真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置及控制方法
【专利摘要】真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，包括真空锅炉，在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统。真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，采用自动控制装置中利用冷却装置强化负压下进入集气罐中的蒸汽气态和液态转换过程，当气体温度传感器与热媒水温度传感器检测的温度数值相差15℃时，开始抽气，抽气到系统设定的时长后停止抽气。本发明为真空锅炉长期高效稳定的运行提供了良好的基础。
【专利说明】
真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置及控制方法，属于锅炉技术领域。
【背景技术】
[0002]真空锅炉由于本身属于负压运行，本发明中的负压指低于大气压，在真空锅炉中换热器承压使用，具有很大的便利性而得到广泛使用，它利用负压状态下的蒸汽液化放出热量，但在具体的使用实践中，锅炉炉内蒸汽纯度的问题凸显出来，因真空锅炉对炉内蒸汽纯度要求很高，有不可冷凝气体时锅炉换热效率下降明显，所以怎么使锅炉维持很好的炉内蒸汽纯度就成为真空锅炉稳定运行的必要条件。真空锅炉的炉内蒸汽纯度下降几个重要原因，第一，生产制造精度，会产生微量泄漏;第二、长时间运行后，锅炉媒水与钢板会因化学反应产生少量不可冷凝气体;第三、长途运输震动、锅炉和系统水循环传递震动，引起的局部微量泄漏。以上泄漏原因有些可以通过人为解决或改善，却不能完全消除，需要每隔一定时间就人工提升一次炉内蒸汽纯度，不符后自动控制要求。综上所述，为使真空锅炉能够长期稳定的运行，如果可以使真空锅炉自动保持一个较高的炉内蒸汽纯度状态，就可以大大减少人为介入，降低用户使用难度、减少厂家保修成本，更适合批量化生产销售。现在各个锅炉厂家都没有很有效的控制方法来维持锅炉炉内蒸汽纯度，现有的一些蒸汽纯度控制装置，不可凝气体收集速度慢，导致不可能气体在锅炉内存在时间长，影响锅炉的换热效率，而且由于不能准确判断锅炉内的蒸汽纯度状态，过于频繁的进气抽气，引起真空栗频繁启停，而且上述这些现象导致在抽气过程中排出了过多的水蒸汽，造成能源浪费，使锅炉实际运行中的能耗增加，真空栗启、停频繁，使设备和阀门老化，容易出故障，检修需要投入人力物力，甚至需要停止锅炉运行，因此能够准确的判断并维持真空锅炉内的蒸汽纯度是真空锅炉优化运行的基础。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中真空锅炉蒸汽纯度维持中存在的问题，提供一种真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置及控制方法。
[0004]为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案:真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，包括真空锅炉，在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统，进一步的，所述的冷却装置采用锅炉的进水集箱，集气罐设置在进水集箱中，进一步的，管路与集气管的接口位于集气罐底部，进一步的，所述的气体温度传感器检测端部位于管路中心，进一步的，所述的抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀、三通电磁阀，真空栗连接在三通电磁阀之后。
[0005]真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，包括以下: (I)在真空锅炉上设置蒸汽纯度自动控制装置，所述的自动控制装置包括真空锅炉，在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统；上述自动控制装置中利用冷却装置强化负压下进入集气罐中的蒸汽气态和液态转换过程，使蒸汽流动速度加快，使集气罐收集不可冷凝气体的速度大大提高；
(2)当气体温度传感器与热媒水温度传感器检测的温度数值相差15°C时，控制系统启动抽气装置开始抽气，抽气到系统设定的时长后停止抽气；
进一步的，所述的冷却装置采用锅炉的进水集箱，集气罐设置在进水集箱中，利用进水集箱中的低温水强化负压下进入集气罐中的蒸汽气态和液态转换过程；
进一步的，所述的抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀、三通电磁阀，真空栗连接在三通电磁阀之后；
进一步的，控制系统启动抽气装置开始抽气时，先开启三通电磁阀，再开启真空栗，在开启两通电磁阀；停止抽气时，首先关闭两通电磁阀，再关闭真空栗，再关闭三通电磁阀。
[0006]本发明的积极有益技术效果在于:利用锅炉进水集箱低温水流强化负压下饱和蒸汽的气态和液态转换过程，使蒸汽流动速度加快，相应的使集气罐收集不可冷凝气体的速度大大提高，不可凝气体在锅炉内的占比很低，使锅炉的换热效率得到了很好的保证，并使用气体温度传感器检测进入集气罐的蒸汽流动情况，准确的判断不可冷凝气体是否收集完成以决定是否开启抽气装置，实现精确控制，有效减少抽真空的启动频次，延长电磁阀和真空栗寿命;按真空罐的容积大小设定相对准确的抽真空时间，减少能源浪费，降低电磁阀和真空栗工作时间，延长设备使用寿命;采用两级电磁阀减少漏率，降低锅炉抽真空动作的频次，使用本装置及方法对锅炉泄漏的适应能提大幅提高，使锅炉内蒸汽的纯度维持在较为精确的值，能够起到精确维持炉内蒸汽纯度的作用，采用本装置和本方法锅炉在使用过程中不可凝气体对锅炉的负面影响基本消除，大大提高了锅炉的热效率，减少了锅炉的人工维护和停机维护，为真空锅炉长期高效稳定的运行提供了良好的基础。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0008]为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
[0009]结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为:1:真空锅炉；2:管路;3:气体温度传感器;4:集气罐;5:真空隔膜阀;6:进水集箱;7:热媒水温度传感器;8:两通电磁阀；9:三通电磁阀；10:真空栗。如附图所示，真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，包括真空锅炉I，在真空锅炉I外设置有集气罐4，集气罐4通过管路2与真空锅炉的换热室联通，管路与集气管的接口位于集气罐底部，所述的气体温度传感器检测端部位于管路中心，所述的集气罐设置在冷却装置中，冷却装置采用锅炉的进水集箱6，集气罐4设置在进水集箱6中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器3，在锅炉内设置有热媒水温度传感器3，这两个温度传感器、抽气装置都连接至控制系统，集气罐4上连接有抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀9、三通电磁阀10，真空栗连接在三通电磁阀之后，在两通电磁阀前还设置有真空隔膜阀5，真空隔膜阀5工作时处于常开状态，检修时关闭，用于检修后端设备用。
[0010]真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，包括以下:
(I)在真空锅炉上设置蒸汽纯度自动控制装置，所述的自动控制装置包括真空锅炉，在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统;所述的冷却装置采用锅炉的进水集箱，集气罐设置在进水集箱中；:所述的抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀、三通电磁阀，真空栗连接在三通电磁阀之后;上述自动控制装置中利用进水集箱中的低温水流强化负压下饱和蒸汽的气态和液态转换过程，使蒸汽流动速度加快，集气罐收集不可冷凝气体的速度大大提高；
(2)当气体温度传感器与热媒水温度传感器检测的温度数值相差15°C时，控制系统启动抽气装置开始抽气，抽气一定时间后停止抽气;进一步的，步骤(2)中控制系统启动抽气装置开始抽气时，先开启三通电磁阀，在开启真空栗，在开启两通电磁阀；停止抽气时，首先关闭两通电磁阀，再关闭真空栗，再关闭三通电磁阀。
[0011 ]本发明的工作原理和步骤如下，锅炉启动时已进行排真空操作，具体的如下:
1、图中的气体温度传感器不保温处理，暴露在空气中，随着锅炉启动后，媒水沸腾，炉压升高，水蒸汽填充到锅炉内各处，包括集气罐内都充满水蒸汽；
2、通过气体温度传感器检测进入集气罐的蒸汽量大小:当集气罐内为水蒸汽时，因集气罐外部低温水快速流动，水蒸汽会不断迅速冷凝，冷凝水因重力不断流回炉内，同时新的蒸汽会不断补充进集气罐内，蒸汽在进入集气罐时不断冲刷气体温度传感器，其检测到的温度接近于蒸汽温度;而当集气罐内接近充满不可冷凝气体时，不可凝气体阻挡了蒸汽向集气罐内的流动，蒸汽对气体温度传感器冲刷减少，同时气体温度传感器外壳与空气接触释放热量，其采集到的温度会大幅下降，通过这种温度的变化，可准确判断出进入集气罐蒸汽量的变化情况；
3、通过气体温度传感器与热媒水温度传感器温度对比判断集气罐是否充满不可冷凝气体，真空锅炉内的热媒水为饱和水，因此气体温度传感器的温度低于热媒水温度传感器的温度较大时，可说明集气罐内已充满大量不可冷凝气体；
4、当锅炉内无不可冷凝气体时，气体温度传感器温度会持续恒定在一定温度，而当锅炉内存在不可冷凝气体时，不可凝气体随水蒸气进入集气罐内后，阻挡了蒸汽集向集气罐内流动，气体温度传感器处的温度会不断下降；
5、当气体温度传感器与热媒水温度传感器达到一定值时，说明集气罐不可冷凝气体已经充满，真空锅炉内蒸汽纯度降低到了一定程度，通过控制系统开通两通电磁阀、三通电磁阀、真空栗协同动作将不可冷凝气体排出，排气时间为固定时间，以减少过多热量排出，排放完毕后将两通电磁阀、真空栗、三通电磁阀陆续关闭。以上流程为实时过程，本装置在锅炉使用过程中持续工作。
[0012]本真空锅炉控制采用PLC做逻辑控制器件，控制逻辑程序预先写入PLC中，当锅炉升温升压后抽真空操作流程在PLC中循环扫描执行，由PLC驱动对应设备执行，实现蒸汽纯度的自动控制。
[0013]在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
【主权项】
1.真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，包括真空锅炉，其特征在于:在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统。2.根据权利要求1所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，其特征在于:所述的冷却装置采用锅炉的进水集箱，集气罐设置在进水集箱中。3.根据权利要求1所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，其特征在于:管路与集气管的接口位于集气罐底部。4.根据权利要求1所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，其特征在于:所述的气体温度传感器检测端部位于管路中心。5.根据权利要求1所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制装置，其特征在于:所述的抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀、三通电磁阀，真空栗连接在三通电磁阀之后。6.真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，其特征在于包括以下: (I)在真空锅炉上设置蒸汽纯度自动控制装置，所述的自动控制装置包括真空锅炉，在真空锅炉外设置有集气罐，集气罐通过管路与真空锅炉的换热室联通，所述的集气罐设置在冷却装置中，在集气罐前的管路上设置有气体温度传感器，在锅炉内设置有热媒水温度传感器，集气罐上连接有抽气装置，上述的温度传感器、抽气装置连接至控制系统；上述自动控制装置中利用冷却装置强化负压下进入集气罐中的蒸汽气态和液态转换过程，使蒸汽流动速度加快，使集气罐收集不可冷凝气体的速度大大提高； (2)当气体温度传感器与热媒水温度传感器检测的温度数值相差15°C时，控制系统启动抽气装置开始抽气，抽气到系统设定的时长后停止抽气。7.根据权利要求4所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，其特征在于:所述的冷却装置采用锅炉的进水集箱，集气罐设置在进水集箱中，利用进水集箱中的低温水强化负压下进入集气罐中的蒸汽气态和液态转换过程。8.根据权利要求4所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，其特征在于:所述的抽气装置包括连接在集气罐上的阀门和真空栗，阀门和真空栗连接至控制系统，阀门包括串联在管路上的两个自动阀门，两个自动阀门从前至后分别为两通电磁阀、三通电磁阀，真空栗连接在三通电磁阀之后。9.根据权利要求8所述的真空锅炉蒸汽纯度自动控制方法，其特征在于:控制系统启动抽气装置开始抽气时，先开启三通电磁阀，再开启真空栗，在开启两通电磁阀；停止抽气时，首先关闭两通电磁阀，再关闭真空栗，再关闭三通电磁阀。
【文档编号】F22B37/26GK105841131SQ201610320094
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】卢海刚, 冯均燚, 贺艳龙, 孙交成
【申请人】方快锅炉有限公司