CN115608347A - 一种蒸汽节能加热器和除湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蒸汽节能加热器和除湿系统，包括第一加热部，与所述第一加热部通过连通管路连接的第二加热部，所述第一加热部为热水换热器，所述第二加热部为蒸汽换热器，加热管路，所述加热管路依次与所述第一加热部、所述第二加热部连通，待加热物料从所述加热管路输入端进入，流经所述第一加热部、所述第二加热部后，从所述加热管路输出端流出。通过对蒸汽换热器的冷凝水回收再利用，设置一次加热、二次加热，减少了蒸汽的消耗，提高了能源的利用率，缩短了加热时间，提高了蒸汽节能加热器加热效率，优化了结构外形尺寸，减少了对安装空间的限制，适用场景广泛，减少了冷凝水对设备的损害。
Description
技术领域
本发明主要涉及能源节约利用技术领域，尤其涉及一种蒸汽节能加热器和除湿系统。
背景技术
随着能源问题的日益严重，和人们对生活环境的重视，清洁能源以及能源的充分利用尤为重要，蒸汽在作为一种洁净可再生资源，被广泛利用，比如在除湿系统中，往往涉及需要将空气加热，而蒸汽加热已经成为一种趋势。
但是现有的蒸汽加热装置，利用率不高，大量热能直接排放造成浪费，增加了能源成本，蒸汽加热产生的冷凝水也对设备会造成损坏，现有技术中也有一些发明创造以改善蒸汽加热装置，但往往需要一套复杂的系统，复杂系统的运行本身就增加了能源消耗，因此急需一种有效、简单的装置解决这些问题。
发明内容
本发明解决现有技术中蒸汽利用率低，造成能源浪费，蒸汽产生的冷凝水对设备的损害，蒸汽加热效率慢，蒸汽利用系统复杂庞大等问题。
一种蒸汽节能加热器，包括第一加热部，与所述第一加热部通过连通管路连接的第二加热部，所述第一加热部为热水换热器，所述第二加热部为蒸汽换热器，所述蒸汽换热器输入端连接有蒸汽母管，蒸汽通过所述蒸汽母管输入所述蒸汽换热器，所述蒸汽换热器产生的冷凝水通过所述连通管路流入所述热水换热器，所述热水换热器输出端连接有出水管路，所述热水换热器内部的冷凝水通过所述出水管路排出，
还包括加热管路，所述加热管路依次与所述第一加热部、所述第二加热部连通，待加热物料从所述加热管路输入端进入，流经所述第一加热部、所述第二加热部并分别与所述第一加热部和/或所述第二加热部进行换热后，从所述加热管路输出端流出。
优选的，还包括回水水路，所述回水水路一端与所述出水管路连接，另一端与所述连通管路连接，将所述出水管路中的冷凝水重新回流至所述连通管路。
优选的，包含控制装置，所述出水管路还包含液位传感器和电动截止阀，当所述液位传感器检测到所述热水换热器流出的冷凝水达到预设液位时，通过所述控制装置将信号反馈至所述电动截止阀并控制所述电动截止阀开启。
优选的，所述出水管路还包含安全阀，当管路中压力高于安全阀预设值时，安全阀开启进行泄压。
优选的，所述回水水路包含变频泵，所述连通管路包含第二温度计，当所述第二温度计检测到的温度高于预设值时，通过所述控制装置将信号反馈至变频泵并控制变频泵调节回水水路中冷凝水流入所述连通管路的流量。
优选的，所述连通管路包含水箱，所述蒸汽换热器产生的冷凝水通过所述连通管路流入所述水箱，所述连通管路包含变频泵，通过所述变频泵将所述水箱内的冷凝水输入所述热水换热器。
优选的，所述回水水路一端与所述出水管路连接，另一端与所述水箱连接，所述回水水路包含电动调节阀，控制从所述回水水路流入所述水箱的冷凝水流量。
优选的，包含控制装置，所述连通管路包含第二温度计，当所述第二温度计检测到的温度高于预设值时，通过所述控制装置将信号反馈至电动调节阀并控制电动调节阀调节回水水路的流量。
优选的，当所述第二温度计检测到的温度高于预设值时，减少输入所述蒸汽母管的蒸汽量。
优选的，所述出水管路配置第一温度计，当所述第一温度计检测温度高于预设值时，相应的调整所述第二温度计预设值。
优选的，包含
开机模式，此时加热管路仅受第二加热部加热，
运行模式，此时加热管路先经第一加热部一次加热，再经第二加热部二次加热。
优选的，所述蒸汽换热器的换热管采用直管并且竖直布置。
一种除湿系统，包括上述任一项所述的蒸汽节能加热器，所述加热管路输出端连接中温再生转轮的再生区。
本发明的有益效果：通过对蒸汽的再利用，提高了能源的利用率，减少了浪费，采用二次加热的方式提高了蒸汽加热设备的工作效率，缩短了加热时间，减少了冷凝水对设备造成的损害，本装置结构紧凑减少了空间占有，提高了在各种环境下的适用性，本装置高度集成模块化，适配不同类型装置，安装方便。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的蒸汽节能加热器的示意图；
图2为本发明的第二实施例的蒸汽节能加热器的示意图；
图3为本发明的第三实施例的蒸汽节能加热器的示意图；
图4为本发明实施例的蒸汽换热器换热管示意图；
图5为本发明的一种除湿系统的示意图。
图中，
1、蒸汽节能加热器；2、第一加热部；3、第二加热部；4、连通管路；5、加热管路；6、蒸汽母管；7、出水管路；8、液位传感器；9、电动截止阀；10、安全阀；11、回水水路；12、第二温度计；13、变频泵；14、第一温度计；15、电动调节阀；16、水箱；17、吸附区；18、再生区。
具体实施方式
下面结合附图对本实用进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
图1是本发明的第一实施例的蒸汽节能加热器1的示意图，在本实施例中，蒸汽节能加热器1包含第一加热部2，与所述第一加热部2通过连通管路4连接的第二加热部3，所述第一加热部2为热水换热器，所述第二加热部3为蒸汽换热器，所述蒸汽换热器输入端连接有蒸汽母管6，蒸汽通过蒸汽母管6输入蒸汽换热器，所述蒸汽换热器产生的冷凝水通过连通管路4流入所述热水换热器，热水换热器的输出端连接有出水管路7，用于排出热水换热器内部的冷凝水。蒸汽节能加热器1还包含加热管路5，所述加热管路5依次与第一加热部2和第二加热部3连通，待加热物料先流入第一加热部2，再从第一加热部2流出，流入第二加热部3，当从第二加热部3流出时，待加热物料已经被加热成预设温度。
优化的，出水管路7中包含液位传感器8和电动截止阀9，液位传感器8用于检测出水管路7中液位，电动截止阀9用于控制出水管路7的开启和关闭，当液位传感器8检测到出水管路7中的液位达到预设值时，通过控制装置输出反馈信号并控制电动截止阀9开启。当热水换热器中的冷凝水不足时，电动截止阀9处于关闭状态，随着蒸汽换热器不断向热水换热器输入冷凝水，热水换热器中的冷凝水不断积蓄，经液位传感器8检测出水管路7中的液位达到预设值时，电动截止阀9开启，以排出热水换热器中的冷凝水。过程中，蒸汽节能加热器1的各管路中压力不断变化，为了保证装置安全，还可以配置安全阀10，在整个过程中当压力过高(高于0.6Mpa)时，用于泄压维护装置安全。
本发明提供的蒸汽节能加热器1对蒸汽再循环利用，有效的节约了能耗，减少污染；结构简单，集成度高，大大减少了装置外形尺寸，减少了安装空间的限制，小空间也能安装，提高了适用场景。
图2是本发明的第二实施例的蒸汽节能加热器1的示意图，为了进一步提高蒸汽节能加热器1运行的稳定性，加热温度的精准性和可控性，在第一实施例的基础上优化，增加回水水路11，通过回水水路11，将热水换热器排出的冷凝水重新输入连通管路4中，使得冷凝水得以循环利用。在连通管路4上设置第二温度计12，并预设需要的温度值，在回水水路11上设置变频泵13，通过温度的变化控制变频泵13的工作频率，用来调节回水水路11中的冷凝水流量。
冷凝水从蒸汽换热器中流出时温度最高，经过管路循环后温度降低，所以回水水路11中冷凝水温度低于连通管路4中的冷凝水温度，当第二温度计12检测连通管路4中温度高于预设值时，将信号反馈给变频泵13，将从热水加热器排出的温度较低的冷凝水通过回水水路11重新流入连通管路4，用以降低连通管路4中的温度，可以将冷凝水从连通管路4流经热水换热器，再从回水水路11流回连通管路4称为局部小循环，这样的设置保证输入热水加热器的冷凝水温度的稳定性，从而提高热水加热器加热温度的稳定性和可控性，进而调节输入蒸汽母管6的蒸汽量，减少蒸汽的用量，减少了能源的消耗，局部小循环的稳定也提高了整体循环的稳定性，减少了冷凝水对设备的损害。
优化的，在出水管路7设置第一温度计14，用以检测排出的冷凝水的温度，当排出温度高于预设值时，相应的调整第二温度计12预设温度，调整局部小循环，进而降低输入蒸汽母管6的蒸汽量，减少蒸汽的用量，减少了能源的消耗，使得出水管路7排出的温度趋近加热管路5输入端的温度，如果加热管路5输入温度是环境温度，而蒸汽节能加热器1排出的温度趋近环境温度，最大化的减少了对环境的损害，最小化的减少了对能源的浪费。
图3是本发明的第三实施例的蒸汽节能加热器1的示意图，提高水路系统的稳定性是提高本发明提供的蒸汽节能加热器1稳定性的关键，在本实施例中，连通管路4上配置有水箱16，从蒸汽换热器流出的冷凝水先流入水箱16，再通过变频泵13将水箱16内的冷凝水输入热水换热器，热水换热器内的冷凝水通过出水管路7排出；为了进一步利用出水管路7内的冷凝水，设置回水水路11，其一端连接出水管路，另一端连接水箱16，回水水路11包含电动调节阀15用于将出水管路7中的冷凝水重新输入水箱16；连通管路4还设置有第二温度计12用于检测管路中的水温，当检测的水温高于预设值时，将信号反馈至电动调节阀15，调整回水水路11流入水箱16的冷凝水流量，蒸汽换热器流入水箱16的冷凝水温度高于回水水路11流入水箱16的冷凝水温度，蒸汽换热器流入水箱的冷凝水与回水水路11回收的冷凝水在水箱16中混合，随着电动调节阀15对回水水路11流入水箱16的冷凝水流量的调节，以保证水箱16流出的冷凝水温度始终满足第二温度计12的预设值。
优化的，在出水管路7设置第一温度计14，用以检测排出的冷凝水的温度，当排出温度高于预设值时，相应的调整第二温度计12预设温度，调整局部小循环，进而降低输入蒸汽母管6的蒸汽量，减少蒸汽的用量，减少了能源的消耗，使得出水管路7排出的温度趋近加热管路5输入端的温度，如果加热管路5输入温度是环境温度，而蒸汽节能加热器1排出的温度趋近环境温度，最大化的减少了对环境的损害，最小化的减少了对能源的浪费。
本实施例通过在连通管路4设置水箱16，结合电动调节阀15、第二温度计12、变频泵13对水路的调节控制，稳定水流，减少水流振动，能存储并连续有效的排除系统内存在的气体，减少了水路中水锤效应对设备的损伤，增大了蒸汽节能加热器1汇总运行的稳定性，能有效解决蒸汽节能加热器1的负荷波动，从而达到延长设备寿命、节能省电。
本发明提供的蒸汽节能加热器1工作原理，以待加热物料为空气举例，工作时分为开机阶段和运行阶段。
开机阶段，低温空气通过加热管路5进入装置，依次经过第一加热部2和第二加热部3，具体是依次经过热水换热器和蒸汽换热器，外部设备提供的蒸汽通过蒸汽母管6进入装置，即进入蒸汽换热器，刚开机阶段，装置中还没有冷凝水，热水加热器需要慢慢蓄积蒸汽换热器产生的冷凝水，此时液位传感器8检测不到液位，电动截止阀9处于关闭状态。低温空气穿过热水换热器，此时热水换热器没有加热效果，低温空气通过蒸汽换热器和蒸汽换热，随着换热的不断进行，蒸汽换热器产生大量蒸汽冷凝成水，冷凝水沿着连通管路4进入热水换热器，当冷凝水充满换热器后沿着热水换热器出口流入出水管路7，当液位传感器8检测到预设液位时，反馈信号控制电动截止阀9开启，冷凝水沿着出水管路7排出。在整个过程中当压力过高(高于0.6Mpa)时，安全阀10开启进行泄压保证系统安全。
运行阶段，此时热水换热器已经可以正常运行，上述局部小循环也参与运行，热水加热器流出的冷凝水通过回水水路11重新流入连通管路4，通过控制第二温度计12的预设温度来控制变频泵13工作频率，调节回水水路11中冷凝水流量，系统得以正常稳定运行。
本发明提供的蒸汽节能加热器1，将待加热空气先经过热水换热器进行第一段加热，再经过蒸汽换热器进行第二段加热，采用二次加热对待加热空气进行预加热，缩短了加热时间，保证了加热温度的稳定性和可控性，从而保证了最终输出温度的稳定性，提高了蒸汽节能加热器1工作效率；且第一段加热的热能来自于对蒸汽换热器外溢的热能的回收再利用，不需要额外提供热能，有效的提高了能源的利用率，减少了能源的消耗和浪费。
图4是本发明中蒸汽换热器换热管示意图，蒸汽节能加热器1在运行的各个阶段，内部管路由于流体的流动或停止，不可避免的会产生不同程度的水锤问题，影响设备的正常工作和使用寿命，因此本发明的蒸汽节能加热器1采用特定的蒸汽换热器，其内部的换热管采用直管并且竖直布局，相比于现有技术中的换热管横着布局，换热管连接中带有弯管的蒸汽换热器，有效的解决了管路中的水锤问题，提高了设备的使用寿命。
图5是本发明的一种除湿系统示意图，本发明应用场景广泛，以锂电池行业的实际应用举例，随着新能源及锂电市场快速发展，在锂电的生产过程中需要非常干燥的空气环境，通常-40℃露点甚至更低，为了达到这一露点，就需要借助转轮除湿系统，而目前转轮再生方式都为高温再生(再生温度120-140℃)，随着技术进步，中温再生转轮(再生温度60-90℃)的出现，大大降低了整个系统的再生能耗，现有技术中再生加热能源方式目前更倾向于蒸汽加热，那么具有稳定高效的蒸汽节能加热器1的除湿系统是得以实现中温再生的关键点之一。
本发明提供的除湿系统，包含蒸汽节能加热器1和中温再生转轮，中温再生转轮包含吸附区17和再生区18，吸附区17对需要除湿的空气进行吸附，以使空气得以干燥，随着转轮的转动，吸附区17转移至再生区18，然后用加热后的空气对再生区18进行脱附，实现转轮的循环利用。现有的除湿转轮往往需要配置复杂庞的再生加热系统，所需的安装空间较大，安装麻烦，能耗高，系统之间无法通用切换，利用率低。
本发明提供的蒸汽节能加热器1，核心部件高度精简，仅有蒸汽换热器和热水换热器，管路布局简化，大大减小了产品外形尺寸；预留了少数连接端口，可以方便接入需要除湿的系统，加热管路5预留的输入端口与系统的送风端口对接，用于输入待加热的空气，加热管路5预留的输出端口与转轮再生区18对接，用于将加热好的空气输送至再生区18进行再生；蒸汽母管6预留的输入端与系统的蒸汽设备对接，用于将蒸汽输入蒸汽换热器；出水管路7预留的输出端用于排出热水换热器多余的冷凝水。
以中温再生转轮的再生温度为90℃为例，将第二温度计12预设为75℃，则空气经过第一加热部2时，被预加热为75℃，再经过第二加热部3，被加热为90℃，以满足中温再生转轮的再生需求，还可以将第一温度计14预设温度设置为与加热管路5输入端温度一致，如输入端是环境温度27℃，则可将第一温度计14预设温度设置为27℃。
当第二温度计12检测温度高于预设的90℃时，将信号反馈至变频泵13，调高回水水路11的流量，以平衡连通管路4中的温度，使热水换热器稳定的保证加热温度为预设的75℃，调整蒸汽母管6输入端蒸汽的输入量，以节约能源。
当第一温度计14检测温度高于预设的27℃，相应的降低第二温度计12的预设值，调整蒸汽母管6输入端蒸汽的输入量，以节约能源。
本发明提供的包含蒸汽节能加热器1的除湿系统，经过巧妙的布局，最大化的简化了结构，减少了部件之间复杂的管路布局，使得蒸汽节能加热器1高度集成化、模块化，减小了产品外形尺寸，减少了安装空间的限制，小空间也能安装，提高了适用场景；模块化可以适配不同种类空气处理系统，为系统提供加热功能；安装方便，仅需将预留的少数连接端口与需要加热的系统连接，就能实现即装即用。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (13)
1.一种蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：包括第一加热部(2)，与所述第一加热部(2)通过连通管路(4)连接的第二加热部(3)，所述第一加热部(2)为热水换热器，所述第二加热部(3)为蒸汽换热器，
所述蒸汽换热器输入端连接有蒸汽母管(6)，蒸汽通过所述蒸汽母管(6)输入所述蒸汽换热器，所述蒸汽换热器产生的冷凝水通过所述连通管路(4)流入所述热水换热器，
所述热水换热器输出端连接有出水管路(7)，所述热水换热器内部的冷凝水通过所述出水管路(7)排出，
还包括加热管路(5)，所述加热管路(5)依次与所述第一加热部(2)、所述第二加热部(3)连通，待加热物料从所述加热管路(5)输入端进入，流经所述第一加热部(2)、所述第二加热部(3)并分别与所述第一加热部(2)和/或所述第二加热部(3)进行换热后，从所述加热管路(5)输出端流出。
2.根据权利要求1所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：还包括回水水路(11)，所述回水水路(11)一端与所述出水管路(7)连接，另一端与所述连通管路(4)连接，将所述出水管路(7)中的冷凝水重新回流至所述连通管路(4)。
3.根据权利要求2所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：包含控制装置，所述出水管路(7)还包含液位传感器(8)和电动截止阀(9)，当所述液位传感器(8)检测到所述热水换热器流出的冷凝水达到预设液位时，通过所述控制装置将信号反馈至所述电动截止阀(9)并控制所述电动截止阀(9)开启。
4.根据权利要求3所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述出水管路(7)还包含安全阀(10)，当管路中压力高于安全阀(10)预设值时，安全阀(10)开启进行泄压。
5.根据权利要求4所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述回水水路(11)包含变频泵(13)，所述连通管路(4)包含第二温度计(12)，当所述第二温度计(12)检测到的温度高于预设值时，通过所述控制装置将信号反馈至变频泵(13)并控制变频泵(13)调节回水水路(11)中冷凝水流入所述连通管路(4)的流量。
6.根据权利要求2所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述连通管路(4)包含水箱(16)，所述蒸汽换热器产生的冷凝水通过所述连通管路(4)流入所述水箱(16)，所述连通管路(4)包含变频泵(13)，通过所述变频泵(13)将所述水箱(16)内的冷凝水输入所述热水换热器。
7.根据权利要求6所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述回水水路(11)一端与所述出水管路(7)连接，另一端与所述水箱(16)连接，所述回水水路(11)包含电动调节阀(15)，控制从所述回水水路(11)流入所述水箱(16)的冷凝水流量。
8.根据权利要求7所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：包含控制装置，所述连通管路(4)包含第二温度计(12)，当所述第二温度计(12)检测到的温度高于预设值时，通过所述控制装置将信号反馈至电动调节阀(15)并控制电动调节阀(15)调节回水水路(11)的流量。
9.根据权利要求5或8任一项所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：当所述第二温度计(12)检测到的温度高于预设值时，减少输入所述蒸汽母管(6)的蒸汽量。
10.根据权利要求9所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述出水管路(7)配置第一温度计(14)，当所述第一温度计(14)检测温度高于预设值时，相应的调整所述第二温度计(12)预设值。
11.根据权利要求1所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：包含开机模式，此时加热管路(5)仅受第二加热部(3)加热，
运行模式，此时加热管路(5)先经第一加热部(2)一次加热，再经第二加热部(3)二次加热。
12.根据权利要求1所述的蒸汽节能加热器(1)，其特征在于：所述蒸汽换热器的换热管采用直管并且竖直布置。
13.一种除湿系统，其特征在于：包括中温再生转轮和如权利要求1至9任一项所述的蒸汽节能加热器(1)，所述加热管路(5)输出端连接中温再生转轮的再生区(16)。
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