阀(16)、供液出口管道(26)和回液进口管道(25)。
7.根据权利要求6所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述的循环泵(18)为磁力泵或离心泵；所述加液放液阀(16)安装在循环泵(18)之前。
8.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述冷却单元包括减压阀(11)、气动球阀(6)、气动调节阀(7)、冷源进口管道(4)和冷源出口管道(1)；所述的冷源进口管道(4)与初级能源低温冷却水或冷冻水供水管道连接，所述减压阀(11)安装在冷源进口管道(4)入口，所述的气动球阀(6)安装在冷源出口管道(1)处，所述的气动调节阀(7)安装在膨胀罐(13)与气动球阀(6)之间。
9.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，还包括压力和温度监控模块，所述压力和温度监控模块包括供液压力传感器(22)、供液温度传感器(21)、膨胀罐压力传感器(12)和回液温度传感器(20)，其用于检测载冷剂在供液管道供液压力和温度、膨胀罐(13)压力及回液管道回液温度。
10.根据权利要求9所述的一种利用蒸汽换热的温度控制系统，其特征在于，所述供液压力传感器(22)和供液温度传感器(21)安装在供液管道出口处；
所述的膨胀罐压力传感器(12)安装在膨胀罐(13)上，回液温度传感器(20)安装在回液管道入口处。
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|---|---|---|---|---|
| CN117470464A (zh) * | 2023-11-20 | 2024-01-30 | 江苏东方瑞吉能源装备有限公司 | 一种压力容器热氦检漏装置及其检漏方法 |
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2022
- 2022-05-07 CN CN202210495020.5A patent/CN114791232A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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