專利名稱：半開(kāi)式蒸汽凝水回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供熱工程，具體地說(shuō)是一種蒸汽供熱工程中凝水回收系統(tǒng)。
在實(shí)際蒸汽供熱系統(tǒng)中，熱用戶使用蒸汽的同時(shí)要產(chǎn)生蒸汽凝水及二次蒸汽、串逸蒸汽等，這些簡(jiǎn)稱回水?；厮型ǔy帶有大量熱能，如何將這些熱能和凝水更好地回收利用，是人們長(zhǎng)期以來(lái)一直在研究的問(wèn)題。現(xiàn)有的蒸汽凝水回收系統(tǒng)共有兩大類，以其是否與大氣直接相通為標(biāo)準(zhǔn)分類，分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。在由哈爾濱建筑工程學(xué)院和天津大學(xué)主編的《供熱工程》(第二版)中，對(duì)這兩種回收系統(tǒng)做了詳細(xì)的論述。開(kāi)式系統(tǒng)是將回水中的余汽直接排放，只回收回水中的飽和凝水。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備少、造價(jià)低及使用操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但其熱能和凝水的損失大，且凝水箱中的凝水通過(guò)凝水箱上的空氣管直接與大氣相通，吸收空氣中的氧，腐蝕系統(tǒng)中的設(shè)備和管道，并影響環(huán)境。閉式系統(tǒng)是將凝水及二次蒸汽經(jīng)過(guò)一些集中、穩(wěn)壓、換熱、控制等工序，使系統(tǒng)內(nèi)保持一定的壓力，從而將二次蒸汽等加以回收利用。閉式系統(tǒng)具有不損失凝水和熱能，凝水與大氣隔絕，及系統(tǒng)設(shè)施腐蝕輕等特點(diǎn)。由于系統(tǒng)內(nèi)需要具有很高的壓力(5000Pa以上)才能實(shí)現(xiàn)二次蒸汽的回收利用，因此閉式系統(tǒng)具有使用的裝置和元器件多，設(shè)備復(fù)雜，控制標(biāo)準(zhǔn)要求高，操作管理難度大，系統(tǒng)可靠性較差，工程造價(jià)高等一系列不利因素，給實(shí)際工程的使用帶來(lái)很大不便。
在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)企業(yè)中，因限于生產(chǎn)工藝方面的要求，其蒸汽供熱系統(tǒng)中普遍存在著高、低壓設(shè)備共存，回水管網(wǎng)連在一起等不盡合理的現(xiàn)象。采用閉式凝水回收系統(tǒng)時(shí)，高壓回水使回水管道壓力升高，對(duì)低壓回水干擾較大，極易造成低壓凝水回流受阻，使低壓用熱設(shè)備工作失常。另一方面還因高壓凝水在回送途中要不斷二次汽化，從而造成汽水兩相運(yùn)動(dòng)，極易發(fā)生水擊，損壞管件及設(shè)備。上述不利因素給閉式系統(tǒng)的實(shí)施帶來(lái)極大的障礙，在大多場(chǎng)合下人們不得不采用開(kāi)式系統(tǒng)，將回水中的余汽放空，造成能源的大量浪費(fèi)，而對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明的目的就是提供一種介于開(kāi)式和閉式系統(tǒng)之間的蒸汽凝水回收系統(tǒng)，使其既具有閉式系統(tǒng)的凝水回收率高、余熱利用充分、隔絕空氣等優(yōu)點(diǎn)，還具有開(kāi)式系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便易行等特性。
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的用余熱交換器、余汽冷凝器、止逆排氣閥、凝水箱、水箱溢流閥及閥件和連接管道連接構(gòu)成本蒸汽凝水回收系統(tǒng)。具體構(gòu)成方式是，凝水進(jìn)入管連接在余熱交換器和凝水箱的進(jìn)水口之間，連通管連接在凝水箱頂部的開(kāi)口和在凝水箱上部的余汽冷凝器之間;水箱溢流閥和溢流管與凝水箱的溢流孔相接，凝水排出管和凝水泵串接在凝水箱的出水口上;止逆排氣閥通過(guò)空氣管與余汽冷凝器相通。
本發(fā)明還可在凝水箱與余汽冷凝器之間的連通管上通過(guò)旁路管接通一安全水封。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于采用余熱交換器、余汽冷凝器、止逆排氣閥等設(shè)備與凝水箱一同構(gòu)成一個(gè)蒸汽凝水回收系統(tǒng)。余熱交換器設(shè)置在凝水箱的前部，對(duì)余汽及凝水進(jìn)行一次冷卻，余汽冷凝器設(shè)置在凝水箱的頂部，對(duì)串逸余汽進(jìn)行二次冷卻。凝水箱經(jīng)余汽冷凝器與大氣相通，出口采用止逆結(jié)構(gòu)。這一系統(tǒng)具有穩(wěn)定系統(tǒng)工作壓力、排放不凝氣體、阻止空氣侵入、排出凝水箱內(nèi)過(guò)量凝水等多種功能。余熱交換器先對(duì)來(lái)自回水管網(wǎng)的各種壓力回水(高、低壓回水)集中進(jìn)行一次冷卻、冷凝，降低回水壓力，回收熱能、冷凝水等?；厮M(jìn)入凝水箱后，對(duì)未被冷凝的余汽及不凝氣體再經(jīng)連通管到達(dá)余汽冷凝器，由余汽冷凝器進(jìn)行二次冷卻冷凝，一方面可穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，不使凝水箱內(nèi)的壓力升高，另一方面對(duì)余汽余熱再進(jìn)行一次“阻截”，減少逸失量。止逆排氣閥將冷卻后的不凝氣體排出，并阻止空氣等侵入。經(jīng)過(guò)余熱交換器后的凝水溫度降至飽和溫度以下，存入凝水箱。余熱交換器和余汽冷凝器的協(xié)同作用，保證了凝水箱內(nèi)汽壓的平穩(wěn)。鑒于實(shí)際的供熱工程中工況復(fù)雜，余汽量波動(dòng)大等因素，利用安全水封可平抑高峰壓力，將過(guò)量蒸汽排放掉。安全水封還可保證凝水箱在一定的真空度范圍內(nèi)不進(jìn)入空氣。凝水箱的過(guò)量進(jìn)水可通過(guò)溢流閥排放。凝水箱內(nèi)的凝水可通過(guò)凝水泵送至熱源。本發(fā)明的回收系統(tǒng)與開(kāi)式系統(tǒng)相比，可以回收余汽余熱，減少系統(tǒng)腐蝕;與閉式系統(tǒng)相比，可以排放不凝氣體，減少設(shè)備及控制元件數(shù)量，降低系統(tǒng)回水壓力，提高運(yùn)行的安全可靠性。因此是介于二者之間的、既不同于開(kāi)式系統(tǒng)的凝水箱與大氣直接相通、又不同于閉式系統(tǒng)與大氣隔絕的一種凝水回收系統(tǒng)。
下面結(jié)合


實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
圖2是余熱交換器的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是止逆排氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，凝水進(jìn)入管10連接在余熱交換器1和凝水箱6的進(jìn)水口之間。即從熱用戶出來(lái)的高低壓回水先經(jīng)過(guò)余熱交換器，在交換器中利用常溫生產(chǎn)用水與蒸汽回水進(jìn)行熱量交換，使凝水溫度降到飽和溫度以下，并使部分余汽冷凝，回水體積減小，回水管道的內(nèi)壓隨之降低?；厮?jīng)一次熱交換后，通過(guò)凝水進(jìn)入管10注入凝水箱6。為防止有大量回水突然涌入回收系統(tǒng)，在余熱交換器兩端并接一旁路管，通過(guò)閥門控制，使過(guò)量的回水及時(shí)注入凝水箱。由于回水管網(wǎng)中的余汽壓力及汽量極不穩(wěn)定，為保證系統(tǒng)工作正常，在凝水箱頂部設(shè)置有余汽冷凝器2，連通管8連接在凝水箱6頂部的開(kāi)口和余汽冷凝器2之間，從而對(duì)串逸余汽進(jìn)行再次冷卻冷凝，使凝水箱壓力穩(wěn)定。水箱溢流閥5和溢流管11與凝水箱6的溢流孔相接，以排出過(guò)量的凝水。凝水排出管13和凝水泵14串接在凝水箱6的出水口上，將凝水泵送至熱源。對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱用戶，可將凝水送往熱電廠;對(duì)于鍋爐供熱的熱用戶，可將凝水送到鍋爐房。止逆排氣閥3通過(guò)空氣管7與余汽冷凝器2相通，從而將經(jīng)兩次冷卻后的不凝氣體及過(guò)量余汽排出，同時(shí)又防止空氣進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)單向?qū)?。余汽冷凝?和余熱交換器1通過(guò)連通管9相連接，使從余汽冷凝器頂部入口進(jìn)入的常溫用水在余汽冷凝中經(jīng)過(guò)一次熱交換后再流入余熱交換器中進(jìn)行二次熱交換。這種連接是為節(jié)約水資源，同時(shí)使從余熱交換器中流出的熱交換水的溫度進(jìn)一步提高，以提高其使用價(jià)值。用于熱交換的冷水被加熱后，可直接用于生產(chǎn)或生活。在凝水箱6的底部還接有水管12，以在維修凝水箱時(shí)，排空凝水。為防止過(guò)量蒸汽涌入凝水箱而使其壓力增高，在連通管8上通過(guò)旁路管還接有安全水封4，以及時(shí)排出過(guò)量蒸汽或其他氣體，保障系統(tǒng)內(nèi)的壓力穩(wěn)定和工作正常。
余熱交換器1的結(jié)構(gòu)(如圖1、圖2所示)為在殼體15內(nèi)的列管排布形式。管間走回水，列管16內(nèi)走冷卻水，交換器中的列管呈同心圓式排列，這樣可減少汽相短路，降低汽相流通阻力。交換器也可采用其他已有的一些結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于回水系統(tǒng)末端管內(nèi)的余汽及凝水呈汽、液兩相流動(dòng)。余熱交換器熱負(fù)荷(即熱交換量)應(yīng)按回水管中全部余汽及部分凝水所含總熱量計(jì)算。平均設(shè)計(jì)壓力為15KPa，回水溫度按100-105℃選取，汽液兩相的平均設(shè)計(jì)流速為2-3米/秒左右，交換器內(nèi)徑根據(jù)此速度確定。汽與液相的截面積之比一般可掌握在3-4比1，盡量增大汽相流通面積。為減少阻力，使凝水溫度降到飽和溫度以下，交換器管間不設(shè)折流板。
余汽冷凝器可采用與余熱交換器相同的結(jié)構(gòu)形式，只是安裝時(shí)呈立式結(jié)構(gòu)，余汽從下部引入，上部接排氣管道及閥件等，為提高傳熱系數(shù)，管間可設(shè)置1至2層折流板。冷凝器的冷卻能力，應(yīng)按回水管網(wǎng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的超過(guò)正常工況狀態(tài)下的余汽流量確定總熱負(fù)荷。殼體內(nèi)徑按余汽流速為2米/秒左右設(shè)計(jì)，余汽冷凝液自冷凝器下部排出，經(jīng)管道流回水箱。冷卻水溫升取△t＝3-6℃。
止逆排氣閥開(kāi)啟壓力可設(shè)計(jì)為5KPa，并具有止逆功能，主要結(jié)構(gòu)如圖3所示，由閥片19、閥體17、閥口18和防護(hù)罩20組成。閥口18固定于閥體17的上口，閥片19蓋在閥口上，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸21與閥體固定在一起。當(dāng)內(nèi)部氣體壓力大于開(kāi)啟壓力時(shí)，氣體將閥片頂起，并逸出，待內(nèi)部壓力降到小于開(kāi)啟壓力時(shí)，閥片自動(dòng)復(fù)位，封住閥口。為使閥片能迅速自如地復(fù)位，將閥體17的上口制成傾斜形式，轉(zhuǎn)軸21設(shè)在最高點(diǎn)上。閥片采用不銹鋼薄板，閥口可用耐熱橡膠或聚四氟乙烯、尼龍等材料。為防止外界因素干擾閥片的運(yùn)動(dòng)，在閥體上固定一筒式防護(hù)罩20。防護(hù)罩通過(guò)螺絲定位于閥體上。
凝水箱、安全水封、溢流閥、凝水泵及其他組件均采用公知的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)形式即可。
本發(fā)明的凝水回收系統(tǒng)采用兩級(jí)熱交換器與凝水箱配合的形式構(gòu)成，系統(tǒng)壓力較低，對(duì)管網(wǎng)中的高低壓回水具有兼容性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。具有的特點(diǎn)是1、本系統(tǒng)能保證系統(tǒng)末端處于微壓(p≤5KPa)狀態(tài)，從而使整個(gè)回水管網(wǎng)系統(tǒng)壓力較低。這對(duì)于高、低回水共存的蒸汽回水系統(tǒng)尢為必要。它可降低或消除高壓回水對(duì)低壓回水的干擾，使低壓設(shè)備回水通暢，熱效率提高。同時(shí)本系統(tǒng)還具有排放不凝或有害氣體的功能，并且操作使用方便，管理工作少，工程造價(jià)低，故具有開(kāi)式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。2、本系統(tǒng)能有效地回收回水管網(wǎng)中的大量余汽，蒸汽泄漏極少，增加了凝水回收量，充分利用回水的余熱，降低蒸汽生產(chǎn)成本，同時(shí)還能阻止空氣侵入系統(tǒng)，提高凝水質(zhì)量，減少系統(tǒng)腐蝕。故還具有閉式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。3、本系統(tǒng)可集中回收蒸汽供熱回水系統(tǒng)的多種品位(高低壓回水)及流量的余汽余熱，并可有選擇性地回收飽和凝水中的部分顯熱(如溫度在80-100℃范圍凝水所含顯熱)，便于控制調(diào)節(jié)，無(wú)需增加人員及附加費(fèi)用。4、因回水壓力及溫度降低，大量熱能被帶出凝水箱，從而使凝水箱和凝水泵的工作狀態(tài)況得到改善，水泵效率提高，運(yùn)行及維修費(fèi)用降低。5、本系統(tǒng)可消除向大氣中排放廢熱現(xiàn)象，減少了對(duì)環(huán)境的污染。
權(quán)利要求
1.一種半開(kāi)式蒸汽凝水回收系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由余熱交換器1、余汽冷凝器2、止逆排氣閥3、凝水箱6、水箱溢流閥5及閥件和連接管道連接構(gòu)成，凝水進(jìn)入管10連接在余熱交換器1和凝水箱6的進(jìn)水口之間，連通管8連接在凝水箱6頂部的開(kāi)口和在凝水箱上部的余汽冷凝器2之間，水箱溢流閥5和溢流管11與凝水箱6的溢流孔相接，凝水排出管13和凝水泵14串接在凝水箱6的出水口上，止逆排氣閥3通過(guò)空氣管7與余汽冷凝器2相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝水回收系統(tǒng)，其特征在于連通管8上通過(guò)旁路管連接有安全水封4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凝水回收系統(tǒng)，其特征在于余熱交換器1為在圓筒形殼體15內(nèi)設(shè)置同心圓式排列的列管16所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凝水回收系統(tǒng)，其特征在于止逆排氣閥3由閥體17、閥口18、閥片19和防護(hù)罩20構(gòu)成，閥口18固定于閥體17的上口，閥片19蓋在閥口上，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸21與閥體固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明是一種蒸汽供熱工程中凝水回收系統(tǒng)的新方案，由余熱交換器、余汽冷凝器、止逆排氣閥、凝水箱，水箱溢流閥、閥件和連接管道連接構(gòu)成。余熱交換器設(shè)置在凝水箱的前部，對(duì)余汽及凝水進(jìn)行一次冷卻，余汽冷凝器設(shè)置在水箱的頂部，對(duì)申逸余汽進(jìn)行二次冷卻。凝水箱經(jīng)余汽冷凝器與大氣相通，出口采用止逆結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)較開(kāi)式系統(tǒng)可回收余汽余熱，減少系統(tǒng)腐蝕，較閉式系統(tǒng)可排放不凝氣體，降低系統(tǒng)回水壓力，提高運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)F28B9/08GK1064148SQ91108719
公開(kāi)日1992年9月2日 申請(qǐng)日期1991年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月10日
發(fā)明者欒東華 申請(qǐng)人:欒東華