專利名稱：一種帶微過熱的變壓蓄熱器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬機(jī)械工程類技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及蒸汽源為間斷發(fā)生的場所，例如煉鋼轉(zhuǎn)爐的余熱鍋爐蒸汽的發(fā)生是間斷的，一種用于將間斷蒸汽熱源變成連續(xù)蒸汽熱源，且連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽帶有10℃～20℃的過熱度的變壓蒸汽蓄熱器。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐煙道式余熱鍋爐，把高溫轉(zhuǎn)爐煙氣中的熱量回收變成余熱鍋爐汽包中的飽和蒸汽。由于煉鋼的生產(chǎn)是周期性操作，熱源是間斷產(chǎn)熱，因此，只有通過變壓蓄熱器裝置才能把間斷熱源變成連續(xù)熱源，加以利用。一旦在煉鋼廠有二臺以上的轉(zhuǎn)爐或AOD爐的余熱鍋爐時，蒸汽源基本上可以說是連續(xù)的，但由于吹氧過程是間斷的，因此蒸汽的壓力波動和流量波動均較大，直接供用戶使用仍存在穩(wěn)定性差的問題，在此系統(tǒng)中仍然需要通過變壓蓄熱器裝置將余熱鍋爐輸出的蒸汽變成連續(xù)穩(wěn)定的蒸汽。
現(xiàn)有的變壓式蓄熱器裝置如圖1所示，變壓式蓄熱器裝置的工作原理是它以水為載熱體，從汽包來的高溫高壓飽和蒸汽通過入口管12及入口止回閥5、蒸汽分配總管4、蒸汽分配支管3、蒸汽噴嘴和循環(huán)筒件2噴入蓄熱器1，將熱源高壓蒸汽的熱量蓄存于高壓飽和水中，然后利用飽和水降壓后發(fā)生閃蒸，飽和水成為過熱水，立即沸騰而自蒸發(fā)，產(chǎn)生連續(xù)飽和蒸汽，飽和蒸汽通過一級粗分離裝置6通過低溫低壓飽和蒸汽出口管13輸入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)。
通常熱源工作介質(zhì)為汽水混合物，飽和溫度約為159℃～252℃，壓力常在0.5MPa～4.0MPa，如果回收的蒸汽能夠更好的充分利用，熱源余熱鍋爐汽包的工作壓力必須在1.6MPa～4.0MPa，對應(yīng)的飽和溫度約為204℃～252℃，這樣通過變壓式蓄熱器裝置后的蒸汽基本可保持在0.5MPa～1.5MPa之間運(yùn)行，對應(yīng)的飽和溫度約為159℃～201℃。
在生產(chǎn)實(shí)際中，主要的問題存在于放熱端部分，即出汽端(1)蓄熱汽出口處，汽水分離只設(shè)一級粗分離裝置6；(2)蒸汽出口帶水嚴(yán)重，基本處于濕蒸汽狀態(tài)，給輸入廠區(qū)蒸汽網(wǎng)帶來了極大的困難，不僅輸送距離短而且給熱用戶的有效充分地利用這部分蒸汽受到了極大的限制；(3)出口蒸汽流量控制困難；(4)出口飽和蒸汽處于濕蒸汽狀態(tài)，利用困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的變壓蓄熱器裝置，解決上述存在的問題，在不需要外供熱源的情況下，提供一種蓄熱器的蒸汽出口過熱度達(dá)到10℃～20℃以上，實(shí)現(xiàn)出口蒸汽微過熱的目的，以利于蒸汽的有效利用和并入蒸汽管網(wǎng)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，包括設(shè)置有高溫高壓的蒸汽源入口管道和低溫低壓出口蒸汽管道的蓄熱器，所述蓄熱器內(nèi)安裝的蒸汽噴嘴和循環(huán)筒、一級汽水分離器、蒸汽分配總管以及兩端分別與所述蒸汽噴嘴和循環(huán)筒和所述蒸汽分配總管連接的蒸汽分配支管，其特征在于所述蓄熱器的出口還增設(shè)一個經(jīng)管道相接的集汽包，在所述集汽包內(nèi)管道的出口安裝了二級汽水分離裝置，在所述集汽包的出口設(shè)置了拉伐爾限流噴管。
上述集汽包的出口還設(shè)置有經(jīng)連接管、切換閥組連接的熱管換熱單元A和熱管換熱單元B，且熱管換熱單元A和熱管換熱單元B與所述蓄熱器相接。
具體地說，上述熱管換熱單元A的高溫放熱端與所述蓄熱器相接，并伸至所述蓄熱器的飽和水中；所述熱管換熱單元A和熱管換熱單元B通過連接管、出口止回閥、匯合三通與所述低溫低壓出口蒸汽管道相接。
上述熱管換熱單元A和熱管換熱單元B內(nèi)安裝的換熱管采用熱管式換熱管；所述換熱管的高溫放熱端與低溫吸熱端分別經(jīng)隔板分隔開。
上述熱管換熱單元A和熱管換熱單元B的入口切換閥組的控制由高溫高壓的蒸汽源入口管道上的壓力和流量信號來進(jìn)行切換工作。
上述高溫高壓的蒸汽源入口管道和所述低溫低壓出口蒸汽管道通過所述蓄熱器串聯(lián)連接。
本實(shí)用新型在蓄熱器出口設(shè)置一個集汽包，并在其中裝設(shè)了二級汽水分離裝置，可以進(jìn)一步分離出蒸汽中的水滴，同時在集汽包出口設(shè)置了拉伐爾限流噴管，又由于這個噴嘴的節(jié)流作用，將使殘留在蒸汽中的水滴再次蒸發(fā)，使飽和蒸汽變?yōu)楦娠柡驼羝?，同時在送汽管內(nèi)汽壓急劇下降時，這個限流噴嘴將限止自蓄熱器中流出的蒸汽流量高于某一最高值，以防止蓄熱器內(nèi)急劇蒸發(fā)后蒸汽帶水過多，由于限流噴管與出口閥門共同的節(jié)流和絕熱膨脹作用，致使已為干飽和蒸汽成為具有5℃左右過熱度的輕微過熱蒸汽；本實(shí)用新型在不需要外供熱源的情況下，提供一種蓄熱器的蒸汽出口過熱度達(dá)到10℃～20℃以上，實(shí)現(xiàn)出口蒸汽微過熱的目的，采用了二級過熱裝置來實(shí)現(xiàn)的，第一級過熱是靠飽和蒸汽的節(jié)流和絕熱膨脹來實(shí)現(xiàn)的5℃到10℃過熱的，第二級過熱是靠高溫高壓的飽和蒸汽顯熱或蓄熱器內(nèi)的高壓飽和水的顯熱通過高效的熱管換熱器的換熱來實(shí)現(xiàn)的，最終使出口蒸汽的過熱度達(dá)到10℃～20℃以上，達(dá)到了蒸汽的微過熱，以利于蒸汽的有效利用和并入蒸汽管網(wǎng)。


圖1是現(xiàn)有蓄熱器結(jié)構(gòu)立面圖。
圖2是本實(shí)用新型的蓄熱器結(jié)構(gòu)立面圖。
圖3是本實(shí)用新型的蓄熱器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖4是本實(shí)用新型的蓄熱器結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖中，件1是蓄熱器，件2是蒸汽噴嘴和循環(huán)筒，件3是蒸汽分配支管，件4是蒸汽分配總管，件5為入口止回閥，件6為一級汽水分離裝置，件7為出口止回閥，件8為安全閥，件9為壓力表，件10為人孔，件11為補(bǔ)給水管，件12為高壓飽和蒸汽入口管，件13為出口低溫低壓飽和蒸汽管，件14為二級汽水分離裝置，件15為集汽包，件16為拉伐爾限流噴管，件17為連接管，件18為切換閥，件19為熱管換熱單元A，件20為熱管換熱單元B，件21和件23為熱管式換熱管，件22和件24為隔板，件25和件27為連接管，件26和件28為出口止回閥，件29為匯合三通，件30為入口閥門，件31為進(jìn)入蓄熱器蒸汽入口管。
在圖2中，件11旁的箭頭說明補(bǔ)給水從此處補(bǔ)給；件12上方的箭頭指向是指從汽包來的高溫高壓飽和蒸汽；件13上方的箭頭指向去管網(wǎng)低溫低壓過熱蒸汽。
在圖4中，件12下方的箭頭指向是指從汽包來的高溫高壓飽和蒸汽；件13下方的箭頭指向去管網(wǎng)低溫低壓過熱蒸汽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步描述蓄熱器1安裝壓力表9、補(bǔ)給水管11和人孔10，內(nèi)安裝蒸汽噴嘴和循環(huán)筒2、一級汽水分離裝置6，蒸汽分配支管3兩端分別與蒸汽分配總管4及蒸汽噴嘴和循環(huán)筒2連接，高壓飽和蒸汽入口管12通過入口止回閥5與熱管換熱單元B20連接，集汽包15通過管道30與蓄熱器1相接，安全閥8安裝在集汽包15上，拉伐爾限流噴管16安裝在集汽包15內(nèi)，蓄熱器的二級汽水分離裝置14安裝在集汽包15內(nèi)管道30的出口，集汽包15與切換閥18之間由連接管17連接；熱管換熱單元A 19和B 20與蓄熱器1相連接，熱管式換熱管21、23分別安裝在熱管換熱單元A 19和B 20內(nèi)，通過隔板22、24將高溫放熱端和低溫吸熱端分隔開，通過連接管25、27與出口止回閥27、28相接，通過匯合三通29與蒸汽送出管13相接。
由余熱鍋爐汽包來的高溫高壓飽和蒸汽12，首先通過換熱單元B 20與出口的輕微過熱的蒸汽進(jìn)行換熱后，通過蓄熱器1內(nèi)的蒸汽分配總管4和支管3、蒸汽噴頭以及循環(huán)筒2對蓄熱器1內(nèi)的水進(jìn)行加熱，循環(huán)筒的作用是當(dāng)蒸汽通過噴嘴連續(xù)噴入水中時，使筒內(nèi)的水和汽向上流出筒的上口后擴(kuò)散，這時因筒內(nèi)上部汽水混合流出后局部壓力下降，使筒下口外的水流入筒內(nèi)，如此不斷循環(huán)對流，使容器內(nèi)上下各部位的水溫趨于接近，容器里的壓力漸漸升高，蒸汽在蓄熱器1內(nèi)將水加熱并凝結(jié)成水，使蓄熱器1里水的熱焓值升高到與引入高壓蒸汽壓力相對應(yīng)的飽和水焓值。當(dāng)外界熱用戶用汽時，蓄熱器1上部的壓力開始下降，蒸汽就開始蒸發(fā)，蒸發(fā)的濕飽和蒸汽通過一級汽水分離裝置6、二級汽水分離裝置14后，進(jìn)入集汽包15，然后由設(shè)置在集汽包15內(nèi)的拉伐爾限流噴管16進(jìn)行節(jié)流絕熱膨脹過程使?jié)耧柡驼羝械乃握舭l(fā)，達(dá)到干蒸汽并具有輕微的過熱度(約有5℃以上過熱度)，它還具有當(dāng)出汽管的壓力急劇下降時，限制飽和蒸汽由蓄熱器1中過量的流出，同時防止蓄熱器1強(qiáng)烈蒸發(fā)時發(fā)生汽水共騰，水滴進(jìn)入蒸汽管道13。
為了使出口蒸汽保持較高和穩(wěn)定的過熱度，就必須保證出口有足夠高溫度的蒸汽源對干蒸汽進(jìn)行加熱，在集汽包15出口處設(shè)置了換熱單元A 19和換熱單元B 20，由換熱器入口處的切換閥組來控制被加熱干蒸汽的流向，換熱單元A20是在蓄熱器充汽高溫高壓蒸汽源與蒸汽用戶使用制度不同步時投入使用，即入口高溫高壓蒸汽源停止(如轉(zhuǎn)爐停止吹氧后、轉(zhuǎn)爐座數(shù)少于二座以下時)，而蒸汽用戶仍然在使用蒸汽，為了保證出口蒸汽的過熱度達(dá)到10℃～20℃以上的過熱度，就必須依靠蓄熱器內(nèi)的高溫高壓水的顯熱對被加熱干蒸汽進(jìn)行加熱，其熱管換熱管的高溫端與蓄熱器相通，可保證出口蒸汽有10℃～20℃以上的過熱度。換熱單元B 20是在蓄熱器1充汽高溫高壓蒸汽源與蒸汽用戶使用制度相同時投入使用，另外蒸汽源也必須是連續(xù)的，即有多座(三座及三座以上)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐存在時，蒸汽源基本上可以完全保證為連續(xù)輸出，出口干蒸汽通過換熱單元B 20與入口的高溫高壓的飽和蒸汽進(jìn)行顯熱交換，即熱管換熱管的高溫端與入口蒸汽管相接，放熱端與出口蒸汽管相接，使出口蒸汽的過熱度可以達(dá)到10℃～20℃以上，且溫度穩(wěn)定。
切換閥組18是根據(jù)管道12上的壓力和流量信號來進(jìn)行切換工作的，當(dāng)管道12上的壓力和流量信號減少到一定量時，出口蒸汽由切換閥18從換熱單元B 20的加熱自動切換至由換熱單元A進(jìn)行加熱，使出口蒸汽的過熱度保持在10℃～20℃以上。這時產(chǎn)生的微過熱蒸汽(過熱度10℃～20℃以上)可以直接用于煉鋼廠內(nèi)RH真空脫氣裝置蒸汽噴射泵的使用。
本實(shí)用新型主要適合于轉(zhuǎn)爐煉鋼汽化冷卻裝置和AOD不銹鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置場合，也可以用于有周期性生產(chǎn)余熱蒸汽回收的場合。特別蒸汽源的蒸汽壓力與用汽負(fù)荷的壓力差最好有1.0MPa以上的差值。
本實(shí)用新型可應(yīng)用一座及一座以上煉鋼轉(zhuǎn)爐的場合。蓄熱器1進(jìn)出蒸汽的連接方式為串聯(lián)方式。
權(quán)利要求1.一種帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，包括設(shè)置有高溫高壓的蒸汽源入口管道(12)和低溫低壓出口蒸汽管道(13)的蓄熱器(1)，所述蓄熱器(1)內(nèi)安裝的蒸汽噴嘴和循環(huán)筒(2)、一級汽水分離器(6)、蒸汽分配總管(4)以及兩端分別與所述蒸汽噴嘴和循環(huán)筒(2)和所述蒸汽分配總管(4)連接的蒸汽分配支管(3)，其特征在于所述蓄熱器(1)的出口還增設(shè)一個經(jīng)管道(30)相接的集汽包(15)，在所述集汽包(15)內(nèi)管道(30)的出口安裝了二級汽水分離裝置(14)，在所述集汽包(15)的出口設(shè)置了拉伐爾限流噴管(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，其特征在于所述集汽包(15)的出口還設(shè)置有經(jīng)連接管(17)、切換閥組(18)連接的熱管換熱單元A(19)和熱管換熱單元B(20)，且熱管換熱單元A(19)和熱管換熱單元B(20)與所述蓄熱器(1)相接。
3.如權(quán)利要求2所述的帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，其特征在于所述熱管換熱單元A(19)的高溫放熱端與所述蓄熱器(1)相接，并伸至所述蓄熱器(1)的飽和水中；所述熱管換熱單元A(19)和熱管換熱單元B(20)通過連接管(25、27)、出口止回閥(26、28)、匯合三通(29)與所述低溫低壓出口蒸汽管道(13)相接。
4.如權(quán)利要求2或3所述的帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，其特征在于所述熱管換熱單元A(19)和熱管換熱單元B(20)內(nèi)安裝的換熱管(21、23)采用熱管式換熱管；所述換熱管(21、23)的高溫放熱端與低溫吸熱端分別經(jīng)隔板(22、24)分隔開。
5.如權(quán)利要求2所述的帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，其特征在于所述熱管換熱單元A(19)和熱管換熱單元B(20)的入口切換閥組(18)的控制由高溫高壓的蒸汽源入口管道(12)上的壓力和流量信號來進(jìn)行切換工作。
6.如權(quán)利要求1所述的帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，其特征在于所述高溫高壓的蒸汽源入口管道(12)和所述低溫低壓出口蒸汽管道(13)通過所述蓄熱器(1)串聯(lián)連接。
專利摘要本實(shí)用新型為一種帶微過熱的變壓蓄熱器裝置，屬機(jī)械工程類技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及蒸汽源為間斷發(fā)生的場所，用于將間斷蒸汽熱源變成連續(xù)蒸汽熱源，且連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽帶有一定的過熱度的變壓蒸汽蓄熱器。由蓄熱器，噴嘴及循環(huán)筒，分配管，一級汽水分離器組成，在蓄熱器出口設(shè)置一個集汽包，并在其中裝設(shè)二級汽水分離裝置，同時在集汽包出口設(shè)置了拉伐爾限流噴管。本實(shí)用新型在不需要外供熱源的情況下，提供一種蓄熱器的蒸汽出口過熱度達(dá)到10℃～20℃以上，實(shí)現(xiàn)出口蒸汽微過熱的目的，以利于蒸汽的有效利用和并入蒸汽管網(wǎng)。它主要應(yīng)用于煉鋼轉(zhuǎn)爐的余熱鍋爐產(chǎn)汽的場合。
文檔編號F22G3/00GK2881356SQ200520009760
公開日2007年3月21日 申請日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者劉旭, 姜小萍, 孫明慶 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司