專利名稱：耦合換熱式寬幅輸出供熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與蒸汽過熱有關(guān)，尤其是與以加熱方法為特點的蒸汽供熱有關(guān)，具體而言涉及耦合換熱式寬幅輸出供熱方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有供熱方式具有蒸汽供熱、高溫介質(zhì)供熱、電熱、燃?xì)庵苯蛹訜岬榷喾N供熱方式。其中蒸汽供熱方式被普遍應(yīng)用。但采用蒸汽供熱受我國鍋爐制造規(guī)范的制約蒸發(fā)量小于8t/h的鍋爐壓力參數(shù)低只能在較低溫度下實現(xiàn)蒸汽輸出。由于大多數(shù)蒸汽鍋爐未設(shè)過熱系統(tǒng)，因而要提高蒸汽的輸出溫度就必須提高鍋爐的壓力參數(shù)，由此造成設(shè)備投資過大，安全可靠性下降。一些需溫度參數(shù)較高的場合則采用了電熱、燃?xì)獾戎苯蛹訜岱绞健＿@些方式熱效率低下，不便于余熱利用。為克服這一弱點，一些廠家采用了高溫介質(zhì)傳熱的供熱方式，但由于安全等方面的考慮，加熱裝置一般設(shè)置在遠(yuǎn)離生產(chǎn)車間的地方；而且高溫介質(zhì)粘度大、不適合遠(yuǎn)距離輸送，因而很少被采用。因此如何使用高溫過熱蒸汽供熱，一直是個難題?，F(xiàn)有申請專利的技術(shù)中，僅有89102458.12號“過熱蒸汽溫差分級供熱工藝及其設(shè)備”提出了在160℃以上加熱工藝中用過熱蒸汽供熱的技術(shù)方案，然而該方案僅適用印染工業(yè)，目前尚未出現(xiàn)更好的供熱方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種具有兩種介質(zhì)耦合傳熱特點的可在常壓和低壓條件下實現(xiàn)過熱溫度在100～400℃范圍內(nèi)工質(zhì)溫度寬幅可調(diào)輸出的供熱方法，以滿足生產(chǎn)領(lǐng)域中對高溫和所需溫度范圍寬、溫度切換頻繁的系統(tǒng)的供熱需要。
發(fā)明人提供的方法包括(1)供熱系統(tǒng)由加熱器、過熱器、蒸發(fā)器、汽水分離器、混流器等設(shè)備以及流量自動調(diào)節(jié)閥、感溫元件、管件連接組成；(2)供熱系統(tǒng)采用兩種介質(zhì)，一種是水，另一種是高沸點液態(tài)物質(zhì)；(3)系統(tǒng)以過熱器、蒸發(fā)器連接組成的裝置作耦合裝置，對水介質(zhì)和高沸點介質(zhì)進(jìn)行耦合換熱；(4)高沸點介質(zhì)由加熱器加熱，通過過熱器、蒸發(fā)器與水介質(zhì)換熱，回到加熱器，形成循環(huán)運(yùn)行的流程；(5)水介質(zhì)由補(bǔ)給水進(jìn)入蒸發(fā)器、汽水分離器、過熱器、混流器，然后輸出過熱蒸汽，形成由水生產(chǎn)過熱蒸汽的流程；(6)系統(tǒng)通過設(shè)于混流器出口處的感溫元件給出的溫度控制信號，并通過設(shè)于汽水分離器和混流器之間直通管道上的流量自動調(diào)節(jié)閥對飽和蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和過熱器之間的熱量分配比例和調(diào)節(jié)飽和蒸汽與過熱蒸汽的混合比、從而實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度寬幅輸出方式。
(7)系統(tǒng)通過設(shè)于膨脹油封上的調(diào)壓閥對不凝氣的排放壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)高沸點介質(zhì)的沸點，使耦合器中高沸點介質(zhì)與水介質(zhì)之間的溫差滿足過熱需要。
所述的加熱器是一個輻射間接加熱裝置，它可以采用燃?xì)?、燃煤、燃油、電熱中任何一種方式對高沸點介質(zhì)進(jìn)行加熱。
所述過熱器和蒸發(fā)器是兩段相互重疊的列管式換熱器，其上段為過熱器，下段為蒸發(fā)器，高沸點介質(zhì)從管內(nèi)通過，水介質(zhì)在管間被蒸發(fā)為水蒸氣并被加熱。
所述汽水分離器是一個密閉的筒狀設(shè)備，在筒體上由上而下分設(shè)飽和蒸汽輸出管、混合氣體輸入管、循環(huán)水輸入管，其作用是使飽和蒸汽與未蒸發(fā)的水介質(zhì)分離，蒸汽送入過熱器，水流入蒸發(fā)器；筒體外設(shè)有與該汽水分離器相連的水位計，以反映蒸發(fā)器的液面高度。
所述混流器系一種將兩段直徑不同的圓管用一段錐管連接組成大小頭，在圓管的大頭設(shè)封板、在封板上開孔設(shè)一管座，在大頭管管壁上設(shè)一管座，形成一個三通狀的構(gòu)件即為所述混流器；汽水分離器和混流器之間設(shè)有流量自動調(diào)節(jié)閥。
所述的高沸點介質(zhì)是過熱器缸油或蓖麻油，也可以用其他具有高沸點、粘度小的液體。
本發(fā)明由于采用了將過熱器和蒸發(fā)器連接起來的耦合裝置，運(yùn)用兩種介質(zhì)耦合換熱與溫度調(diào)控方式結(jié)合，較好的解決了在常壓低壓下供熱系統(tǒng)溫度的寬幅輸出問題，克服了單純依靠高沸點介質(zhì)供熱方式中的管線長、阻力大、供熱不可靠的弊病，較好的克服了采用單一換熱方式的鍋爐系統(tǒng)獲得高溫輸出必須增加鍋爐壓力，從而導(dǎo)致安全可靠性下降的弊病。本發(fā)明可在常壓和低壓條件下實現(xiàn)過熱溫度在100～400℃范圍內(nèi)工質(zhì)溫度寬幅可調(diào)輸出的供熱，工作可靠、安全性能好、設(shè)備投資省、熱效率高、便于余熱利用、適用范圍廣，可為環(huán)保、化工等新產(chǎn)品的開發(fā)提供理想的實驗裝置熱源，可為環(huán)保、化工、生物等生產(chǎn)領(lǐng)域提供便于控制的滿足多種需要的熱源。


附圖為耦合換熱式寬幅輸出供熱方法的原理示意圖。圖中1為接管，2為高沸點介質(zhì)輸入管座，3為加熱器，4為高沸點介質(zhì)輸出管座，5為接管，6為高沸點介質(zhì)輸入管座，7為端蓋，8為排氣管，9為調(diào)壓閥，10為膨脹油封，11為過熱蒸汽輸出管座，12為混流器、13為感溫元件、14為流量自動調(diào)節(jié)閥、15為飽和蒸汽直通輸出管座、16為飽和蒸汽旁通輸出管座、17為飽和蒸汽輸入管座，18為混合氣體輸入管座，19為水位計，20為混合氣體輸出管座，21為循環(huán)水輸入管座，22為循環(huán)水下出口管座，23為補(bǔ)給水輸入管座，24為進(jìn)水管座，25為排污管座，26為高沸點介質(zhì)輸出管座，27為循環(huán)水輸出管座，28為汽水分離器，29為蒸發(fā)器，30為過熱器。
具體實施例方式
如附圖所示的耦合換熱式寬幅輸出供熱系統(tǒng)，由加熱器3、過熱器30、蒸發(fā)器29、汽水分離器28、混流器12、流量自動調(diào)節(jié)閥14、感溫元件13及管件構(gòu)件組成；采用兩種介質(zhì)，一種是水，另一種是過熱氣缸油；系統(tǒng)以過熱器30、蒸發(fā)器29連接組成的裝置作耦合裝置，對水介質(zhì)和過熱氣缸油進(jìn)行耦合換熱；過熱氣缸油由燃油加熱器3加熱，通過過熱器30、蒸發(fā)器29與水介質(zhì)換熱，回到加熱器3，形成循環(huán)運(yùn)行的流程；水介質(zhì)由補(bǔ)給水進(jìn)入蒸發(fā)器29，蒸發(fā)成水蒸氣后通過汽水分離器28、過熱器30、混流器12，輸出過熱蒸汽，形成由水生產(chǎn)過熱蒸汽的流程；系統(tǒng)通過設(shè)于汽水分離器28和混流器12之間直通管道上的流量自動調(diào)節(jié)閥14對飽和蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)飽和蒸汽與過熱蒸汽的混合比，調(diào)整感溫元件13，即可實現(xiàn)溫度在100～400℃范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度寬幅輸出方式。系統(tǒng)通過設(shè)于膨脹油封10上的調(diào)壓閥9對不凝氣的排放壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)高沸點介質(zhì)的沸點，使耦合裝置中高沸點介質(zhì)與水介質(zhì)之間的溫差滿足過熱需要。
其工作原理是高沸點介質(zhì)在加熱器3中被加熱后溫度增高比重降低沿高沸點介質(zhì)輸出管座4，接管5，高沸點介質(zhì)輸入管座6進(jìn)入過熱器30、蒸發(fā)器29，在過熱器30中與水介質(zhì)的氣相進(jìn)行熱交換，在蒸發(fā)器29中與水介質(zhì)的液相進(jìn)行熱交換，溫度降低比重增高的高沸點介質(zhì)由高沸點介質(zhì)輸出管座26、接管1、高沸點介質(zhì)輸入管座2進(jìn)入加熱器3完成工作循環(huán)。
水介質(zhì)由補(bǔ)給水輸入管座23、補(bǔ)給水輸入管24進(jìn)入蒸發(fā)器29，并在其中獲得熱量汽化，混合氣體由混合氣體輸出管座20、混合氣體輸入管座18進(jìn)入汽水分離器28在汽水分離器28中汽水進(jìn)行分離，飽和蒸汽由飽和蒸汽旁通輸出管16流出經(jīng)飽和蒸汽輸入管座17進(jìn)入過熱器30在過熱器30中被過熱，過熱蒸汽由過熱蒸汽輸出管11流出進(jìn)入混流器12，從混流器12小頭輸出端輸出。
調(diào)整感溫元件13的控制溫度，當(dāng)輸出的蒸汽溫度高于感溫元件13控制溫度時，流量自動調(diào)節(jié)閥14自動開啟，飽和蒸汽由飽和蒸汽直通輸出管座15進(jìn)入混流器12與由過熱蒸汽輸出管座11輸入混流器12的過熱蒸汽混合實現(xiàn)所需的輸出溫度控制。在蒸發(fā)器29和汽水分離器28之間設(shè)有循環(huán)水輸出管27、循環(huán)水輸入管座21、循環(huán)水下出口管座22、補(bǔ)給水輸入管座23、進(jìn)水管座24使蒸發(fā)器29與汽水分離器28連通，從而使水位計19能可靠反映蒸發(fā)器29的液面高度。
權(quán)利要求
1耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征包括①供熱系統(tǒng)由加熱器(3)、過熱器(30)、蒸發(fā)器(29)、汽水分離器(28)、混流器(12)、流量自動調(diào)節(jié)閥(14)、感溫元件(13)及管件構(gòu)件組成；②供熱系統(tǒng)采用兩種介質(zhì)，一種是水，另一種是高沸點液態(tài)物質(zhì)；③系統(tǒng)以過熱器(30)、蒸發(fā)器(29)連接組成的裝置作耦合裝置，對水介質(zhì)和高沸點介質(zhì)進(jìn)行耦合換熱；④高沸點介質(zhì)由加熱器(3)加熱，通過過熱器(30)、蒸發(fā)器(29)與水介質(zhì)換熱，回到加熱器(3)，形成循環(huán)運(yùn)行的流程；⑤水介質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器(29)，蒸發(fā)成水蒸氣后通過汽水分離器(28)、過熱器(30)、混流器(12)，輸出過熱蒸汽，形成由水生產(chǎn)過熱蒸汽的流程；⑥系統(tǒng)通過設(shè)于混流器出口處的感溫元件(13)給出的溫度控制信號，并通過設(shè)于汽水分離器(28)和混流器(12)之間直通管道上的流量自動調(diào)節(jié)閥(14)對飽和蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和過熱器之間的熱量分配比例和調(diào)節(jié)飽和蒸汽與過熱蒸汽的混合比、從而實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度寬幅輸出方式。⑦系統(tǒng)通過設(shè)于膨脹油封(10)上的調(diào)壓閥(9)對不凝氣的排放壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)高沸點介質(zhì)的沸點，使耦合器中高沸點介質(zhì)與水介質(zhì)之間的溫差滿足過熱需要。
2如權(quán)利要求1所述耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征在于所述的加熱器(3)是一個輻射間接加熱裝置，它采用燃?xì)?、或燃煤、或燃油、或電熱中的一種方式對高沸點介質(zhì)進(jìn)行加熱。
3如權(quán)利要求1所述耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征在于所述過熱器(30)和蒸發(fā)器(29)是兩段相互重疊的列管式換熱器，其上段為過熱器(30)，下段為蒸發(fā)器(29)，高沸點介質(zhì)從管內(nèi)通過，水介質(zhì)在管間流動。
4如權(quán)利要求1所述耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征在于所述汽水分離器(28)是一個密閉的筒狀設(shè)備，在筒體上由上而下分設(shè)飽和蒸汽輸出管(17)、混合氣體輸入管(27)、循環(huán)水輸入管(22)；筒體外設(shè)有與該汽水分離器(28)相連的水位計(19)。
5如權(quán)利要求1所述耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征在于所述混流器(12)是兩段直徑不同的圓管用一段錐管連接組成的大小頭，其小頭即出口端上設(shè)有感溫元件(13)、其大頭上設(shè)過熱蒸汽輸出管(15)所形成一個三通狀的構(gòu)件；汽水分離器(28)和混流器(12)之間設(shè)有流量自動調(diào)節(jié)閥(14)。
6如權(quán)利要求1所述耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其特征在于所述的高沸點介質(zhì)是過熱器缸油或蓖麻油。
全文摘要
耦合換熱式寬幅輸出供熱方法，其供熱系統(tǒng)由加熱器、過熱器、蒸發(fā)器、汽水分離器、混流器、流量自動調(diào)節(jié)閥、感溫元件及管件構(gòu)件組成，采用水和高沸點液態(tài)物質(zhì)兩種介質(zhì)，系統(tǒng)以過熱器、蒸發(fā)器連接組成耦合裝置，對兩種介質(zhì)進(jìn)行耦合換熱；高沸點介質(zhì)由加熱器加熱，通過過熱器、蒸發(fā)器與水介質(zhì)換熱，回到加熱器，形成循環(huán)運(yùn)行的流程；水介質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)后通過汽水分離器、過熱器、混流器，輸出過熱蒸汽，形成由水生產(chǎn)過熱蒸汽的流程；通過流量自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)飽和蒸汽流量并調(diào)整感溫元件，即實現(xiàn)溫度寬幅輸出。本發(fā)明可在常壓或低壓條件下實現(xiàn)過熱溫度在100～400℃范圍內(nèi)寬幅可調(diào)輸出的供熱，工作可靠、安全性能好、設(shè)備投資省、適用范圍廣。
文檔編號F22G5/00GK1746559SQ20051000314
公開日2006年3月15日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者保廷榮 申請人:保廷榮