一种过热蒸汽高效减温系统及智能控制方法与流程

本发明属于热能转换技术领域，涉及一种过热蒸汽高效减温系统及智能控制方法。

背景技术：

减温系统是一种蒸汽热能转换装置。它是将较高温度的蒸汽通过喷水减温转换成所需温度的蒸汽的热交换装置。减温系统广泛应用于轻工、机械、化工、冶金等工业领域。减温系统性能的好坏直接影响上述工业领域产品质量，性能差的减温系统甚至导致这些工艺过程无法进行。

蒸汽的减温方法，一是可以通过间接换热来降低蒸汽的温度；二是通过减温系统来降低蒸汽的温度，即利用减温水在减温器中雾化、升温、最后汽化来实现。综合分析两种方法的减温效果，可发现，前者不仅需要较大的换热面积，而且实现减温的反应时间较长，而后者是能在瞬间实现蒸汽的减温效果。然而利用减温系统对过热蒸汽进行减温，其弊端就是可能会因为减温水的雾化效果不好、或者减温过度使得蒸汽形成疏水等原因，引起减温后的蒸汽含有水滴，而使得减温后的蒸汽无法满足工艺需求。本发明主要是针对克服该问题而进行的发明创造。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，性能可靠的过热蒸汽高效减温系统及智能控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种过热蒸汽高效减温系统，其特征在于：包括减温装置、分离水存储器、给水泵和增压泵，减温装置包括减温部件和汽水分离部件；减温装置的进汽端口连接有蒸汽进汽管，蒸汽进汽管上设置有第二参数测量装置，进汽端口与减温部件相连，减温部件和汽水分离部件相连，汽水分离部件与减温装置的出汽端口连接，出汽端口连接有蒸汽出汽管，蒸汽出汽管上设置有第三参数测量装置；减温部件中设置有喷嘴，喷嘴与减温装置的进水端口连通，进水端口连接有减温水管，减温水管上沿减温水流方向依次设置有第四阀门和第一参数测量装置；汽水分离部件与减温装置的分离出水端口连接，分离出水端口连接有分离水出水管，分离出水端口通过分离水出水管与分离水储存器的进水口连接，分离水出水管上装有第四参数测量装置；分离水储存器的出水口连接有分离水给水管，分离水储存器的出水口通过分离水给水管与减温水管连接，分离水给水管上沿水流动方向依次设置有第一阀门、给水泵和第二阀门；减温水管设置有增压旁路，增压旁路的入水端设置在第四阀门的入水端，增压旁路的出水端设置在第四阀门的出水端，增压旁路上沿减温水流动方向依次安装第三阀门、增压泵和第五阀门。

本发明所述第一参数测量装置、第二参数测量装置、第三参数测量装置和第四参数测量装置均为参数测量装置，参数测量装置包括温度测量仪、压力测量仪和流量测量仪。

本发明所述喷嘴为压力型喷嘴。

一种过热蒸汽高效减温系统，其特征在于：包括如下步骤：

s1：界定已知用户的所需蒸汽的参数温度t01、压力p01和质量流量f01；

s2：根据用户所需蒸汽参数，并考虑管道输送压损、温降及管漏因素后，计算得出汽端口(105)的实际输出的蒸汽参数：温度t0、压力p0和质量流量f0，查水&水蒸汽物性参数，得出汽端口(105)的蒸汽焓值h0(t0，p0)；

s3：根据减温水的初始参数：温度t10和压力p10，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的初始焓值h10(t10，p10)；

s4：根据用户所需蒸汽(减温后蒸汽)的初始流量f0，以及减温水的物性参数，初步调节减温前的蒸汽流量，此时的蒸汽是经过减压后的蒸汽，利用第二参数测量装置进行参数测量，为温度t20、压力p20、质量流量f20，即p0≈p20；查水&水蒸汽物性参数，得减温前蒸汽的焓值h20(t20，p20)；p0≈p20的具体条件本领域技术人员能够自行判断，属于本领域常规误差判断范畴；

s5：根据能量与质量平衡关系，进行如下计算：

式中：f10为减温水的计算质量流量，x为减温系统的能量损失系数；

s6：根据减温水的计算质量流量f10，来进行减温水的流量调节，利用第一参数测量装置测量减温水的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)；

s7：利用第三参数测量装置测量减温后蒸汽的温度t3、压力p3和质量流量f3，第四参数测量装置测量减温后分离水的温度t4、压力p4和质量流量f4；查水&水蒸汽物性参数，得减温后蒸汽的焓值h3(t3，p3)和减温后分离水的焓值h4(t4，p4)；

s8：根据能量与质量关系式，进行如下计算：

减温前蒸汽的能量q20＝h20(t20，p20)×f20，

减温水的能量q1＝h1(t1，p1)×f1，

分离水的能量q4＝h4(t4，p4)×f4，

计算得减温后蒸汽的焓值

s9：此时，对比分析减温后蒸汽的两种焓值h30与h3(t3,p3)，当h30与h3(t3,p3)两者的值在误差范围内时，执行s10步骤；当h30与h3(t3,p3)两者的值超过误差范围，且h30＜h3(t3，p3)时，执行s11步骤；

s10：此时，对比分析t3与t0：

当t3＝t0时，减温装置输出的减温蒸汽符合用户的参数要求；

当t3＞t0时，减温水不足，需增大减温水的流量，然后利用第一参数测量装置重新测量减温水的的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7开始重新操作；

当t3＜t0时，减温水过量，需减小减温水的流量，然后利用第一参数测量装置重新测量减温水的的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7开始重新操作；

s11：此时，需结合判断汽水分离部件的运行工况是否为最大工况进行分析：

当汽水分离部件的运行工况为最大工况时，此时开启增压泵，增加减温水的压力，提高喷嘴的雾化效果，然后利用第一参数测量装置重新测量减温水的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7步骤重新操作；

当汽水分离部件的运行工况未达到最大工况时，此时调节汽水分离部件的运行工况，增大其汽水分离效果，然后从s7步骤重新操作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)通过增压系统提高了减温装置的雾化效果，降低减温后蒸汽含水的因素；(2)通过汽水分离部件提升了减温装置的性能，降低减温后蒸汽含水的因素；(3)通过分离水存储系统，有效回收利用分离水，减少了水资源的浪费；(4)通过本发明的智能控制方法，有效避免了减温后蒸汽的含水情况，且实现了人工智能化。

附图说明

图1是本发明实施例平面结构示意图。

图2是本发明实施例减温装置的结构示意图。

图3是本发明实施例参数测量装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3。

本实施例为一种过热蒸汽高效减温系统，包括减温装置1、分离水存储器2、给水泵3和增压泵4。

减温装置1包括减温部件101和汽水分离部件103；减温装置1的进汽端口104连接有蒸汽进汽管9，蒸汽进汽管9上设置有第二参数测量装置22，进汽端口104与减温部件101相连，减温部件101和汽水分离部件103相连，汽水分离部件103与减温装置1的出汽端口105连接，出汽端口105连接有蒸汽出汽管10，蒸汽出汽管10上设置有第三参数测量装置23。

减温部件101中设置有喷嘴102，喷嘴102与减温装置1的进水端口106连通，进水端口106连接有减温水管5，减温水管5上沿减温水流方向依次设置有第四阀门28和第一参数测量装置21。

汽水分离部件103与减温装置1的分离出水端口107连接，分离出水端口107连接有分离水出水管7，分离出水端口107通过分离水出水管7与分离水储存器2的进水口连接，分离水出水管7上装有第四参数测量装置24；分离水储存器2的出水口连接有分离水给水管8，分离水储存器2的出水口通过分离水给水管8与减温水管5连接，分离水给水管8上沿水流动方向依次设置有第一阀门25、给水泵3和第二阀门26。

减温水管5设置有增压旁路6，增压旁路6的入水端设置在第四阀门28的入水端，增压旁路6的出水端设置在第四阀门28的出水端，增压旁路6上沿减温水流动方向依次安装第三阀门27、增压泵4和第五阀门29。

作为优选，第一参数测量装置21、第二参数测量装置22、第三参数测量装置23和第四参数测量装置24均为参数测量装置，参数测量装置包括温度测量仪201、压力测量仪202和流量测量仪203。

作为优选，喷嘴102为压力型喷嘴。

一种过热蒸汽高效减温系统，包括如下步骤：

s1：界定已知用户的所需蒸汽的参数温度t01、压力p01和质量流量f01；

s2：第一阀门25和第二阀门26，根据用户所需蒸汽参数，并考虑管道输送压损、温降及管漏因素后，计算得出汽端口(105)的实际输出的蒸汽参数：温度t0、压力p0和质量流量f0，查水&水蒸汽物性参数，得出汽端口(105)的蒸汽焓值h0(t0，p0)；

s3：根据减温水的初始参数：温度t10和压力p10，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的初始焓值h10(t10，p10)；

s4：根据用户所需蒸汽(减温后蒸汽)的初始流量f0，以及减温水的物性参数，初步调节减温前的蒸汽流量，此时的蒸汽是经过减压后的蒸汽，利用第二参数测量装置22进行参数测量，为温度t20、压力p20、质量流量f20，即p0≈p20；查水&水蒸汽物性参数，得减温前蒸汽的焓值h20(t20，p20)；p0≈p20的具体条件本领域技术人员能够自行判断，属于本领域常规误差判断范畴；

s5：根据能量与质量平衡关系，进行如下计算：

式中：f10为减温水的计算质量流量，x为减温系统的能量损失系数；

s6：根据减温水的计算质量流量f10，来进行减温水的流量调节，利用第一参数测量装置21测量减温水的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)；

s7：利用第三参数测量装置23测量减温后蒸汽的温度t3、压力p3和质量流量f3，第四参数测量装置24测量减温后分离水的温度t4、压力p4和质量流量f4；查水&水蒸汽物性参数，得减温后蒸汽的焓值h3(t3，p3)和减温后分离水的焓值h4(t4，p4)；

s8：根据能量与质量关系式，进行如下计算：

减温前蒸汽的能量q20＝h20(t20，p20)×f20，

减温水的能量q1＝h1(t1，p1)×f1，

分离水的能量q4＝h4(t4，p4)×f4，

计算得减温后蒸汽的焓值

s9：此时，对比分析减温后蒸汽的两种焓值h30与h3(t3,p3)，当h30与h3(t3,p3)两者的值在误差范围内时，执行s10步骤；当h30与h3(t3,p3)两者的值超过误差范围，且h30＜h3(t3，p3)时，执行s11步骤；

s10：此时，对比分析t3与t0：

当t3＝t0时，减温装置1输出的减温蒸汽符合用户的参数要求；

当t3＞t0时，减温水不足，需增大减温水的流量，然后利用第一参数测量装置21重新测量减温水的的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7开始重新操作；

当t3＜t0时，减温水过量，需减小减温水的流量，然后利用第一参数测量装置21重新测量减温水的的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7开始重新操作；

s11：此时，需结合判断汽水分离部件103的运行工况是否为最大工况进行分析：

当汽水分离部件103的运行工况为最大工况时，此时开启增压泵4，打开第三阀门27和第五阀门29，增加减温水的压力，提高喷嘴102的雾化效果，然后利用第一参数测量装置21重新测量减温水的温度t1、压力p1和质量流量f1，查水&水蒸汽物性参数，得减温水的焓值h1(t1，p1)，接着从s7步骤重新操作；

当汽水分离部件103的运行工况未达到最大工况时，此时调节汽水分离部件103的运行工况，增大其汽水分离效果，然后从s7步骤重新操作。

在本实施例中，当减温水的压力不足(小于蒸汽压力)时，也可以利用增压旁路6，启动增压泵4，增加减温水的压力，使得减温水压力满足减温需求。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。