CN116576711A - 一种阀前疏水余热利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阀前疏水余热利用系统及方法，包括隔断阀、液位监测装置、自平衡调控阀、出水阀、换热装置、回水阀、排水阀、直排阀、背压调节阀、温力表、放空阀、排污阀、进水母管、出水管、回水管、排水管、放空管、排污管等装置。本发明采用蒸汽使用设备疏水排放前的高温高压热水对低温物料进行加热，释放其中的热能，同时阻止蒸汽进入其中，充分利用在原系统设备中无法使用的高温高压热水的热量对低温物料进行预热，提高综合能源利用效率，从而实现系统综合能耗降低，能源节约。该方法及装置可直接利用阀前疏水进行热交换，获得热量的同时，减少一般余热利用系统的换热或闪蒸设备投入，以及热能在多套设备之间的损耗，提高热能利用效率。
Description
技术领域
本发明属于热能综合利用技术领域，具体涉及一种阀前疏水余热利用系统及方法。
背景技术
随着社会的不断发展，人口和工业生产都在不断增长，并且伴随着节能降耗要求的不断提高，对于资源的回收利用研究力度也在加大。在污泥处理处置领域，对污泥的干化过程目前主要热源还是以蒸汽为主，主要其来源广、安全、使用后可作为低温资源使用等特点。但是目前污泥干化的蒸汽热源在使用后直接通过常规疏水阀组进行疏水排放，在疏水阀组阀前的和蒸汽接近等温等压的高品质疏水没有被利用，而是转化为低温热水和低温蒸汽。在当今双碳政策的指导下如果提高能源的利用效率，节能减排也是十分必要的，如何节约能源，提高能源利用效率，也是未来节能减排的研究方向。
发明内容
发明目的：本发明目的：针对疏水阀组前汽水介质无法在疏水阀前直接利用的系统问题，提出了一种阀前疏水余热利用系统及方法。
技术方案：一种阀前疏水余热利用系统，包括依次串联的进水隔断阀、进水母管、自平衡调控阀、出水阀、出水管、换热装置、回流管、回流阀、排水母管、排水隔断阀；
所述进水隔断阀的一端还连接于原有疏水系统的进水端，所述排水隔断阀的一端还连接于原有疏水系统的出水端；
所述自平衡调控阀包括下部进水口、下部出水口、下部壳体、上部进水口、上部壳体、上部出水口、阀内隔板、阀芯、阀杆、阀球、上盖；
所述下部进水口、下部出水口分别设于所述下部壳体的两侧，所述上部进水口、上部出水口分别设于所述上部壳体的两侧；
所述下部壳体内设置阀球，所述阀球的上方、所述自平衡调控阀内设有阀杆，所述阀杆的另一端依次贯穿所述下部壳体的顶部和所述上部壳体的底部，所述阀杆的上方、所述上部壳体内设置阀内隔板，所述阀内隔板的上方、所述上部壳体连接有上盖，所述上盖设有平衡调节孔，所述阀杆滑动连接于阀芯，所述阀芯设于所述上部壳体内部，所述阀芯的一侧连接上部出水口。
优选的，所述换热装置的上方设置排空阀，下方设置排污阀，所述换热装置的内部置有换热物料，且换热物料与进入换热装置的疏水的流动方向相反。
优选的，所述回流管一端设置直排管，所述直排管的另一端连接于所述排水隔断阀的一侧、所述原有疏水系统的出水端上，所述直排管上设有直排阀，所述直排阀与所述回流阀并联。
优选的，所述自平衡调控阀与进水母管之间设置有背压管，背压管上安装背压调节阀。
优选的，所述进水母管连接所述下部进水口，所述下部出水口连接所述出水管，所述出水管的另一端连接换热装置的进水端，所述换热装置的出水端连接回流管，所述回流管连接上部进水口，所述上部出水口连接排水母管，排水母管通过排水隔断阀与原有疏水系统隔断。
优选的，在下部壳体上设置有液位计接口，所述液位计接口安装液位显示仪。
优选的，所述出水管设置有温度检测仪表出水温度显示仪，所述回流管设置有回水温度显示仪，用以观察疏水余热利用效果。
优选的，所述下部进水口和所述下部出水口之间设有连通管，所述连通管上设置有疏水平衡孔，所述阀杆为中空结构，且在所述阀杆上设置有阀杆上平衡孔、阀杆中平衡孔、阀杆下平衡孔，所述阀杆中平衡孔接触连接于所述阀芯。
优选的，所述进水隔断阀、回流阀、背压调节阀、液位显示仪均通信连接于远程操控系统。
一种阀前疏水余热利用方法，包括以下步骤：
S1）：依次串接进水隔断阀、进水母管、自平衡调控阀、出水阀、出水管、换热装置、回流管、回流阀、排水母管、排水隔断阀；
在换热装置的上方设置排空阀，下方设置排污阀；
在回流管一端设置直排管，直排管上设有直排阀，直排阀与回流阀并联；
在自平衡调控阀与进水母管之间设置背压管，背压管上安装背压调节阀；
在下部壳体上设置有液位计接口，液位计接口安装液位显示仪；
在出水管设置温度检测仪表出水温度显示仪，在回流管设置有回水温度显示仪；
S2）：打开进水隔断阀和排水隔断阀，蒸汽利用设备使用之后的疏水排放至进水隔断阀；
S3）：疏水依次经过进水母管、自平衡调控阀、出水阀、出水管、换热装置、回流管、回流阀、排水母管、排水隔断阀，最后排放出去。
有益效果：本发明通过自平衡调控阀控制水汽分离，实现充分利用高温高压疏水进行余热利用，不使用蒸汽汽化潜热，同时自动调节匹配蒸汽使用系统产生疏水量，保证了系统的连续自动匹配，通过管道系统设计形成虹吸效应，能够有效保证系统水流稳定连续，同时通过高温疏水换热装置进行物料预热，从而实现疏水余热利用的效果，而且系统简单，整体提高原有蒸汽疏水系统的热能利用效率。
附图说明
图1为一种阀前疏水余热利用系统及方法流程示意图。
图1中，进水隔断阀（1）、进水母管（2）、自平衡调控阀（3）、出水阀（4）、出水管（5）、换热装置（6）、排污阀（7）、排空阀（8）、回流管（9）、回流阀（10）、直排阀（11）、直排管（12）、排水母管（13）、排水隔断阀（14）、背压调节阀（15）、背压管（16）、液位显示仪（17）、出水温度显示仪（18）、回水温度显示仪（19）。
图2为自平衡调控阀结构示意图。
图2中，下部进水口（3-1）、下部出水口（3-2）、下部壳体（3-3）、上部进水口（3-4）、上部壳体（3-5）、上部出水口（3-6）、阀内隔板（3-7）、阀芯（3-8）、阀杆（3-9）、阀球（3-10）、上盖（3-11）、液位计接口（3-12）、疏水平衡孔（3-13）、阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆中平衡孔（3-15）、阀杆下平衡孔（3-16）、平衡调节孔（3-17）。
实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
本发明提供一种阀前疏水余热利用系统及方法，包括进水隔断阀（1）、进水母管（2）、自平衡调控阀（3）、出水阀（4）、出水管（5）、换热装置（6）、排污阀（7）、排空阀（8）、回流管（9）、回流阀（10）、直排阀（11）、直排管（12）、排水母管（13）、排水隔断阀（14）、背压调节阀（15）、背压管（16）、液位显示仪（17）、出水温度显示仪（18）、回水温度显示仪（19）。
其中，自平衡调控阀（3）包括下部进水口（3-1）、下部出水口（3-2）、下部壳体（3-3）、上部进水口（3-4）、上部壳体（3-5）、上部出水口（3-6）、阀内隔板（3-7）、阀芯（3-8）、阀杆（3-9）、阀球（3-10）、上盖（3-11）、液位计接口（3-12）、疏水平衡孔（3-13）、阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆中平衡孔（3-15）、阀杆下平衡孔（3-16）、平衡调节孔（3-17）。
本发明提供的阀前疏水余热利用系统和原有疏水系统（图1中虚线框处）形成互备功能：进水隔断阀（1）、排水隔断阀（14）分别设置于进水母管（2）和排水母管（13）上，用于将阀前疏水余热利用系统与原有疏水系统进行隔断，在本阀前疏水余热利用系统正常投入使用时高温高压疏水通过管道进入本系统进行连续稳定的余热利用，即将原有疏水系统两端的阀门关闭，进水隔断阀（1）、排水隔断阀（14）开启，高温高压疏水只能通过进水隔断阀（1）进入进水母管（2），并从原有疏水系统的出水端排出，在不利用余热回收时，原有疏水系统可以正常运行，不受阀前疏水余热利用装置影响，即将原有疏水系统两端的阀门开启，关闭进水隔断阀（1）、排水隔断阀（14）。
当高温高压疏水通过进水隔断阀（1）由进水母管（2）进入阀前疏水余热利用系统，进水母管（2）连接自平衡调控阀（3）的下部进水口（3-1），自平衡调控阀（3）的下部出水口（3-2）与出水管（5）连接，自平衡调控阀（3）用于对进水母管（2）中的高温高压疏水进行汽水分离：
高温高压疏水通过下部进水口（3-1），由于下部进水口（3-1）和下部出水口（3-2）之间设有连通管，同时连通管上设置疏水平衡孔（3-13），这样，高温高压疏水会通过疏水平衡孔（3-13）流入自平衡调控阀（3）内部，使得阀球（3-10）和连接在阀球（3-10）上的阀杆（3-9）上移，阀杆（3-9）上开设有三个孔，阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆中平衡孔（3-15）、阀杆下平衡孔（3-16），同时阀杆（3-9）本身为中空设置，当阀杆（3-9）上移时，阀杆中平衡孔（3-15）和阀芯（3-8）连通，这样上部进水口（3-4）进来的疏水就可以通过阀杆中平衡孔（3-15）和阀芯（3-8）流到上部出水口（3-6）并排出，而阀杆下平衡孔（3-16）和下部壳体（3-3）顶部接触被密封住，蒸汽留在下部壳体（3-3）内部，实现汽水分离；当阀球（3-10）下沉时，蒸汽通过阀杆下平衡孔（3-16）经过阀杆（3-9）、穿过阀内隔板（3-7）流至平衡调节孔（3-17）。
高温高压疏水进入出水管（5），出水管（5）的另一端连接换热装置（6）的进水端，换热装置（6）的出水端连接回流管（9），换热装置（6）利用高温高压疏水与物料进行换热，换热后的低温疏水进入回流管（9），疏水由回流管（9）进入自平衡调控阀（3）的上部进水口（3-4），自平衡调控阀（3）的上部出水口（3-6）连接排水母管（13），排水母管（13）通过排水隔断阀（14）与原有疏水系统隔断。
换热后的低温疏水进入回流管（9）通过回流阀（10），回流管（9）的另一端连接自平衡调控阀（3）的上部进水口（3-4），自平衡调控阀（3）的上部出水口（3-6）连接排水母管（13），排水母管（13）通过排水隔断阀（14）与原有疏水系统隔断。通过自平衡调控阀（3）上部进出水进行自动调节流通量，匹配系统疏水排量；换热装置（6）进行所含热能二次利用，增加疏水热能利用效率，有效节约了新鲜热能使用。
其中，疏水由疏水平衡孔（3-13）进入下部壳体（3-3），下部壳体内阀球（3-10）在浮力作用下上浮，阀球（3-10）通过上下浮动带动阀杆（3-9）进行上下运动，通过对进水隔断阀（1）和背压调节阀（15）的调节，使得系统形成虹吸效应，能够自动保证系统在投入使用后保持虹吸效应，通过汽水调控阀匹配疏水产生系统的波动性运行。
自平衡调控阀（3）与进水母管（2）之间设置有背压管（16），背压管（16）上安装背压调节阀（15），自平衡调控阀（3）下部进水口（3-1）和下部出水口（3-2）之间连通管上设置有疏水平衡孔（3-13），疏水通过该孔在下壳体内部达到一定液位高度，阀杆（3-9）为中空结构，且在阀杆（3-9）上设置有阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆下平衡孔（3-15），阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆下平衡孔（3-15）与阀芯（3-8）之间配合，与上盖（3-11）连接的背压管（16）、背压调节阀（15）之间，形成压力平衡，用于调整自平衡调控阀阀内压力，通过压差变化调整排水速度。
如果进入的疏水中蒸汽含量过多，则蒸汽首先由疏水平衡孔（3-13）进入下部壳体（3-3），阀球（3-10）失去浮力，阀球（3-10）下沉，阀杆下平衡孔（3-16）位于下部壳体（3-3）内，蒸汽由此进入中空阀杆（3-9），但阀杆中平衡孔（3-15）与阀芯（3-8）之间不能形成流通，此时系统装置需进行手动调节，直至阀杆中平衡孔（3-15）与阀芯（3-8）上的出水孔完全吻合，才可实现系统装置自平衡运行。
出水管（5）另一端连接换热装置（6）的进水端，换热装置（6）的出水端连接回流管（9），换热装置（6）利用分离出的高温高压疏水其内部折留运行，进行热量充分释放，并与物料进行换热，对物料进行预热，换热装置（6）的内部疏水与被换热物料成逆流流动。
换热装置（6）进料端设置排空阀（8）及管路，出料端设置排污阀（7）及管路。通过排空阀（8）及管路对初次启动系统内空气进行排尽，能够有效的保证系统内部无空气，并且没有多余气体存在于管道中，从而不会导致管道因为长时间使用形成气阻，尽而破坏虹吸系统，破坏整个余热利用系统的连续稳定运行，确保系统可以连续稳定运行。排污阀（7）及管道通过定期排放检查系统运行是否有杂质杂物进入系统，疏水系统是否干净，在长时间停机时可以通过排污阀（7）对系统进行放空处理。
自平衡调控阀（3）在下部壳体（3-3）上设置有液位计接口（3-12），用于安装液位显示仪（17），用于监控余热利用系统内自平衡调控阀（3）液位情况和排水情况，通过液位的监控可以有效判断系统疏水利用情况，保证余热利用装置运行良好。
疏水的出水管（5）和回流管（9）分别设置有温度检测仪表出水温度显示仪（18）、回水温度显示仪（19），用以观察疏水余热利用效果。
进水隔断阀（1）、回流阀（10）、背压调节阀（15）、液位显示仪（17）设置为自动化设备，从而可实现系统内部根据疏水情况自动运行也可实现远程自动化监控和运行调控。
本发明回流管（9）设置直排管（12），直排管（12）上设有直排阀（11），与回流阀（10）并联。用于在特殊情况下将疏水回流管中的低温疏水直接排放进入系统排水母管（13），而不经过自平衡调控阀（3），系统可正常运行，但无法替代自平衡调控阀（3）的自动调整排水功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，包括依次串联的进水隔断阀（1）、进水母管（2）、自平衡调控阀（3）、出水阀（4）、出水管（5）、换热装置（6）、回流管（9）、回流阀（10）、排水母管（13）、排水隔断阀（14）；
所述进水隔断阀（1）的一端还连接于原有疏水系统的进水端，所述排水隔断阀（14）的一端还连接于原有疏水系统的出水端；
所述自平衡调控阀（3）包括下部进水口（3-1）、下部出水口（3-2）、下部壳体（3-3）、上部进水口（3-4）、上部壳体（3-5）、上部出水口（3-6）、阀内隔板（3-7）、阀芯（3-8）、阀杆（3-9）、阀球（3-10）、上盖（3-11）；
所述下部进水口（3-1）、下部出水口（3-2）分别设于所述下部壳体（3-3）的两侧，所述上部进水口（3-4）、上部出水口（3-6）分别设于所述上部壳体（3-5）的两侧；
所述下部壳体（3-3）内设置阀球（3-10），所述阀球（3-10）的上方、所述自平衡调控阀（3）内设有阀杆（3-9），所述阀杆（3-9）的另一端依次贯穿所述下部壳体（3-3）的顶部和所述上部壳体（3-5）的底部，所述阀杆（3-9）的上方、所述上部壳体（3-5）内设置阀内隔板（3-7），所述阀内隔板（3-7）的上方、所述上部壳体（3-5）连接有上盖（3-11），所述上盖（3-11）设有平衡调节孔（3-17），所述阀杆（3-9）滑动连接于阀芯（3-8），所述阀芯（3-8）设于所述上部壳体（3-5）内部，所述阀芯（3-8）的一侧连接上部出水口（3-6）。
2.如权利要求1所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述换热装置（6）的上方设置排空阀（8），下方设置排污阀（7），所述换热装置（6）的内部置有换热物料，且换热物料与进入换热装置（6）的疏水的流动方向相反。
3.如权利要求1所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述回流管（9）一端设置直排管（12），所述直排管（12）的另一端连接于所述排水隔断阀（14）的一侧、所述原有疏水系统的出水端上，所述直排管（12）上设有直排阀（11），所述直排阀（11）与所述回流阀（10）并联。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述自平衡调控阀（3）与进水母管（2）之间设置有背压管（16），背压管（16）上安装背压调节阀（15）。
5.如权利要求2所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述进水母管（2）连接所述下部进水口（3-1），所述下部出水口（3-2）连接所述出水管（5），所述出水管（5）的另一端连接换热装置（6）的进水端，所述换热装置（6）的出水端连接回流管（9），所述回流管（9）连接上部进水口（3-4），所述上部出水口（3-6）连接排水母管（13），排水母管（13）通过排水隔断阀（14）与原有疏水系统隔断。
6.如权利要求4所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，在下部壳体（3-3）上设置有液位计接口（3-12），所述液位计接口（3-12）安装液位显示仪（17）。
7.如权利要求1所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述出水管（5）设置有温度检测仪表出水温度显示仪（18），所述回流管（9）设置有回水温度显示仪（19），用以观察疏水余热利用效果。
8.如权利要求2所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述下部进水口（3-1）和所述下部出水口（3-2）之间设有连通管，所述连通管上设置有疏水平衡孔（3-13），所述阀杆（3-9）为中空结构，且在所述阀杆（3-9）上设置有阀杆上平衡孔（3-14）、阀杆中平衡孔（3-15）、阀杆下平衡孔（3-16），所述阀杆中平衡孔（3-15）接触连接于所述阀芯（3-8）。
9.如权利要求6所述的一种阀前疏水余热利用系统，其特征在于，所述进水隔断阀（1）、回流阀（10）、背压调节阀（15）、液位显示仪（17）均通信连接于远程操控系统。
10.一种阀前疏水余热利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1）依次串接进水隔断阀（1）、进水母管（2）、自平衡调控阀（3）、出水阀（4）、出水管（5）、换热装置（6）、回流管（9）、回流阀（10）、排水母管（13）、排水隔断阀（14）；
在换热装置（6）的上方设置排空阀（8），下方设置排污阀（7）；
在回流管（9）一端设置直排管（12），直排管（12）上设有直排阀（11），直排阀（11）与回流阀（10）并联；
在自平衡调控阀（3）与进水母管（2）之间设置背压管（16），背压管（16）上安装背压调节阀（15）；
在下部壳体（3-3）上设置有液位计接口（3-12），液位计接口（3-12）安装液位显示仪（17）；
在出水管（5）设置温度检测仪表出水温度显示仪（18），在回流管（9）设置有回水温度显示仪（19）；
S2）打开进水隔断阀（1）和排水隔断阀（14），蒸汽利用设备使用之后的疏水排放至进水隔断阀（1）；
S2）疏水依次经过进水母管（2）、自平衡调控阀（3）、出水阀（4）、出水管（5）、换热装置（6）、回流管（9）、回流阀（10）、排水母管（13）、排水隔断阀（14），最后排放出去。
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| CN117108539B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-02 | 江苏江杭石化工程有限公司 | 一种自主保护型mvr蒸发平衡系统 |
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