專利名稱：一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種蒸汽換熱裝置，特別涉及一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置。
背景技術(shù)：
間接換熱時，飽和蒸汽換熱效率高于過熱蒸汽，且過熱度越高，換熱效率越低。當(dāng)只有過熱蒸汽來源時，則需對過熱蒸汽進行減溫，降低過熱度。一般采用蒸汽減溫器如噴霧式減溫器、表面式減溫器等，減溫后過熱度越低，蒸汽帶水越嚴重，蒸汽品質(zhì)越差。若需要將蒸汽溫度降至所需用汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，則通常要使用水浴式飽和蒸汽發(fā)生器，又稱為水浴式蒸汽減溫器。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的筒體下部為液相空間，筒體上部為汽相空間，汽相空間的頂壁上設(shè)有水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥，液相空間中設(shè)有分流器，過熱蒸汽管伸入水浴式飽和蒸汽發(fā)生器中與分流器連接，水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的側(cè)壁安裝有水位計及溢流閥，頂壁上安裝有壓力探頭，補水泵的出口與水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的底部相連，且根據(jù)水位計的水位控制信號向水浴式飽和蒸汽發(fā)生器中補充適量的冷凝水。過熱蒸汽管上安裝有壓力表及壓力控制閥，壓力探頭測得的飽和蒸汽壓力信號提供給PLC控制器，PLC控制器控制壓力控制閥的開度。過熱蒸汽從分流器流出，經(jīng)與液相空間的水換熱降溫成為濕飽和蒸汽向上溢出，從頂壁的水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥流出。現(xiàn)有水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的不足之處在于飽和蒸汽中的含水率較高，蒸汽品質(zhì)差。蒸汽經(jīng)蒸汽換熱器換熱后，釋放潛熱，并冷凝成相同壓力下的冷凝水，冷凝水經(jīng)疏水閥排入冷凝水管。現(xiàn)有換熱裝置的蒸汽利用率低，單位產(chǎn)品蒸汽消耗高，換熱效率及能效較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，能降低飽和蒸汽中的含水率，充分利用蒸汽的潛熱和冷凝水的顯熱。為解決以上技術(shù)問題，本實用新型的一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，包括水浴式飽和蒸汽發(fā)生器及補水泵，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的筒體下部為液相空間，筒體上部為汽相空間，所述汽相空間的頂壁上設(shè)有排汽閥，所述液相空間中設(shè)有分流器，所述補水泵的出口與所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的底部接口相連，過熱蒸汽管上安裝有受控于PLC控制器的壓力控制閥，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的汽相空間中設(shè)有蒸汽干燥換熱器，所述蒸汽干燥換熱器的進口與所述壓力控制閥的出口連接，所述蒸汽干燥換熱器的出口與所述分流器連接，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的排汽閥的出口與蒸汽換熱器的蒸汽入口連接，蒸汽換熱器的冷凝水出口設(shè)有疏水閥且疏水閥的出口與冷凝水換熱器的冷凝水進口連接，冷凝水換熱器的冷凝水出口與集水罐的進口連接，集水罐的出口與所述補水泵的入口連接；物料入口管與所述冷凝水換熱器的物料進口連接，冷凝水換熱器的物料出口與所述蒸汽換熱器的物料入口連接，蒸汽換熱器的物料出口接物料出口管；所述物料出口管上安裝有第一溫度傳感器，所述蒸汽換熱器疏水閥的出口安裝有第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的信號線分別接入所述PLC控制器的信號輸入端，所述PLC控制器的控制信號線接入所述壓力控制閥。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型取得了以下有益效果過熱蒸汽通過壓力控制閥進入水浴式飽和蒸汽發(fā)生器，先經(jīng)過蒸汽干燥換熱器再進入分流器，從分流器出來的蒸汽經(jīng)與液相空間的水換熱降溫后成為濕飽和蒸汽向上溢出，此時飽和蒸汽的含水率較高，流經(jīng)蒸汽干燥換熱器時過熱蒸汽對飽和蒸汽進行間接加熱，使?jié)耧柡驼羝械囊簯B(tài)水蒸發(fā)為蒸汽，成為干飽和蒸汽。干飽和蒸汽進入蒸汽換熱器對物料進行第二次間接加熱，釋放潛熱后成為冷凝水，從蒸汽換熱器流出的冷凝水由疏水閥排出。冷凝水進入冷凝水換熱器，在冷凝水換熱器中冷凝水繼續(xù)釋放顯熱對物料進行第一次間接預(yù)熱，進一步降溫后的冷凝水進入集水罐，再由補水泵泵入水浴式飽和蒸汽發(fā)生器中。第一溫度傳感器探測物料出口管中物料的溫度并提供給PLC控制器，PLC控制器根據(jù)物料出口溫度調(diào)節(jié)壓力控制閥的開度，從而控制水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的供汽壓力。第二溫度傳感器通過探測冷凝水水溫可以感知蒸汽換熱器疏水閥的工作狀態(tài)，PLC控制器將第二溫度傳感器探測的溫度與設(shè)定的最高溫度和最低溫度進行比較若疏水閥后冷凝水溫度介于PLC控制器設(shè)定的最高溫度和最低溫度之間，則疏水閥工作正常；若疏水閥后冷凝水溫度高于PLC控制器設(shè)定的最高溫度，則疏水閥泄漏，裝置報警，以便提示操作人員及時維護；若疏水閥后冷凝水溫度低于PLC控制器設(shè)定的最低溫度，則疏水閥已堵塞，裝置亦報警，以便提示操作人員及時排除故障，避免影響生產(chǎn)。物料首先進入冷凝水換熱器，與冷凝水進行第一次換熱，冷凝水雖然傳熱系數(shù)比蒸汽低，但此時物料的溫度很低，兩者之間的溫差比較大，具有較好的換熱效果；預(yù)熱后的物料再進入蒸汽換熱器進行第二次換熱，此時物料已被加熱過，溫度較高，但與之換熱的是溫度很高的干飽和蒸汽且潛熱很大，繼續(xù)保持了很好的換熱效果，這種逆流換熱的方式總體保持了很高的換熱效率，而且實現(xiàn)了蒸汽熱能的梯級利用，保證熱能吃干榨盡，確保了換熱裝置的能效。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的頂部安裝有自動排氣閥。補水泵所補冷凝水未經(jīng)除氧，不凝性氣體受熱后與濕飽和蒸汽一起向上溢出；由于不凝性氣體比蒸汽輕，所以不凝性氣體易于在設(shè)備頂部積聚。由于不凝性氣體的溫度低于蒸汽的溫度，所以當(dāng)不凝性氣體在設(shè)備頂部積聚時，自動排氣閥內(nèi)的填充液收縮使閥門開啟，不凝性氣體被外排；排氣之后，自動排氣閥內(nèi)又充滿蒸汽，溫度升高，閥內(nèi)的填充液膨脹使閥門關(guān)閉；如此自動排氣閥間隙自動啟閉，將不凝性氣體排出。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述蒸汽換熱器的汽相空間頂部安裝有破真空器和自動排氣閥。破真空器可以根據(jù)蒸汽換熱器內(nèi)的壓力自動開啟和關(guān)閉，當(dāng)裝置停運后，隨著殘留在裝置中的蒸汽逐漸冷凝為冷凝水，蒸汽換熱器汽相空間的壓力逐漸降低，一旦蒸汽換熱器汽相空間的壓力低于大氣壓，破真空器自動打開，空氣進入蒸汽換熱器內(nèi)，以保持蒸汽換熱器汽相空間的壓力與大氣壓相同，避免真空造成設(shè)備受壓破壞，同時防止引起冷凝水倒吸，并避免由于冷凝水倒吸而引起的設(shè)備內(nèi)積水、金屬腐蝕和換熱面結(jié)垢。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述蒸汽換熱器疏水閥的出口與所述冷凝水換熱器的冷凝水進口之間設(shè)有U形水封。正常狀態(tài)下，U形水封中存滿了冷凝水，蒸汽換熱器疏水閥排出的冷凝水速度和沖擊力很大，流經(jīng)U形水封時，U形水封的阻力將使冷凝水的流速下降，沖擊力減小，起到消能的作用。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述第二溫度傳感器安裝在所述U形水封的下降管段上。此處的溫度比較穩(wěn)定，波動小，利于測定準確。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述蒸汽換熱器疏水閥的前后分別串聯(lián)有前疏水截止閥和后疏水截止閥，所述前疏水截止閥的入口與所述后疏水截止閥的出口并聯(lián)有旁通截止閥。關(guān)閉前疏水截止閥和后疏水截止閥，開啟旁通截止閥，即可對疏水閥進行維護或更換，不影響裝置的運行。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本實用新型。


圖1為本實用新型內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.過熱蒸汽；2.壓力表；3.前蒸汽截止閥；4.壓力控制閥；5.后蒸汽截止閥；6.水浴式飽和蒸汽發(fā)生器；6a.分流器；6b.水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥；6c.溢流閥；6d.排污閥；6e.水浴式飽和蒸汽發(fā)生器自動排氣閥；7.水位計；8.補水泵；9.蒸汽干燥換熱器；11.蒸汽換熱器；Ila.蒸汽換熱器物料入口 ；llb.蒸汽換熱器物料出口 ；llc.蒸汽換熱器蒸汽入口 ；lld.蒸汽換熱器冷凝水出口 ；lle.破真空器；Hf.蒸汽換熱器自動排氣閥；Ilg.蒸汽換熱器疏水閥；llh. U形水封；14.冷凝水換熱器；14a.冷凝水換熱器物料進口 ；14b.冷凝水換熱器物料出口 ；14c.冷凝水換熱器冷凝水進口 ；14d.冷凝水換熱器冷凝水出口 ；15.集水罐；15a.集水罐進口 ；15b.集水罐出口 ； 16a. PLC控制器；16b.第一溫度傳感器；16c.第二溫度傳感器；16d. DCS系統(tǒng)；16e.報警器。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置包括過熱蒸汽管、水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6、補水泵8、蒸汽換熱器11、冷凝水換熱器14、集水罐15和PLC控制器16a。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的筒體下部為液相空間，筒體上部為汽相空間，汽相空間的頂壁上設(shè)有水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥6b，水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的液相空間中設(shè)有分流器6a。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的汽相空間中設(shè)有蒸汽干燥換熱器9。過熱蒸汽的汽源管道上依次安裝有壓力表2、前蒸汽截止閥3、壓力控制閥4和后蒸汽截止閥5，后蒸汽截止閥5的出口接蒸汽干燥換熱器9的入口，蒸汽干燥換熱器9的出口接分流器6a。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的側(cè)壁安裝有水位計7及溢流閥6c，溢流閥6c可以采用浮球式疏水閥。補水泵8的出口與水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的底部相連且根據(jù)水位計7的水位控制信號向水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6中補充適量的冷凝水。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的筒體底部安裝有排污閥6d，排污閥6d與溢流閥6c的出口均接入排放管。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6的頂部安裝有水浴式飽和蒸汽發(fā)生器自動排氣閥6e以排放不凝性氣體。水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥6b的出口與蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器蒸汽入口Ilc連接，蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器冷凝水出口 Ild依次安裝有蒸汽換熱器疏水閥Ilg和U形水封llh，U形水封Ilh的出口與冷凝水換熱器14的冷凝水換熱器冷凝水進口 14c連接，冷凝水換熱器14的冷凝水換熱器冷凝水出口 14d與集水罐15的集水罐進口 15a連接，集水罐15的集水罐出口 15b與補水泵的入口連接。物料入口管與冷凝水換熱器14的冷凝水換熱器物料進口 14a連接，冷凝水換熱器14的冷凝水換熱器物料出口 14b與蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器物料入口 IIa連接，蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器物料出口 Ilb接物料出口管。蒸汽換熱器11的汽相空間頂部安裝有破真空器Ile和蒸汽換熱器自動排氣閥Hf。物料出口管上安裝有第一溫度傳感器16b，U形水封Ilh的下降管段上安裝有第二溫度傳感器16c,第一溫度傳感器16b和第二溫度傳感器16c的信號線分別接入PLC控制器16a的信號輸入端，PLC控制器16a的控制信號線接入壓力控制閥，PLC控制器16a根據(jù)第一溫度傳感器16b測得的溫度信號控制壓力控制閥4的開度。PLC控制器16a的相應(yīng)信號端還與DCS系統(tǒng)16d及報警器16e相連接。蒸汽換熱器疏水閥Ilg的前后分別串聯(lián)有前疏水截止閥和后疏水截止閥，前疏水截止閥的入口與后疏水截止閥的出口并聯(lián)有旁通截止閥。工作中，過熱蒸汽I依次經(jīng)過前蒸汽截止閥3、壓力控制閥4和后蒸汽截止閥5進A內(nèi)置于水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6中的蒸汽干燥換熱器9，再從蒸汽干燥換熱器9進入分流器6a，從分流器6a出來的蒸汽被降溫并從液相空間溢出，經(jīng)過蒸汽干燥換熱器9時，過熱蒸汽對飽和蒸汽進行間接加熱使之完全成為干飽和蒸汽。干飽和蒸汽從水浴式飽和蒸汽發(fā)生器排汽閥6b流出進入蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器蒸汽入口 Ilc對物料進行間接第二次加熱，從蒸汽換熱器冷凝水出口 Ild流出的冷凝水由蒸汽換熱器疏水閥Ilg排出，經(jīng)過U形水封I Ih后從冷凝水換熱器冷凝水進口 14c進入冷凝水換熱器14，在冷凝水換熱器14中冷凝水繼續(xù)釋放顯熱對物料進行第一次間接預(yù)熱，降溫后的冷凝水從冷凝水換熱器冷凝水出口14d流出，再從集水罐進口 15a進入集水罐15，從集水罐出口 15b流出的冷凝水由補水泵8泵入水浴式飽和蒸汽發(fā)生器6中。物料從物料入口管進入冷凝水換熱器14的冷凝水換熱器物料進口 14a，在冷凝水換熱器14中由冷凝水對物料進行第一次間接預(yù)熱，預(yù)熱后的物料從冷凝水換熱器物料出口 14b進入蒸汽換熱器11的蒸汽換熱器物料入口 11a，在蒸汽換熱器11中干飽和蒸汽對物料進行第二次加熱，最后物料從蒸汽換熱器物料出口 Ilb流出進入物料出口管。第一溫度傳感器16b探測物料出口管中物料的溫度并提供給PLC控制器16a，PLC控制器16a根據(jù)物料出口溫度調(diào)節(jié)壓力控制閥4的開度，從而控制水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的供汽壓力。第二溫度傳感器16c通過探測冷凝水水溫可以感知蒸汽換熱器疏水閥Ilg的工作狀態(tài)，一旦蒸汽換熱器疏水閥Ilg發(fā)生泄漏，第二溫度傳感器16c探測到的溫度將高于PLC控制器16a設(shè)定的最高溫度，反之一旦蒸汽換熱器疏水閥Ilg發(fā)生堵塞，第二溫度傳感器16c探測到的溫度將低于PLC控制器16a設(shè)定的最低溫度。第二溫度傳感器16c探測到的溫度不在PLC控制器16a設(shè)定的最高溫度和最低溫度之間時，PLC控制器16a驅(qū)動報警器16e報警,并向DCS系統(tǒng)16d發(fā)送信號。破真空器lie可以根據(jù)蒸汽換熱器11內(nèi)的壓力自動開啟和關(guān)閉，當(dāng)裝置停運后，隨著殘留在裝置中的蒸汽逐漸冷凝為冷凝水，蒸汽換熱器11汽相空間的壓力逐漸降低，一旦蒸汽換熱器11汽相空間的壓力低于大氣壓，破真空器lie自動打開，空氣進入蒸汽換熱器11內(nèi)，以保持蒸汽換熱器11汽相空間的壓力與大氣壓相同，避免真空造成設(shè)備受壓破壞，同時防止引起冷凝水倒吸，并避免由于冷凝水倒吸而引起的設(shè)備內(nèi)積水、金屬腐蝕和換熱面結(jié)垢。蒸汽換熱器11啟動時，破真空器將自動關(guān)閉。破真空器優(yōu)選使用臺灣漢強T55型破真空器，或英國斯派莎克的VB破真空器。由于不凝性氣體比蒸汽輕，所以向上流動在設(shè)備的頂部積聚，由于不凝性氣體的溫度低于蒸汽的溫度，自動排氣閥內(nèi)的填充液收縮使閥門開啟，不凝性氣體被外排；排氣之后，自動排氣閥內(nèi)又充滿蒸汽，溫度升高，閥內(nèi)的填充液膨脹使閥門關(guān)閉；如此自動排氣閥間隙自動啟閉，將不凝性氣體排出。自動排氣閥優(yōu)選采用臺灣漢強S61型自動排氣閥，或英國斯派莎克spirax、美國阿姆斯壯armstrong的同類型產(chǎn)品。以上所述僅為本實用新型之較佳可行實施例而已，非因此局限本實用新型的專利保護范圍。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，包括水浴式飽和蒸汽發(fā)生器及補水泵，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的筒體下部為液相空間，筒體上部為汽相空間，所述汽相空間的頂壁上設(shè)有排汽閥，所述液相空間中設(shè)有分流器，所述補水泵的出口與所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的底部接口相連，其特征在于過熱蒸汽管上安裝有受控于PLC控制器的壓力控制閥，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的汽相空間中設(shè)有蒸汽干燥換熱器，所述蒸汽干燥換熱器的進口與所述壓力控制閥的出口連接，所述蒸汽干燥換熱器的出口與所述分流器連接，所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的排汽閥的出口與蒸汽換熱器的蒸汽入口連接，蒸汽換熱器的冷凝水出口設(shè)有疏水閥且疏水閥的出口與冷凝水換熱器的冷凝水進口連接，冷凝水換熱器的冷凝水出口與集水罐的進口連接，集水罐的出口與所述補水泵的入口連接；物料入口管與所述冷凝水換熱器的物料進口連接，冷凝水換熱器的物料出口與所述蒸汽換熱器的物料入口連接， 蒸汽換熱器的物料出口接物料出口管；所述物料出口管上安裝有第一溫度傳感器，所述蒸汽換熱器疏水閥的出口安裝有第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的信號線分別接入所述PLC控制器的信號輸入端，所述PLC控制器的控制信號線接入所述壓力控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，其特征在于所述水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的頂部安裝有自動排氣閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，其特征在于所述蒸汽換熱器的汽相空間頂部安裝有破真空器和自動排氣閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，其特征在于所述蒸汽換熱器疏水閥的出口與所述冷凝水換熱器的冷凝水進口之間設(shè)有U形水封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，其特征在于所述第二溫度傳感器安裝在所述U形水封的下降管段上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，其特征在于所述蒸汽換熱器疏水閥的前后分別串聯(lián)有前疏水截止閥和后疏水截止閥，所述前疏水截止閥的入口與所述后疏水截止閥的出口并聯(lián)有旁通截止閥。
專利摘要本實用新型涉及一種內(nèi)干燥蒸汽兩效換熱裝置，水浴式飽和蒸汽發(fā)生器的液相空間中設(shè)有分流器，汽相空間設(shè)有蒸汽干燥換熱器，過熱蒸汽通過壓力控制閥依次進入蒸汽干燥換熱器和分流器，從分流器出來的蒸汽經(jīng)與液相空間的水換熱降溫后成為濕飽和蒸汽向上溢出，經(jīng)蒸汽干燥換熱器加熱成為干飽和蒸汽，干飽和蒸汽進入蒸汽換熱器對物料第二次加熱后成為冷凝水，冷凝水進入冷凝水換熱器，在冷凝水換熱器中冷凝水繼續(xù)釋放顯熱對物料進行第一次加熱，降溫后的冷凝水進入集水罐，再由補水泵泵入飽和蒸汽發(fā)生器中，PLC控制器根據(jù)物料出口溫度調(diào)節(jié)壓力控制閥的開度。該裝置實現(xiàn)了蒸汽熱能的梯級利用，確保蒸汽熱能吃干榨盡，提高能效。
文檔編號F22G5/12GK202884886SQ20122053040
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者楊曉輝, 張基虎, 楊思倫, 張夢穎 申請人:億恒節(jié)能科技江蘇有限公司