专利名称:蒸汽采暖系统不供汽能防冻的方法
本发明是蒸汽采暖系统防冻的技术。
现有的蒸汽采暖技术在供采暖系统中一些设备的自身温度低于0℃时，会出现局部或大部分冻结，致使管路阻塞，甚至会毁坏系统中的设备。为了避免冻结事故，须进行连续或间歇地供汽，用蒸汽温对采暖设备 和其周围环境加温。总之，在采暖期采暖时，采暖系统的设备主要是靠供汽进行防冻的。但在采暖间歇阶段，例如，夜间节假日、公休日等，为了避免冻结，仍须连续或间歇地供汽，使供热系统保持一定的温度，这样就造成煤、水、电等能源的大量空耗。
长时间停汽(即采暖期间的间歇阶段等)会造成采暖系统中的设备局部或大部分冻结，造成冻结的主要原因是在停汽时或停汽后，整个系统中某些局部介质通路内的凝水不能排出或排净，当温度下降到0℃以下时，则造成冻结事故。
例如，柱型和长翼型散热器的凝水积水死角，如图1-A所示。排管型散热器下部的凝水积水死角，如图1-B所示。室内外输汽管或开式凝水管道的横管(水平安装)中部下沉弯曲形成凝水积水段，如图1-C所示。安装在横管上的直通式截止阀，如图1-D所示。现有的疏水器安装均有积水现象，如图1-E所示;散热器出口处施水器的安装形式，如图1-F所示;非标准的疏水器安装形式，如图1-G所示;弹簧管压力表的安装形式，如图1-H所示，以及减压器内、闭式凝水管内等。
本发明是为解决蒸汽采暖系统周围温度低于0℃时，连续长时间不供汽，特别是采暖期间采暖间歇阶段，就有可能发生局部或大部分冻结事故的问题而研制出的蒸汽采暖系统停汽后仍能防冻的安装方式。
本发明是改变散热装置、疏水设施、输汽设施和凝水回收设施的安装方式，能消除蒸汽采暖系统的介质通路中的积存凝水，在停汽后仍能防冻的安装方式，以及相应的供汽和停汽的操作程序。疏水设施分离、疏导和输送散热装置排出的凝水，凝水回收设施回收、集中疏水设施输送的凝水，它们各自由管和管件相连接。
本发明是由蒸汽源通过蒸汽管向散热装置输送蒸汽、蒸汽温度使散热装置升温，散热装置向周围空间散发蒸汽热量，在散热过程中产生凝水。疏水设施分离、疏导散热装置排出的凝水，通过凝水管向凝水回收设施输送凝水。凝水回收设施从凝水管中回收凝水，并输送到凝水箱内。
散热装置是由散热器(1)、进口(2)和出口(3)组成，散热装置的安装方式是将柱型或长翼型散热器(1)水平(横着)安装，使其出口(3)的指向安装成铅直或稍偏于铅直的方向，并且散热器(1)向出口(3)一侧略微低倾。柱型和长翼型散热器水平(横着)安装，安装后的散热器(1)要使进口(2)和出口(3)的指向为铅直或稍偏于铅直的方向。当进口(2)和出口(3)与蒸汽连通时，散热器(1)的介质通路内出现凝水，可依靠位差排净。如图2所示。
在排管型散热器(1)内的隔汽板(4)上设置漏水孔(5)，可将凝水从漏水孔(5)中排走，同时隔汽板(4)仍可隔住大部分蒸汽。漏水孔(5)的孔径视排管的管径大小而定，不宜过大，能排走凝水即可。另外，截去排管型散热器(1)的积水死角(19)或将出口(3)设置在立管底部。截去积水死角(19)是为了避免散热器(1)内出现积存凝水。如图3所示。
散热器(1)与散热器(1)之间不能采用水平串联的布置形式，串联管(20)或散热器(1)或二者的介质通路内会形成积水死角，使凝水不能排出或排净。如图4所示。
疏水设施的主要器件是由疏水器(6)和放水阀(7)或检查阀(8)或旁通管(9)组成，并由管和管件相连接。
疏水设施作为散热器出口处使用，由疏水器(6)和放水阀(7)组成时，疏水设施的安装方式是将疏水器(6)和放水阀(7)接三通，三通的另一个接口为引入口(15)构成管路。放水阀(7)是开闭用的阀门，可采用闸阀或截止阀等;疏水器(6)和放水阀(7)由三通连接，呈直角形或一字形均可;疏水器(6)和放水阀(7)的出口接管或不接管均可，接管时的管路布置形式不限，能组成多种安装形式，可根据不同设计方案的需要选择使用。安装方位要保证放水阀(7)开启后靠位差即可将介质通路中的凝水排净。如图5所示。
停汽时，开启放水阀(7);供汽时，待排出空气和大部分启动时的凝水后，关闭放水阀(7)，疏水器(6)则开始工作。
疏水设施由疏水器(6)、放水阀(7)和检查阀(8)组成时，疏水设施的安装方式是将放水阀(7)和疏水器(6)接第一个三通、另一个接口为引入口(15)，疏水器(6)出口、检查阀(8)和短管接第二个三通，短管和弯头接第三个三通、另一个接口为排出口(16)，弯头接放水阀(7)的出口构成四边形平面管路。
放水阀(7)可采用闸阀或截止阀等;放水阀(7)与疏水器(6)由三通连接，呈直角形或一字形均可;检查阀(8)可采用闸阀或截止阀等;疏水器(6)与检查阀(8)由三通连接，呈直角形或一字形均可。
采用此种安装形式时，先确定安装方位是水平安装还是垂直安装，再进行组装施工。水平安装时，第三个三通可任意布置在放水阀(7)与第二个三通之间管段上的任何一处，其四边形管路平面水平安装，不得倾斜，引入口(15)的指向可水平或铅直向上或在其二者之间。垂直安装时，第三个三通只能布置在底部管路上或底部管路两端的任何一个直角上;另外，横管管段水平安装，带有疏水器(6)的管段在上，与之平行的管段在下;引入口(15)的指向可水平或铅直向上或在其二者之间。排出口(16)的指向可水平或铅直向下或在其二者之间。所构成的疏水设施可根据不同设计的方案选择使用。如图6所示。
按照上述安装方式安装的疏水设施在使用时只需进行一次操作(即开启放水阀(7)即可把阀和管路等介质通路中的凝水放净。
停汽时开启放水阀(7)，放出凝水;供汽时，待排出空气和大部分启动时的凝水后，关闭放水阀(7)，疏水器(6)开始工作;开启检查阀(8)如有大量的蒸汽连续跑出或无汽也无凝水，说明疏水器(6)出现故障，应检修。放水阀还可代替冲洗管使用。
疏水设施由疏水器(6)、放水阀(7)、检查阀(8)、两个闸阀和旁通管(9)组成，疏水设施的安装方式是将放水阀(7)和第一个闸阀接第一个三通，三通另一个接口为引入口(15)，第一个闸阀出口接疏水器(6)，疏水器(6)出口、检查阀(8)和第二个闸阀接第二个三通，第二个闸阀出口和旁通管(9)接第三个三通，第三个三通的另一个接口为排出口(16)，旁通管(9)接放水阀(7)出口构成四边形管路。
放水阀(7)采用闸阀;检查阀(8)可采用闸阀或截止阀，检查阀(8)与疏水器(6)由第二个三通连接呈直角;在疏水设施安装方位确定后，检查阀(8)的出口指向可水平或铅直向上或在其二者之间;第二个闸阀与疏水器(6)由第二个三通连接呈一字形。根据需要不同，可将旁通管(9)水平安装或垂直安装。
旁通管(9)水平安装时，放水阀(7)与第一个闸阀由第一个三通连接呈直角形。四边形管路平面要水平安装，不得倾斜;检查阀(8)的出口指向可水平或铅直向上或在其二者之间。如图7-A所示。
旁通管(19)垂直安装时，放水阀(7)与第一个闸阀由第一个三通连接呈一字形。设有疏水器(6)的直管段和与之平行的旁通管(9)均须水平安装，但前者要高于后者;检查阀(8)的出口指向呈水平或铅直向上或在其二者之间。如图7-B所示。
当旁通管(9)水平安装的疏水设施用于闭式或上返情况的凝水管时，检查阀(8)的出口指向必须为水平方向，如图8-A所示。
当旁通管(9)垂直安装的疏水设施用于闭式或上返情况的凝水管时旁通管(9)的两个直角或两个直角之间管段上可任选一处用三通接出第二个放水阀(7)，在第二个闸阀和第二个放水阀(7)之间的管路上任选一处安装一个三通，另一个接口为排出口(16);或者在旁通管(9)的两个直角中的任何一个直角上安装四通，四通上的两个接口连接旁通管(9)使之呈直角，四通上第第三个接口接第二个放水阀(7)，第四个接口为排出口(16)。如图8-B所示。
疏水设施由两个疏水器(6)、两个检查阀(8)、两个旁通管(9)和一个放水阀(7)并联组成时，其安装方式是引入口(15)和第一个闸阀接第一个三通，第一个闸阀出口接第一个疏水器(6)，第一个疏水器(6)出口、检查阀(8)和第二个闸阀接第二个三通，第二个闸阀出口接第一个旁通管(9)，第三个闸阀、放水阀(7)和第一个三通接第三个三通，第三个闸阀出口接第二个疏水器(6)，第二个疏水器(6)出口、检查阀(8)和第四个闸阀接第四个三通，第四个闸阀出口、第二个旁通管(9)和排出口(16)接第五个三通，第一个旁通管(9)、第二个旁通管(9)和放水阀(7)出口接第六个三理构成日字形平面管路。
放水阀(7)采用闸阀;检查阀(8)采用闸阀或截止阀均可;第一个疏水器(6)与第一个检查阀(8)和第二个疏水器(6)与第二个检查阀(8)各自由第二个三通和第五个三通连接均呈直角;第一个疏水器(6)与第二个闸阀和第二条疏水器(6)与第四个闸阀各自由第二个三通和第五个三通连接均呈一字形。如图9-A所示。
采用此种安装形式其日字形平面要水平安装，不得倾斜;两个检查阀(8)的出口指向可水平或铅直向上或在其二者之间。
此种安装形式只需一次操作(即开启放水阀(7))即可把阀和管路中的凝水放净，放水阀(7)还可代替冲洗管使用。
在供暖运行中停汽时，开启放水阀(7)，放出凝水;供汽时，待排出空气和大部分启动时的凝水后关闭放水阀(7)，疏水器(6)开始工作。当需使用旁通管(9)时，开启放水阀(7)，关闭疏水器(6)两侧的闸阀，旁通管(9)开始工作。开启检查阀(8)，关闭疏水器(6)后侧闸阀，即可检查出疏水器(6)是否正常工作。
当用于闭式或有上返情况的凝水管的场合，当安装位置下面有下水道或可排放凝水设施时，则把检查阀(8)(一个或两个均可)的出口指向为水平或铅直向下或在其二者之间安装。停汽时，要开启放水阀(7)和一个检查阀(8)即可放净凝水;供汽时要关闭放水阀(7)和检查阀(8)。
当用于闭式或有上返情况的凝水管的场合，当安装位置下面无下水道不便排放凝水时，在排出口(16)处用三通接出第二个放水阀(7)，其出口指向呈水平或铅直向下或在其二者之间，放水阀(7)出口接至排放处。如图9-B所示。
停汽时，要开启两个放水阀(7)(一个原来的，另一个新装的)即可放净凝水;供汽时关闭两个放水阀(7)。
疏水设施是与散热装置相连通，把散热装置排放的凝水分离、疏导、输送到凝水回收设施或排放掉。
上述疏水设施的引入口(15)和排出口(16)各自与散热装置和凝水管相连接，其连接方式采用丝扣或法兰均可;组成四边形平面管路时，如其中有可拆装的连接件(即法兰或活接头)，也可在可拆装的连接件处合拢。另外，疏水设施中所用的施水器、阀门、管和管件的公称通径必须一致。
在整个采暖系统中尽可能少用疏水设施(指数量)，这样可节能、减少维修量、减少放水操作量。减少疏水设施的最佳方案是多组散热器(1)合用一个或一组疏水设疏。小型的蒸汽采暖系统仅采用一个或一组疏水设施即可。
有时多组散热器(1)合用一个或一组疏水设施会出现“热力失调”的现象，除了采取调节散热器(1)的进口(2)处或出口(3)处的阀门外，还可采取把疏水设施安装在采暖系统的最远端(即离蒸汽源最远处)的方法来解决。如图10所示。
放水阀(7)离疏水器(6)较近，且经常开启，污物在放水阀(7)开启时被汽、水冲走。一般可采用不带过滤装置的疏水器(6)，整个采暖系统可不必再配置过滤装置。
输汽控制设施由通气阀(8)、主汽阀(17)和减压装置组成时，其安装方式是主汽阀(17)接减压装置，减压装置和通气阀(18)接三通，三通的另一个接口接输汽管道;或者主汽阀(17)、通汽阀(18)和减压装置接三通，减压装置接输汽管道;或者主汽阀(17)、通气阀(18)接三通，另一接口接输汽管道，通气阀(18)距主汽阀(17)出口或减压装置出口10米以内;或者通气阀(18)处于主汽阀(17)与减压装置之间的任意位置，在主汽阀(17)进口和出口的主汽管(22)上接旁路管(23)，旁路管(23)上设置开闭阀门(29)构成管路。
由蒸汽源向分汽包(10)输送蒸汽，分汽包(10)上接若干个主汽管(22)，主汽管(22)上设主汽阀(17)，由主汽阀(17)控制输送蒸汽。供热系统需安装减压设施，可从用户引入口处移装到锅炉房(21)内。如图11所示。
当减压装置采用减压器(24)时，需安装减压器(24)的采暖系统，在减压器(24)出口一侧的主汽管(22)上安装通气阀(18)，通汽阀(18)距减压器(24)5米左右，最远不超过10米。
当减压装置采用调节阀门时，需安装调节阀门(或调压板或其它调压装置)(25)的供热系统，要把通气阀(18)安装在调节阀门(或调压板或其它调压装置)(25)与主汽阀(17)之间，靠近主汽阀(17)一侧的主汽管(22)上即可。
无减压装置的采暖系统，把通气阀(18)安装在主汽阀(17)的出口一侧的主汽管(22)上，距主汽阀(17)5米左右，最远不超过10米。
在停汽后即关闭主汽阀(17)后，开启通气阀(18)，可以向采暖系统中补进空气，使之快速排出凝水，同时还起到放水阀(7)放水的作用和监视主汽阀是否漏汽的作用。如果在停汽后通气阀(18)仍冒出蒸汽，则说明主汽阀(18)未闭死或漏汽。应关严阀门或检修，防止因慢煞汽而造成冻结事故。
由凝水管(11)、放水阀(7)、放气阀(13)、止回阀(12)和凝水箱(14)组成时其安装方式是凝水管(11)未端、放水阀(7)和放气阀(13)接三通，放汽阀(13)出口接止回阀(12)，止回阀(12)出口接凝水箱(14)。凝水回收设施有两种类型，即开式凝水系统和闭式凝水系统。
开式凝水系统的防冻问题涉及两个方面，一是要把凝水箱(14)设置在能够防冻的场所，例如锅炉房内等;二是凝水管(11)的坡向与管路尽量一致和顺坡。如果管路中有逆坡或上返管段，则在其最低处安装放水阀(7)，以备在停汽时开阀放水。
闭式凝水系统需要防冻的部位是锅炉房以外的管段和设备。在凝水管(11)进入锅炉房(21)内的管段上设置止回阀(12)，在疏水设施或凝水泵出口处或凝水管上不设置止回阀(12)，止回阀(12)入口一侧最低部位的管段上接出放水阀(7)。在靠近止回阀(12)入口处的管段上安装放气阀(13)，最好安装两个，一个为自动，一个为手动。凝水可由凝水泵输送到凝水箱(14)。在锅炉房外的每段直管段的最高部位安装放气阀(13)，最低部位安装放水阀(7)。如图12所示。
如果设有凝水分站，要把分凝水箱、凝水泵、除污器等设备安设在“能够防冻的场所”，例如地下室内等场所。
弹簧管压力表的安装方式是压力表(26)接旋塞(27)，或其他类型开闭阀门，旋塞(27)接存水弯管(28)，存水弯管(28)接开闭阀门(29)，开闭阀门(29)接取源口。开闭阀门(29)选用截止阀、闸阀、旋塞均可。如图13所示。
使用时，把存水弯管(28)拧入开闭阀门(29)，开启开闭阀门(29)，压力表(26)即开始工作。不用时，先关闭开闭阀门(29)，再把存水弯管(28)连同压力表(26)一起拧下，妥善保管。
本发明的供汽操作程序为先微微开启主汽阀(17)或先开启主汽管(22)上旁路管(23)的开闭阀门(13)，开启片刻后再完全开启主汽阀(17);或者关闭通气阀(18)，微微开启主汽阀(17)或开启主汽管(22)上旁路管(23)的开闭阀门(13)，开启片刻后关闭放水阀(7)，完全开启主汽阀(17)均可。
采暖期短时间停汽后(停汽阶段不会有冻结现象)的供汽操作程序为先微微开启主汽阀(17)5分钟以上，对蒸汽供热管路进行暖管，再完全开启主汽阀(17)。或者先开启主汽管(22)上旁路管(23)的开闭阀门(13)(见图11和图14)5分钟以上。对蒸汽供热管路进行暖管，再完全开启主汽阀(17)。
采暖期长时间停汽后，特别是在采暖间歇阶段后的供汽操作程序为先关闭通气阀(18)防止蒸汽跑出，微微开启主汽阀(17)15分钟以上，对蒸汽供热管路进行暖管、疏水和排出空气，待排出空气和大部分启动时的凝水后，由近而远(以蒸汽源为基准)依次关闭整个供热系统中所有的放水阀(7)，使疏水器(6)进入工作状态，再完全开启主汽阀(17)正常供汽。或者先关闭通气阀(18)防止蒸汽跑出，开启主汽管(22)上旁路管(23)的开、闭阀门(13)(见图11和图14)15分钟以上，对蒸汽供热管路进行暖管、疏水和排出空气，待排出空气和大部分启动时的凝水后，由近而远(以蒸汽源为基准)依次关闭整个供热系统中所有的放水阀(7)，使疏水器(6)进入工作状态，再完全开启主汽阀(17)正常供汽。
采用上述操作程序会使整个采暖系统缓慢升温，各个部位受热均匀，能及时地排出启动时的凝水和整个采暖系统中的空气，管道内不发生水击，暖管后整个采暖系统的介质通路内才升压，能够有效地防止因骤热而发生设备裂损事故。
本发明的停汽操作程序为关闭主汽阀(17)或关闭主汽阀(17)、开启放水阀(7)、开启通气阀(18)。
采暖期短时间停汽，即在停汽的时间内不会有冻结的可能性，其停汽操作程序是关闭主汽阀(17)停止供汽即可。
采暖期长时间停汽(即采暖期间歇阶段)的操作程序是关闭主汽阀(17)停止供汽，沿管道线路由远而近(以蒸汽源为基准)依次开启整个系统中的所有放水阀(7)放出凝水，开启通气阀(18)使整个供汽系统介质通路的“两头”都与大气连通，以利快速排出凝水，并且监视主汽阀(17)是否漏汽。
安装放水阀(7)较多的采暖系统每次供汽和停汽的操作量较大，可选用电磁阀做为放水阀(7)，放水阀(7)的操作可在锅炉房或控制室内遥控。安装时要选择好电磁阀的安装方位，以开启后能够排净或基本排净积存凝水为准。
本发明构思严谨，技术性能可靠。工程安装或改装简便，容易实施，投资少。实施后，可使采暖系统处在0℃以下时，长时间停汽仍能杜绝冻结事故。由于在采暖间歇阶段(例如夜间、公休、节假日等不需采暖的时间内)无须为防冻而供汽，从而节省了大量的煤、电水等能源，及锅炉房的费用开支，同时大幅度地减轻了司炉、运煤等工人的劳动强度。需要采暖时间是工作日每天8小时左右的单位实施本发明后，每个采暖期可节能40%～60%，特别适合于工厂、企业、学校及需要间歇采暖的单位采用。
权利要求
1.蒸汽集中供热系统的一种停汽后仍能防冻的方法，本发明的特征是改变散热装置、疏水设施和输汽控制设施的安装方式，能消除蒸汽集中供热系统的介质通路中的积存凝水，以及相应的供汽和停汽的操作程序。
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的散热装置的安装方式是将柱型或长翼型散热器(1)水平(横着)安装，使其出口(3)的指向安装成铅直或稍偏于铅直的方向，并且散热器(1)向出口(3)一侧略微低倾。
3.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的疏水设施作为散热器出口处使用，由疏水器(6)和放水阀(7)组成时，其安装方式是将疏水器(6)和放水阀(7)接三通，三通的另一个接口为引入口(15)构成管路。
4.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的疏水设施由疏水器(6)、放水阀(7)和检查阀(8)组成时，其安装方式是将放水阀(7)和疏水器(6)接第一个三通，另一个接口为引入口(15)，疏水器(6)出口检查阀(8)和短管接第二个三通，短管和弯头接第三个三通，另一个接口为排出口(16)，弯头接放水阀(7)的出口构成，四边形平面管路。
5.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的疏水设施由疏水器(6)、放水阀(7)、检查阀(8)、两个闸阀和旁通管(9)组成时，其安装方式是将放水阀(7)和第一个闸阀接第一个三通、三通另一个接口为引入口(15)，第一个闸阀出口接疏水器(6)，疏水器(6)出口、检查阀(8)和第二个闸阀接第二个三通，第二个闸阀出口和旁通管(9)接第三个三通、第三个三通的另一个接口为排出口(16)，旁通管(9)接放水阀(7)出口构成四边行平面管路。
6.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的疏水设施由两个疏水器(6)、两个检查阀(8)、两个旁通管(9)和一个放水阀(7)并联组成时，其安装方式是引入口(15)和第一个闸阀接第一个三通，第一个闸阀出口接第一个疏水器(6)，第一个疏水器(6)出口、检查阀(8)和第二个闸阀接第二个三通，第二个闸阀出口接第一个旁通管(9)，第三个闸阀、放水阀(7)和第一个三通接第三个三通，第三个闸阀出口接第二个疏水器(6)，第二个疏水器(6)出口、检查阀(8)和第四个闸阀接第四个三通，第四个闸阀出口、第二个旁通管(9)和排出口(16)接第五个三通，第一个旁通管(9)、第二个旁通管(9)和放水阀(7)出口接第六个三通构成日字形平面管路。
7.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的输汽控制设施由通气阀(18)、主汽阀(17)和减压装置组成时，其安装方式是主汽阀(17)接减压装置，减压装置和通气阀(18)接三通，三通的另一个接口接输汽管道;或者主汽阀(17)、通气阀(18)和减压装置接三通，减压装置接输汽管道;或者主汽阀(17)、通气阀(18)接三通，另一接口接输汽管道，通气阀(18)距主汽阀(17)出口或减压装置出口10米以内;或者通气阀(18)处于主汽阀(17)与减压装置之间的任意位置，在主汽阀(17)进口和出口的主汽管(22)上接旁路管(23)，旁路管(23)上设置开闭阀门(29)构成管路。
8.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的供汽操作程序为先微微开启主汽阀(17)或先开启主汽管(22)上旁路管(23)的开闭阀门(29)，开启片刻后再完全开启主汽阀(17);或者关闭通气阀(18)，微微开启主汽阀(17)或开启主汽管(22)上旁路管(23)的开闭阀门(29)开启片刻后关闭放水阀(7)，完全开启主汽阀(17)均可。
9.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于所述的停汽操作程序为关闭主汽阀(17)或关闭主汽阀(17)、开启放水阀(7)、开启通气阀(18)。
专利摘要
本发明对蒸汽采暖技术提出了新的蒸汽采暖工程设计方案和供、停汽操作程序。在停汽后，特别是采暖间歇阶段长时间的停汽，能及时把介质通路中的凝水排净，即使温度降到0℃以下，长时间的不供汽也不会出现冻结。是极有效的不供汽防冻方法，并且消除了采暖期采暖间歇阶段的能源空耗，能大量地节省煤、水、电等能源。需要采暖时间为每天八小时左右的单位采用本发明后，可节能40～60％。采用本发明投资少，见效快，工程的安装和改善简便，容易实施。
文档编号F24D1/00GK86106421SQ86106421
公开日1987年4月22日 申请日期1986年11月7日
发明者张力强 申请人:张力强导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan