高凝点热载体换热管网装置及使用方法与流程

本发明涉及高凝点热载体的换热循环领域，特别是一种高凝点热载体换热管网装置及使用方法。
背景技术：
：本述的高凝点热载体是指凝点温度在100℃以上的热载体。在当前工业发展中，有很多领域需要较高的加工温度才能满足某产品加工工艺的需要，为了实现便于控制等诸多因素，将制热器为热载体加热，再用热载体为用热器加热是当前用热领域的发展趋势。目前使用较广泛的热载体是导热油热载体，但是该热载体的最高载热能力只能在320℃左右，如果需要更高的工作温度，只能采用高凝点热载体作为热传导介质，当前载热能力能达到500℃的热载体有：锡、铋、锂以及熔盐等材料，因为熔盐高凝点热载体材料较其它高凝点热载体材料成本低，所以熔盐高凝点热载体是当前广为普及使用的热载体材料，由此本文将以熔盐高凝点热载体为例叙述本发明的构思。熔盐高凝点热载体的工作性能：热载体名称组分名称凝点温度/℃建议使用温度范围/℃比热（千卡/千克.℃）熔盐55%硝酸钾+45%亚硝酸钠约140150~5000.34目前
背景技术：
的高凝点热载体的换热管网及其装置是由如下结构组成：循环泵将高凝点热载体通过供热管线穿越制热器、用热器阀门为用热器供热，放热后的高凝点热载体通过回热管线回流至内置循环泵的低位收集槽之内，在低位收集槽至用热器之间的供热管线和回热管线之间连接有配装空载小循环阀门的空载小循环管线。本文中将由低位收集槽、循环泵以外的部件构成管网，称之为高凝点热载体的换热管网。在下文中，将高凝点热载体的换热管网简称换热管网。上述换热管网及其装置在正常运行中虽然可以实现平稳的运行效果，但是在自然环境温度下初始冷启动换热管网的场合存在如下弊端：①如果高凝点热载体的温度较低，穿越换热管网的时间较长，非常容易使失热量较大的高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中。②如果高凝点热载体的温度较高，穿越换热管网的时间较短，虽然可以避免高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中，但是必然在换热管网中产生瞬时强大的热应力，如果在横置热载体流通管道中以半管介质流动时，那么在该管道的下半部所产生的热应力远大于该管道上半部所产生的热应力，由此该管道瞬时将由直线形状变成径向弯曲形状，在瞬时来自于各方向热应力的工况下，不但使该管道瞬时大幅轴向延长，还使局部管道瞬时大幅径向弯曲，因此非常容易使热载体流通管网处于崩溃边缘乃至崩溃泄漏，一旦崩溃泄漏非常容易引发烫伤以及火灾等事故的发生。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种具有空载大循环管线和空载大循环阀门的高凝点热载体的换热管网及其装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高凝点热载体换热管网装置，包括构成换热管网的如下配置，循环泵将高凝点热载体通过供热管线穿越制热器、用热器阀门为用热器供热，放热后的高凝点热载体通过回热管线回流至内置循环泵的低位收集槽之内，在低位收集槽至用热器之间的供热管线和回热管线之间连接有配装空载小循环阀门的空载小循环管线，其特征在于：在所述构成换热管网的多个接头之处使用法兰盘对接；在所述低位收集槽至用热器以外的供热管线和回热管线之间连接有配装空载大循环阀门的空载大循环管线。采用上述技术方案的本发明，其突出的效果是：在自然环境温度下初始冷启动换热管网的场合，可以使用温度较低的高凝点热载体先为供热管线和回热管线进行预热，当供热管线和回热管线达到预期的高温状态后，再用温度较低的高凝点热载体为用热器进行预热，由此不但可防止高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中，还可以削弱来自于各方向热应力的当量并大幅缩小换热管网瞬时受热应力的侵扰范围。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种高凝点热载体换热管网装置的使用方法，其步骤如下：第一步骤：开启空载小循环阀门、制热器和循环泵，使熔盐热载体接受制热器放热而使其升温，受热后的熔盐热载体经由空载小循环阀门和空载小循环管线再次回至低位收集槽之内。第二步骤：当低位收集槽之内的熔盐热载体达到预期的高温状态时，开启空载大循环阀门、控制压减空载小循环阀门的流量，此时的熔盐热载体由小循环循环模式变更为大循环预热模式，由此使构成大循环管网的主流供热管线、空载大循环阀门、空载大循环管线和主流回热管线接受熔盐热载体的预热，此时大循环管网的温度呈上升趋势，熔盐热载体的温度呈下降趋势，在低位收集槽之内较多熔盐热载体原有温度及制热器放热的作用下，失热后的熔盐热载体温度仍然在其凝点温度以上，在制热器持续放热的作用下，大循环管网和熔盐热载体温度缓慢上升，同时作用在换热管网局部的大循环管网之上的热应力得到缓慢释放。第三步骤：当大循环管网和熔盐热载体温度上升至预期的高温状态时，开启用热器阀门、控制压减空载大循环阀门的流量，此时的熔盐热载体由大循环预热模式变更为用热器组合体预热模式，由此使整体换热管网接受熔盐热载体的预热，此时整体换热管网的温度呈上升趋势，熔盐热载体的温度呈下降趋势，在低位收集槽之内较多熔盐热载体原有温度及制热器放热的作用下，失热后的熔盐热载体温度仍然在其凝点温度以上，在制热器持续放热的作用下，整体换热管网和熔盐热载体温度缓慢上升，同时作用在换热管网之上的热应力又一次得到缓慢释放，由此完成自然环境温度下初始冷启动整体换热管网的操作运行。采用上述方法的本发明，其突出的效果是：在自然环境温度下初始冷启动换热管网的场合，可以使用温度较低的高凝点热载体依次为空载小循环管线、供热管线、空载大循环管线和回热管线进行预热，当预热管线达到预期的高温状态后，再用温度较低的高凝点热载体为用热器进行预热，由此不但可防止高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中，还可以削弱来自于各方向热应力的当量并大幅缩小换热管网瞬时受热应力的侵扰范围。附图说明图1是本发明高凝点热载体换热管网装置的俯视结构示意图。图2是本发明高凝点热载体换热管网装置的侧视结构示意图。图3是本发明法兰盘抗压固定器的侧视结构示意图。图4是本发明法兰盘抗压固定器的端视结构示意图。图5是本发明大游隙管线固定器的侧视结构示意图。图中：制热器1，空载小循环阀门2，主流供热管线3，分支供热管线301，用热器阀门4，空载大循环阀门5，用热器6，空载大循环管线7，波纹补偿器8，主流回热管线9，分支回热管线901，空载小循环管线10，低位收集槽11，循环泵12，法兰盘抗压固定器13，径向限位器1401，轴向限位板1402。具体实施方式下面通过实施例进一步阐述本发明，目的仅在于更好地理解本
发明内容。一种高凝点热载体换热管网装置，参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5；图中：在构成换热管网的多个接头之处使用法兰盘对接。低位收集槽11是一个设置在最低位置收集换热管网中高凝点热载体的容器，在其上端设置有循环泵接口，在其上部侧端设置有高凝点热载体进口。循环泵12是一个离心式液下泵，其进口由低位收集槽11上端设置的循环泵接口置入低位收集槽11之内的下部，其出口与主流供热管线3的起点进口相通，循环泵12不但具备运行排料的功能，在停止运行时，它还具备通过离心叶轮的液道实现逆向回流功能。制热器1是一个下端设置有进口、上端设置有出口的制热部件。在具体实施中，它可以是一台锅炉，还可以是一个电热体。用热器6是一个下端设置有进口、上端设置有出口的用热部件，在具体实施中，它可以是一个换热器，还可以还可以是一个耗热反应釜，也可以是一个蒸发器。主流供热管线3一端与循环泵12的出口连通，另一端穿越制热器1通过几次弯曲直行并分别依次与水平安装的空载小循环阀门2、垂直安装的用热器阀门4的进口连通；与循环泵12出口连通的一端是主流供热管线3的起点，另一端是主流供热管线3的终点。主流回热管线9一端与低位收集槽11上部侧端的高凝点热载体进口连通，另一端分别依次与空载小循环管线接口和分支回热管线接口连通，与低位收集槽11上部侧端的高凝点热载体进口连通的一端是主流回热管线9的终点，另一端是主流回热管线9的起点。本实施例中，由用热器阀门4、分支供热管线301、用热器6和分支回热管线901组成用热器组合体；分支供热管线301的进口与用热器阀门4的出口连通，其出口与用热器6的进口连通；分支回热管线901的进口与用热器6的出口连通，其出口与主流回热管线9之上的分支回热管线接口连通；根据前述组合关系，在具体实施的换热管网中，可以在主流供热管线3和主流回热管线9之间安装多组用热器组合体。空载小循环管线10的进口与空载小循环阀门2的出口连通，其出口与主流回热管线9之上设置的空载小循环管线接口连通。在上述系统中，为用热器6提供高凝点热载体的管线统称为供热管线，它包括主流供热管线3和分支供热管线301，为用热器6排放放热后高凝点热载体的管线统称为回热管线，它包括主流回热管线9和分支回热管线901。本实施例中，在主流供热管线3终点的端头设置有终点扩展口，在主流回热管线9起点的端头设置有起点扩展口，主流供热管线3的终点扩展口通过配装空载大循环阀门5的空载大循环管线7与主流回热管线9的起点扩展口连通，由此构成在低位收集槽11至用热器6以外的供热管线和回热管线之间，连接有配装空载大循环阀门5的空载大循环管线7。为了更加明确上述的连接关系，还可以将其叙述为在低位收集槽11至连接有配装空载大循环阀门5的空载大循环管线7的供热管线和回热管线之间连接有用热器6。在具体实施的换热管网之中无论安装有多少个用热器6，针对在低位收集槽11至某用热器6以外的供热管线和回热管线之间，均可以连接有配装空载大循环阀门5的空载大循环管线7。在供热管线中，与循环泵12出口连通的主流供热管线3起点是该管线的起点低位点，与空载小循环阀门2进口的连通点是该管线的小循环低位点，当循环泵12停止运行、当空载小循环阀门2处于打开状态时，运行在该管线及用热器6中的高凝点热载体一部分可以经由起点低位点通过循环泵12逆向回流至低位收集槽11之内，另一部分可以经由小循环低位点通过空载小循环阀门2和空载小循环管线10流入回热管线之内；在回热管线中，与低位收集槽11上部侧端高凝点热载体进口连通的主流回热管线9终点是该管线的低位点，因此在装置停止运行时，可以将换热管网中具有较高温度的高凝点热载体相对地全部被低位收集槽11所收集，由此保证正常工作后的换热管网不会被高凝点热载体凝结堵塞。空载小循环管线10不但具有上述作用，它还可以使没有达到预期使用温度的高凝点热载体在不通过用热器6耗热的前提下，而直接地接受制热器1的放热。空载小循环阀门2是决定高凝点热载体是否进入用热器6放热的阀门之一，它的开度越小，穿越用热器6的高凝点热载体越多，当装置停止运行时，它还是供热管线的泄流阀门。综上构成：在所述构成换热管网的多个接头之处使用法兰盘对接；在所述低位收集槽11至用热器6以外的供热管线和回热管线之间连接有配装空载大循环阀门5的空载大循环管线7。基于上述技术方案的实施，所产生的有益效果是：在自然环境温度下初始冷启动换热管网的场合，可以使用温度较低的高凝点热载体先为供热管线和回热管线进行预热，当供热管线和回热管线达到预期的高温状态后，再用温度较低的高凝点热载体为用热器6进行预热，由此不但可防止高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中，还可以削弱来自于各方向热应力的当量并大幅缩小换热管网瞬时受热应力的侵扰范围。为了使空载小循环阀门2实现自动泄流功能，由此防止低温凝结；所述空载小循环阀门2是一个带有泄流缺口的微泄流阀门；本述空载小循环阀门2的泄流缺口既可以通过人为破坏该阀门的密封面予以实现，还可以通过人为性不彻底关闭该阀门予以实现，由此空载小循环阀门2的关闭是相对工况下的关闭。空载大循环阀门5是决定高凝点热载体是否进入用热器6放热的阀门之一，它的开度越小，穿越用热器6的高凝点热载体越多，当装置停止运行时，它还是供热管线的泄流阀门。为了使空载大循环阀门5实现自动泄流功能，由此防止低温凝结；所述空载大循环阀门5是一个带有泄流缺口的微泄流阀门；本述空载大循环阀门5的泄流缺口既可以通过人为破坏该阀门的密封面予以实现，还可以通过人为性不彻底关闭该阀门予以实现，由此空载大循环阀门5的关闭是相对工况下的关闭。换热管网中的阀门因为具有单位长度散热量大、其内结构复杂、工作时需要相对运动等特点，所以换热管网中的阀门是最容易被高凝点热载体凝结堵塞的部位，为了克服本述弊端；在所述空载小循环阀门2、用热器阀门4和空载大循环阀门5的其中阀门之外，设置有冷启放热体。固定式冷启放热体可以是固定在阀门之外的电热放热体，还可以是固定在阀门之外的其它放热体；其它放热体包括燃料放热体或热载体放热体等；设置冷启放热体的目的，是为了融化低温状态下凝结在阀门之内的固态高凝点热载体之用。在构成换热管网的多个接头之处使用法兰盘对接；法兰盘对接是由若干条螺栓将两片法兰盘压紧对接，在两片法兰盘之间压紧有密封垫；法兰盘对接虽然具备拆装方便等优势，但是针对抗压性能非常薄弱，在换热管网热应力的作用下，瞬时来自两端对压热应力的工况经常出现，一旦作用在法兰盘对接之处对压热应力大于螺栓的压紧力，那么法兰盘或密封垫必然再次做出减薄变形，一旦对压热应力消失，因减薄变形所产生的间隙弊端即会显现，为了克服本述弊端；在所述换热管网所使用的法兰盘对接之处，设置有法兰盘抗压固定器13。法兰盘抗压固定器13是以使两片法兰盘对接之处抵抗对压压力为使命的机构；本实施例中的法兰盘抗压固定器13是焊接在被螺栓压紧对接后的法兰盘外边缘的若干段圆钢构成。为了利于高凝点热载体的液位显示读取；所述低位收集槽1是一个立式桶体容器；本述立式桶体容器与卧式罐体相比，具备高低液位显示直观的技术优势。为了提高立式桶体容器的承压性能及局部热应力释放性能；所述立式桶体容器是由圆柱形桶体和球面封头连接构成。为了提高低位收集槽1的保温性能；所述低位收集槽1是一个双层结构的桶体容器，在内层桶体容器与外层桶体容器之间填充有保温材料。为了将构成换热管网的管线控制在相对预期的范围内；在所述构成换热管网的管线中配置有游隙范围在10毫米以上的大游隙管线固定器。大游隙管线固定器是以将管线控制在相对范围内为使命的机构，包括径向限位器1401和轴向限位板1402；本实施例中，径向限位器1401是一个管圈，在其内套装有管线，径向限位器1401的内径大于管线外径10mm以上，径向限位器1401的外端与管线支撑固定点焊接；在径向限位器1401两端分别设置有轴向限位板1402，轴向限位板1402内孔与管线外壁焊接，两片轴向限位板1402之间所形成的距离宽度大于径向限位器1401宽度10mm以上。根据大游隙管线固定器的技术使命并结合附图5图示：如果仅需要针对管线进行径向固定，那么径向限位器1401既是大游隙管线固定器。如果既需要针对管线进行径向固定，还需要针对管线进行轴向定位，那么需要由径向限位器1401和轴向限位板1402共同构成大游隙管线固定器。为了提高换热管网的热应力释放性能，在换热管网中的任意管线中，设置有波纹补偿器8。实施例的工作：高凝点热载体材料是熔盐，在下简称熔盐热载体；制热器1是一台熔盐热载体燃料锅炉；用热器6是一个有机物料蒸发器。为了使制热器1与用热器6达到一定安全距离，制热器1至用热器6的直线距离约15米，由此不但加长了主流供热管线3的流通长度，也加长了主流回热管线9的流通长度。用热器6以及相关的管线在自然环境温度下的常温状态，为了使换热管网进入高温下的工作状态，需要具有一定温度的熔盐热载体在换热管网中进行放热循环，为了减轻换热管网受瞬时强大热应力的冲击破坏程度，需要按下述步骤执行操作；为了便于识别，现有所有阀门均处于关闭状态。开启空载小循环阀门2、制热器1和循环泵12，使熔盐热载体接受制热器1放热而使其升温，受热后的熔盐热载体经由空载小循环阀门2和空载小循环管线10再次回至低位收集槽11之内。当低位收集槽11之内的熔盐热载体达到预期的高温状态时，开启空载大循环阀门5、控制压减空载小循环阀门2的流量，此时的熔盐热载体由小循环循环模式变更为大循环预热模式，由此使构成大循环管网的主流供热管线3、空载大循环阀门5、空载大循环管线7和主流回热管线9接受熔盐热载体的预热，此时大循环管网的温度呈上升趋势，熔盐热载体的温度呈下降趋势，但是在低位收集槽11之内较多熔盐热载体原有温度及制热器1放热的作用下，失热后的熔盐热载体温度仍然在其凝点温度以上，在制热器1持续放热的作用下，大循环管网和熔盐热载体温度缓慢上升，同时作用在换热管网局部的大循环管网之上的热应力得到缓慢释放。当大循环管网和熔盐热载体温度上升至预期的高温状态时，开启用热器阀门4、控制压减空载大循环阀门5的流量，此时的熔盐热载体由大循环预热模式变更为用热器组合体预热模式，由此使整体换热管网接受熔盐热载体的预热，此时整体换热管网的温度呈上升趋势，熔盐热载体的温度呈下降趋势，但是在低位收集槽11之内较多熔盐热载体原有温度及制热器1放热的作用下，失热后的熔盐热载体温度仍然在其凝点温度以上，在制热器1持续放热的作用下，整体换热管网和熔盐热载体温度缓慢上升，同时作用在换热管网之上的热应力又一次得到缓慢释放，由此完成自然环境温度下初始冷启动整体换热管网的操作运行。在上述操作运行中，其突出的效果是：在自然环境温度下初始冷启动换热管网的场合，可以使用温度较低的高凝点热载体先为主流供热管线3和主流回热管线9进行预热，当主流供热管线3和主流回热管线9达到预期的高温状态后，再用温度较低的高凝点热载体为用热器6进行预热，由此不但可防止高凝点热载体凝结堵塞在换热管网之中，还可以削弱来自于各方向热应力的当量并大幅缩小换热管网瞬时受热应力的侵扰范围。预期的高温状态是指经使用放热之后的热载体温度，仍略高于自身凝点温度的状态；之所以本述没有给定具体的温度，是因为不同的热载体具有不同的比热（载热能力）、不同的换热管网具有不同的吸热能力，因此无法给定具体的温度，但是可以肯定的规律是：热载体比热（载热能力）越高、换热管网的吸热能力越低，可以将“预期的高温状态”的温度设定可以越低。作为本方法发明的一种优选方案；所述空载小循环阀门2和空载大循环阀门5是两个刻意关不严的阀门；刻意关不严可以通过在阀面之间设置有泄流缺口予以实现，也可以通过人为刻意不关严予以实现。基于上述使用方法的实施，可以通过高凝点热载体的微量泄流而保证将该系统的温度控制在高凝点热载体的凝点温度以上，由此而防止该系统被高凝点热载体凝结堵塞。换热管网中的阀门因为具有单位长度散热量大、其内结构复杂、工作时需要相对运动等特点，所以换热管网中的阀门是最容易被高凝点热载体凝结堵塞的部位，为了克服本述弊端；在所述空载小循环阀门2、用热器阀门4和空载大循环阀门5的其中阀门之外，设置有冷启放热体。上述各实施例的描述均不是对本发明技术方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。当前第1页1 2 3