专利名称：蒸汽供热闭路循环设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸汽供热系统，特别是一种蒸汽供热闭路循环系统。
公知的蒸汽供热系统包括供热锅炉、输汽管网、换热设备、疏水器、回水管网和凝结水回水设备等部分。另外也有在疏水器后将凝结水排放掉的情况。按上述这种开式循环方式，其二次蒸汽的损失是很难避免的，现行供热系统的关键设备是疏水器，它关系到系统能否以较高的热能利用率进行工作。现阶段使用的疏水器大多数由于技术上、工艺上及检测手段等诸方原因导致其质量差，而将其用于设备或系统内，又导致大量一次蒸汽通过疏水器损失掉。这种供热设备或系统利用的是蒸汽潜热，而蒸汽凝结水在降压后产生的二次蒸汽，甚至一次蒸汽经过疏水器时，也将出现跑、冒、漏的情况。由于目前工业上疏水器的用量很大，如前述的供热设备或系统所需疏水器近二十台，而且现阶段的疏水器质量较差，维修工作量大，易堵，生产运行中无法维修(需停产维修)，影响生产，即使运行管理得较好的蒸汽供热设备或系统，其疏水器也不可避免地出现跑、冒、漏的情况，二次蒸汽多数在凝结水设备上冒掉了，目前国外的资料表明这冒掉的损失可达15～20%，而国内则高达30～50%。日本日清公司的资料表明，疏水器的使用寿命不超过十年，而且年年需要维修，目前国内的使用寿命在二～五年，大多数疏水器将会因阀门漏汽而使大量蒸汽进入凝结水管，造成热能损失。
本发明针对现有技术存在的问题进行改进，提供一种结构简单、节省能源、热能利用率高(达95%以上)、将现有的开式循环方式改为闭路循环方式，便于维修管理的蒸汽供热闭路循环系统。
本发明是通过下列方式予以实现的一种蒸汽供热闭路循环系统，包括供热锅炉、输汽管网、汽水分离器、换热装置、回水管网和凝结水回收装置，其特征在于将系统的开式循环方式改为闭路循环方式，取消现行使用的所有疏水器，而设计采用封闭的凝结水回收装置，所说的封闭的凝结水回收装置有一个封闭的罐体，其上设有安全阀和压力表并且联接有回水管和一次蒸汽管，各回水管与各用热设备或装置联连，一次蒸汽与分汽缸联连，分汽缸与供热锅炉通过输汽管网联接，然后分汽缸再通过管路即供汽管向各用热设备或装置供给热能。在罐体的一侧设有补水管及其补水泵，以及水位自动控制器，补水泵与水位自动控制器可实现联动，可以自动补水，在罐体的另一侧设有与供热锅炉联接的两根供水管及其循环泵，其目的是当一台循环泵出现故障时，可不停止整个设备或系统的运转或工作，而另一台循环泵可启动继续工作。在罐体的底部设有排污管及其阀门，以便及时排出罐内的污水。
其工作过程及原理是来自供热锅炉的饱和蒸汽通过输汽管网送至各间接加热设备(即用热设备)，放热后产生饱和状态的凝结水及一部分同等温度的蒸汽一同通过各回水管和节流阀回到封闭的凝结水回收装置，其在封闭的凝结水回收装置中的封闭的罐体内，通过供水管及其循环泵再送回供热锅炉，由于取消了所有的疏水器，不用维修，节省投资，且采用闭路循环及封闭的凝结水回收装置，减少了热量损失，提高热能利用率，整个系统的热能利用率达95%以上。其工作原理主要是利用压力差原理及水蒸汽凝结原理。具体是供热锅炉利用水泵的原理，靠封闭的罐体与泵入口之间的压力差(Pa-P1，Pa为封闭的罐体内液面压力，P1为泵入口处压力)，将液体(水)吸入，在P1-定时，Pa将越大，吸入的时的压差也就越大，相反在Pa一定时，P1就越低，其吸入压差(Pa-P1)似乎越低越好，但实际上P1值的降低是有限的，当P1降到与液体温度相应的饱和蒸汽压相等时，叶轮进口处的液体中会出现汽泡，这样由于它的体积突然膨胀，必然扰乱入口处液体的流动，同时产生大量的汽泡随液体进入高压区而又被压缩，于是汽泡突然凝结消失，周围液体以极大的速度冲向汽泡中心的空间。因此，在这些汽泡的冲击点上产生的很高的局部压力，不断打击着叶轮的表面，即为“汽蚀”现象，汽蚀现象发生时，会使泵的流量、扬程、效率都明显下降，严重时则不能工作，这也是高温水不能送进供热锅炉的原因。而本技术即解决了这一问题。水蒸汽凝结原理是用热设备排出的二次蒸汽至凝结水装置的罐体时，凝结成高温水，放出大量潜热，用以加热罐内的冷凝水，以达到罐内的高温水，未凝结的二次蒸汽，使罐内保持一定压力。这里的高温水进供热锅炉的计算根据是锅炉用泵将水送入供热锅炉，但送入的水温，与泵的允许吸上真空高度有关。它是受吸送液体的密度，流量等因素的影响，在泵的样本中查得的数据，是吸送20℃的清水，大汽压力等于10米水柱时的数值。如与上述情况不符时，应按下式计算Hs′＝Hs-10+Ha-Ht式中Hs′-在规定条件下允许吸上真空度(米);
Hs-泵样本上查得的数值(米);
Ha-泵工作处的大气压力，以该温度下被吸送补水，在罐体的另一侧设有与供热锅炉联接的两根供水管及其循环泵，其目的是当一台循环泵出现故障时，可不停止整个设备或系统的运转或工作，而另一台循环泵可启动继续工作。在罐体的底部设有排污管及其阀门，以便及时排出罐内的污水。
其工作过程及原理是来自供热锅炉的饱和蒸汽通过输汽管网送至各间接加热设备(即用热设备)，放热后产生饱和状态的凝结水及一部分同等温度的蒸汽一同通过各回水管和节流阀回到封闭的凝结水回收装置，其在封闭的凝结水回收装置中的封闭的罐体内，通过供水管及其循环泵再送回供热锅炉，由于取消了所有的疏水器不用维修，节省投资，且采用闭路循环及封闭的凝结水回收装置，减少了热量损失，提高热能利用率，整个系统的热能利用率达95%以上。其工作原理主要是利用压力差原理及水蒸汽凝结原理。具体是供热锅炉利用水泵的原理，靠封闭的罐体与泵入口之间的压力差(Pa-P1，Pa为封闭的罐体内液面压力，P1为泵入口处压力)，将液体(水)吸入，在P1一定时，Pa将越大，吸入的时的压差也就越大，相反在Pa一定时，P1就越低，其吸入压差(Pa-P1)似乎越低越好，但实际上P1值的降低是有限的，当P1降到与液体温度相应的饱和蒸汽压相等时，叶轮进口处的液体中会出现汽泡，这样由于它的体积突然膨胀，必然扰乱入口处液体的流动，同时产生大量的汽泡随液体进入高压区而又被压缩，于是汽泡突然凝结消失，周围液体以极大的速度冲向汽泡中心的空间。因此，在这些汽泡的冲击点上产生的很高的局部压力，不断打击着叶轮的表面，即为“汽蚀”现象，汽蚀现象发生时，会使泵的流量、扬程、效率都明显下降，严重时则不能工作，这也是高温水不能送进供热锅炉的原因。而本技术即解决了这一问题。水蒸汽凝结原理是用热设备排出的二次蒸汽至凝结水装置的罐体时，凝结成高温水，放出大量潜热，用以加热罐内的冷凝水，以达到罐内的高温水，未凝结的二次蒸汽，使罐内保持一定压力。这里的高温水进供热锅炉的计算根据是锅炉用泵将水送入供热锅炉，但送入的水温，与泵的允许吸上真空高度有关。它是受吸送液体的密度，流量等因素的影响，在泵的样本中查得的数据，是吸送20℃的清水，大汽压力等于10米水柱时的数值。如与上述情况不符时，应按下式计算Hs′＝Hs-10+Ha-Ht式中Hs′-在规定条件下允许吸上真空度(米);
Hs-泵样本上查得的数值(米);
Ha-泵工作处的大气压力，以该温度下被吸送的高度来表示(米水柱);
Ht-被吸送液体的饱和蒸汽压，以该温度下被吸送的高度来表示(米水柱)。
按供热锅炉给水温度120℃，按上式计算泵的安装高度为-16.15米。所得数值为负值，说明该水泵的安装高度应低于罐内液面的高度16.15米，这实际上是不可能的，一则不可能安装位置差在16.15米的水箱，二则是120℃水在常压下是不可能成为液体状态，所以必须提高罐内的压力，将设备或系统全部封闭，以提高罐体内压力。如果用热设备废汽凝结水的排入余压可达1.5～2.5kg/cm2，可使罐内保持一定压力(1.5～2.0kg/cm2)，同样的方法计算可得，泵高于贮水罐液面高度4.75米。
即蒸汽供热闭路循环系统，高温回水和二次蒸汽均回凝结水回收装置，封闭的罐体内保持1.5～2.0kg/cm2的压力，可将120℃的高温水送供热锅炉。
不难发现，新设备或系统的用热设备不再使用疏水器进行疏水而采用了凝结水回收装置全部回收高温凝结水和二次蒸汽，凝结水靠余压和回水的高低位差回凝结水罐体。罐内液位由水位自动控制器控制，当水位低时，水位自动控制器启动补水泵，使其达到正常水位。当罐内水质差时，开启排污阀及排污管排污。工作时若罐内无压力，将自来水直接泵入供热锅炉，供热锅炉升压后用一次蒸汽加热提高凝结水温度和罐内压力，为防止罐内压力过高，设一个安全阀，凝结水回收装置和封闭的罐体的作用，是贮存高温回水和二次蒸汽，并保持一定的压力，一是使水泵能够正常工作，二是起到了一个蓄热器的作用，二次蒸汽排至罐内时，凝结成高温水，放出大量潜热，用以加热罐内的冷凝水，以达到供热锅炉进水120℃的高温，未凝结的二次蒸汽使罐内保持一定的压力，适应了泵输送过程的需要。
这个供热设备或系统工艺路线的关键是，利用罐体的压力，根据水蒸汽凝结的原理，和二次蒸汽的余压，将凝结水压缩具有一定压力的高温水，经循环泵进供热锅炉。整个供热过程完全为密闭式循环系统，称闭路循环，没有热能损失，该系统理论上热能利用率为100%，但实际运行中，其它如设备和内部管道的散热损失等，其散热损失通常低于5%。
本发明操作中注意事项a、工作前罐内先注入一定量的冷水，当供热锅炉汽压上升到一定压力后，再向罐内通入一次蒸汽，以提高罐内压力，尔后开循环泵，将凝结水泵入供热锅炉，这种情况只有在水温低于100℃，罐内压力不足时才能采用，正常工作状态下不使用。
b、补充水，如果设备或系统中消耗一部分一次蒸汽，这部分蒸汽不能回收，故罐内凝结水需要加以补充，这部分水需经加热、沉淀后泵入供热锅炉。为保证罐内温度和压力平衡，泵入补充水要均匀，亦可采用水位自动控制器，这个供热设备或系统的负荷可能出现波动，罐内要保持正常循环。开停汽要注意检查罐内的水位，满罐时可通过排污阀及排污管将多余水排掉。
c、为防止因供热锅炉汽压突然下降而产生回水现象，在各回水管路上设置止回阀，以截止凝结水罐内汽水倒流。
d、安全措施，为防止罐内超压，罐上设置安全阀，保持气压的稳定。
e、关于供热设备的热平衡问题，生产工艺过程，由于用热设备所需温度不同，回水压力也不甚一致。这样，应根据需要在回水管路上适当配置节流装置，以保持这个系统的热平衡。
f、如果用热设备或系统中需要直接蒸汽，可在供热管14和用热设备13之间设置汽水分离器21、33，以防止锅炉压力突然下降而产生的汽水倒流现象。
g、如果用热设备或系统中工作压力不一致，可根据实际情况分别进行高、中、低压凝结水回收。
本发明与现行系统比较具有以下特点设备结构简单;取消了配置于用热设备的疏水器;消除了现行设备或系统存在的各种问题;整个设备或系统闭路循环;全部回收凝结水和二次蒸汽;水质好，不会形成水垢，维修工作量小，使用时间长，节能效率高(如节煤、电、水和排污费)，节约了维修和水处理费用，设备或系统热能利用率提高到95%以上。另外投资少，效益显著。
图1是本发明的第一种总体示意图。
图2是本发明的第二种总体示意图。
图3是本发明的第三种结构示意图。
图中1供热锅炉、2止回阀、3循环泵、4供水管、5封闭的罐体、6压力表、7安全阀、8排污管、9水位自动控制器、10补水泵、11回水管、12回水管、13用热设备、14供汽管、15止回阀、16分汽缸、17一次蒸汽管、18输汽管网、19温度表、20压力表、21汽水分离器、22解折塔、23加热管、24汽提塔、25加热器、26蒸发器、27蒸脱机、28预榨机、29蒸炒锅、30平板烘干机、31分汽缸、32分汽缸、33汽水分离器。
本发明的最佳实施例，如图1-3所示。一种蒸汽供热闭路循环系统，包括供热锅炉1、输汽管网18、汽水分离器、换热装置、回水管网(11、12)和凝结水回收装置，其特征在于将该系统的开式循环方式改为闭路循环方式，取消现行使用的所有疏水器，而设计采用封闭的凝结水回收装置，所说的封闭的凝结水回收装置有一个封闭的罐体5，其上设有安全阀7和压力表6并且联接有回水管11和一次蒸汽管17，各回水管11、12与各用热设备或装置(13或22～30)联接，一次蒸汽管17与分汽缸16联接，分汽缸16与供热锅炉1通过输汽管网18联接，然后分汽缸16再通过管路(即供汽管)向各用热设备或装置(13、22～30)供给热能。在罐体5的一侧设有补水管及其补水泵10，以及水位自动控制器9，补水泵10与水位自动控制器9可实现联动，可以自动补水，在罐体5的另一侧设有与供热锅炉1联接的两根供水管4及其循环泵3，其目的是当一台循环泵3出现故障时，可不停止整个设备或系统的运转或工作，而另一台循环泵3可启动继续工作，罐体的底部设有排污管8及其阀门，以便及时排出罐体5内的污水。本发明可广泛应用于制油、橡胶、化工、乳品等行业，也可应用于其它各部门。
权利要求
1.一种蒸汽供热闭路循环系统，包括供热锅炉、输汽管网、汽水分离器、换热装置、回水管网和凝结水回收装置，其特征在于将该系统的开式循环方式改为闭路循环方式，取消现行系统使用的所有疏水器，而设计采用封闭的凝结水回收装置，所说的封闭的凝结水回收装置有一个封闭的罐体，其上设有安全阀和压力表并联接有回水管和一次蒸汽管，在它们两边的罐体的一侧设有补水管及其补水泵，以及水位自动控制器，补水泵与水位自动控制器可实现联动，另一侧设有与供热锅炉联接的两根供水管及其循环泵，罐体的底部设有排污管及其阀门。
全文摘要
本发明涉及蒸汽供热设备。它是将现行开式循环改为闭路循环方式并取消所有的疏水器，设计采用封闭的凝结水回收装置，可全部回收凝结水和二次蒸汽并圆满解决高温水不能直接送进供热锅炉的问题。该技术具有结构简单，维修量小，节省能源(水煤、电及排污、水处理、维修费等)，热能利用率高(达95％以上)，投资小，效益高等特点。
文档编号F24D1/08GK1065718SQ9210303
公开日1992年10月28日 申请日期1992年4月29日 优先权日1992年4月29日
发明者刘显树 申请人:肇东市制油厂