專利名稱：一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)及換熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全可控的強(qiáng)化傳熱技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)及換熱方法。
背景技術(shù)：
在煙氣余熱回收利用方面，通過不同的相變換熱技術(shù)方案來控制煙氣側(cè)受熱面的腐蝕和結(jié)灰速度，取得較好的效果。分控相變換熱技術(shù)通過對冷源換熱和熱源換熱分別獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了更高的換熱控制的可靠性和精度，提高了余熱回收的效益，也使得系統(tǒng)應(yīng)用的適應(yīng)性得到很大提高。由于流動(dòng)阻力的影響，冷源換熱器冷凝的相變壓力必然低于熱源換熱器蒸發(fā)的相變壓力，因而冷源換熱器冷凝的飽和冷凝液的溫度相對熱源換熱器飽和蒸發(fā)液的飽和溫度必然存在過冷度。由于蒸汽在冷源換熱器冷凝過程中，會(huì)在壁面產(chǎn)生液膜，液膜的熱阻使冷凝液產(chǎn)生過冷無法避免。另外，由于設(shè)計(jì)工況下的換熱器面積、換熱系數(shù)和換熱溫差等參數(shù)難以適應(yīng)變工況下和不同季節(jié)的實(shí)際相變換熱量，加之液位波動(dòng)等因素的影響，因而相變換熱過程總伴隨產(chǎn)生冷凝液過冷和蒸汽過熱的情況；過冷液和過熱汽的存在會(huì)降低相變換熱器的換熱能力，同時(shí)，由于自然循環(huán)的存在，過冷液進(jìn)入熱源換熱器還會(huì)使蒸發(fā)換熱面下部壁面溫度低于平均溫度，安全余量不足，很容易產(chǎn)生局部的低溫腐蝕，降低設(shè)備的壽命。由于設(shè)備布置空間的限制和設(shè)備安裝標(biāo)高的不統(tǒng)一，造成相變換熱系統(tǒng)中液位和換熱控制不統(tǒng)一，傳統(tǒng)相變換熱系統(tǒng)對于提高設(shè)備集成性所具有的困難較難適應(yīng)，在一個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目中，往往需要多套獨(dú)立的相變換熱裝置各自獨(dú)立工作。這不僅造成設(shè)備利用率降低，也使得控制系統(tǒng)的冗余度較低；不僅設(shè)備總造價(jià)較高，也使得系統(tǒng)的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)。本發(fā)明的再一目的在于提供一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱方法。根據(jù)本發(fā)明的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱源換熱器 2、冷源換熱器20和低溫液箱23，其特征在于，所述熱源換熱器2和冷冷源換熱器20通過蒸汽管和冷凝液管相互連通形成分控相變換熱回路，在該回路上設(shè)有對其進(jìn)行控制的氣流調(diào)節(jié)閥及液流調(diào)節(jié)閥，所述系統(tǒng)還包括高溫?fù)Q熱器14、低溫?fù)Q熱器22和高溫液箱8 ；所述熱源換熱器2頂部的熱源蒸汽母管經(jīng)熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后分為兩支管，其中第一蒸汽管支管經(jīng)高溫?fù)Q熱器14與冷源換熱器20的上集箱連通，并且在高溫?fù)Q熱器14與冷源換熱器20之間設(shè)置冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17，第二蒸汽管支管與經(jīng)低溫液箱23和低溫?fù)Q熱器22與冷源換熱器20的下集箱連通，并且在低溫液箱23前設(shè)置旁路汽流調(diào)節(jié)閥18 ；所述低溫液箱23經(jīng)冷凝液管路與高溫?fù)Q熱器14連通，所述的高溫?fù)Q熱器14底部經(jīng)冷凝液管路與高溫液箱8連通，高溫液箱8底部的冷凝液管路分成兩支管，其中第一冷凝
5管支管與低溫?fù)Q熱器22連通，并且在該支路上設(shè)置再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27，第二冷凝管支管與熱源換熱器2的下集箱連通，并且在該支路上設(shè)置熱源通液閥1。所述熱源換熱器2和冷源換熱器20為兩個(gè)或以上，所述兩個(gè)或以上的熱源換熱器2之間采取并聯(lián)設(shè)置，并且在該并聯(lián)冷凝管支管上設(shè)有熱源通液閥1，在該并聯(lián)蒸汽管支管上設(shè)有隔離閥；所述兩個(gè)或以上的冷源換熱器20之間采取并聯(lián)設(shè)置，并且在該并聯(lián)蒸汽管支管和該并聯(lián)冷凝管支管上分別設(shè)有隔離閥。所述冷源換熱器20的并聯(lián)蒸汽管支管隔離閥和冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17之間設(shè)置排空閥19，用于排出系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣體；所述低溫液箱23和高溫?fù)Q熱器14之間冷凝液管路上設(shè)置循環(huán)泵沈；所述高溫液箱8底部的冷凝液管母管上設(shè)置升壓泵5 ；所述高溫液箱8內(nèi)部設(shè)置高溫液箱加熱器7，用于加熱高溫液箱8內(nèi)的冷凝液，以降低其過冷度；所述低溫?fù)Q熱器22上設(shè)有補(bǔ)液閥21，用于向系統(tǒng)內(nèi)添加循環(huán)液工質(zhì)；所述低溫?fù)Q熱器22內(nèi)部設(shè)有低溫液箱加熱器對，用于加熱低溫液箱23內(nèi)的冷凝液，以降低其過冷度。所述熱源換熱器2的吸熱管束中設(shè)置蒸發(fā)液溫度傳感器3，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的溫度；所述熱源換熱器2的上集箱和下集箱之間設(shè)置蒸發(fā)液液位傳感器4，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的液位；所述熱源換熱器2并聯(lián)蒸汽管支管上隔離閥和熱源排汽調(diào)節(jié)閥16之間設(shè)置熱源蒸汽壓力傳感器15，用于測量監(jiān)控?zé)嵩凑羝腹軆?nèi)的蒸汽壓力；所述高溫液箱8上設(shè)置高溫液箱溫度傳感器6和高溫液箱液位傳感器9，分別用于測量監(jiān)控高溫液箱8內(nèi)的溫度和液位；所述低溫液箱23上設(shè)置低溫液箱溫度傳感器25，用于測量監(jiān)控低溫液箱23。此外本發(fā)明還提供了一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法， 該方法包括以下步驟通過熱源換熱器2從外部熱源流體吸收熱量，使其內(nèi)部的液體蒸發(fā)為蒸汽，該蒸汽經(jīng)熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后分為至少兩路，其中一路進(jìn)入高溫?fù)Q熱器14，與從低溫液箱23進(jìn)入高溫?fù)Q熱器14的冷凝液進(jìn)行熱交換，以降低蒸汽的過熱度和冷凝液的過冷度，經(jīng)熱交換后的蒸汽進(jìn)入冷源換熱器20冷凝為冷凝液，同時(shí)將熱量釋放給外部冷源流體；另外一路蒸汽經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18、低溫液箱23和低溫?zé)峤粨Q器22進(jìn)入冷源換熱器20的下集箱，該蒸汽上行進(jìn)入下集箱的過程中與下行經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器22進(jìn)入低溫液箱23的冷凝液發(fā)生熱交換，部分蒸汽冷凝放出熱量，同時(shí)降低了冷凝液的過冷度；該蒸汽未凝結(jié)的部分進(jìn)入冷源換熱器20后冷凝放出熱量，以繼續(xù)降低冷凝液的過冷度，所述從低溫液箱23進(jìn)入高溫?fù)Q熱器14的冷凝液熱交換后得到的冷凝液過冷度降低，該冷凝液經(jīng)高溫液箱8后分成兩路，其中一路進(jìn)入熱源換熱器2的下集箱，另外一路經(jīng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22。通過并聯(lián)的熱源換熱器2從外部吸收熱量產(chǎn)生的蒸汽為兩路，兩路蒸汽經(jīng)支管隔離閥后合并于蒸汽管母管，通過熱源排汽調(diào)節(jié)閥16控制，然后分別經(jīng)前述蒸汽支管通過蒸汽管支管設(shè)置的冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17和旁路汽流調(diào)節(jié)閥18控制，進(jìn)入并聯(lián)的冷源換熱器20 中，高溫液箱8中的冷凝液通過一冷凝液支路經(jīng)熱源通液閥1控制，進(jìn)入并聯(lián)的熱源換熱器2，冷凝液經(jīng)另一支路通過再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27控制，進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22。所述高溫?zé)峤粨Q器14為混合式換熱器或表面式換熱器。所述熱源通液閥1的開度控制方法為熱源通液閥1的開度依據(jù)蒸發(fā)液液位傳感器4的測量信號進(jìn)行控制，當(dāng)蒸發(fā)液液位傳感器4測得的液位高于蒸發(fā)液液位設(shè)定值時(shí)，熱源通液閥關(guān)小，反之開大，以保持該液位與該設(shè)定值的一致。熱源排汽調(diào)節(jié)閥16的開度的控制方法為熱源排汽調(diào)節(jié)閥16的開度依據(jù)熱源蒸汽壓力傳感器15和蒸發(fā)液溫度傳感器3的測量信號值進(jìn)行綜合控制，控制系統(tǒng)對測量信號值進(jìn)行綜合運(yùn)算后，輸出對熱源排汽調(diào)節(jié)閥16的開度控制指令，以保持該測量信號值與控制系統(tǒng)的設(shè)定值的一致；當(dāng)該測量信號值該測量信號值與相應(yīng)設(shè)定值的偏差大于偏差設(shè)定值時(shí)，將發(fā)出禁止升壓泵5循環(huán)泵沈啟動(dòng)運(yùn)行、全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27、熱源通液閥1的指令，將系統(tǒng)的存水都排放到低溫液箱23。當(dāng)熱源蒸汽壓力傳感器15測量的蒸汽壓力與熱源蒸汽壓力的設(shè)定值發(fā)生偏差， 則控制系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)節(jié)氣流調(diào)節(jié)閥的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測量值與設(shè)定值保持一致。冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17和旁路汽流調(diào)節(jié)閥18的開度控制方法為冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17和旁路汽流調(diào)節(jié)閥18的開度通過低溫液箱溫度傳感器25的測量信號進(jìn)行控制；當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅?5的測量值低于低溫液箱23溫度設(shè)定值時(shí)，冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17的開度減小，同時(shí)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18的開度開大，以使更多的熱源蒸汽與冷凝液發(fā)生逆流換熱，提高冷凝液的溫度，降低冷凝液的過冷度；當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅?5的測量值低于低溫液箱23溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示啟動(dòng)低溫液箱加熱器M以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，發(fā)出禁止循環(huán)泵沈啟動(dòng)運(yùn)行的指令。再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27開度的控制方法為再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的開度通過高溫液箱液位傳感器9測量的液位信號進(jìn)行控制，以保持高溫液箱8液位測量值與高溫液箱8液位設(shè)定值一一致；當(dāng)高溫液箱液位測量值低于高溫液箱液位設(shè)定值一時(shí)，再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的開度開大，反之關(guān)小，當(dāng)高溫液箱液位傳感器9的測量值低于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出禁止升壓泵5 啟動(dòng)運(yùn)行的指令；當(dāng)高溫液箱溫度傳感器6的測量值低于高溫液箱溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示啟動(dòng)高溫液箱加熱器7以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的指令，將存水都排放到低溫液箱23。根據(jù)本發(fā)明的以具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)組成和工作方式為
熱源換熱器組由多個(gè)熱源換熱器并聯(lián)組成，如圖1中熱源換熱器組由兩個(gè)熱源換熱器2并聯(lián)組成，兩個(gè)熱源換熱器2在下聯(lián)箱分別連接有熱源通液閥1，各自出口上聯(lián)箱分別連接有蒸汽關(guān)斷閥(圖中未示出)，關(guān)閉熱源換熱器各自的熱源通液閥和關(guān)斷閥可以使該熱源換熱器從熱源換熱器組中隔離出來。熱源換熱器從外部吸收熱源放熱流體煙氣(熱源流體也可為生產(chǎn)工藝尾氣等)的熱量，使其內(nèi)部的蒸發(fā)液(系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為水，也可使用氟利昂、氨等)蒸發(fā)為蒸汽，各熱源換熱器產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過前述蒸汽關(guān)斷閥后匯集起來進(jìn)入熱源蒸汽母管，通過安裝在該熱源蒸汽母管上的熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后又分為兩路。該熱源蒸汽其中一路經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18后進(jìn)入低溫液箱23，之后由連接管路依次進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和冷源換熱器20下聯(lián)箱，該蒸汽在冷源換熱器20將釋放的熱量傳遞給冷源吸熱流體，同時(shí)冷凝為冷凝液，然后從冷源換熱器20下聯(lián)箱由前述連接管路再依次返回進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和低溫液箱23。前述經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18后進(jìn)入低溫液箱 23的蒸汽，在由低溫液箱23向冷源換熱器20流動(dòng)過程中，一直與前述冷凝液進(jìn)行著換熱， 蒸汽被冷卻且部分被凝結(jié)，同時(shí)放出熱量加熱前述冷凝液，降低了冷凝液的過冷度。熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后的該熱源蒸汽另一路進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14進(jìn)行換熱。高溫?zé)峤粨Q器14可以為混合式換熱器也可以為表面式換熱器，從高溫?zé)峤粨Q器14換熱后的蒸汽降低了過熱度，再流經(jīng)冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17后，進(jìn)入冷源換熱器20的上聯(lián)箱。該蒸汽在冷源換熱器20將釋放的熱量傳遞給冷源吸熱流體，同時(shí)冷凝為冷凝液， 然后從冷源換熱器20下聯(lián)箱由前述連接管路依次進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和低溫液箱23。該冷凝液在冷源換熱器20、低溫?zé)峤粨Q器22以及流向低溫液箱23的連接管路及設(shè)備中，可與前述流經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18、低溫液箱23、低溫?zé)峤粨Q器22后進(jìn)入冷源換熱器20的蒸汽換熱，通過該逆流換熱過程，冷凝液降低了過冷度。從低溫液箱23流出的冷凝液經(jīng)循環(huán)泵沈升壓后進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14，與前述進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14的蒸汽換熱，通過換熱該冷凝液降低了過冷度，之后進(jìn)入高溫液箱8。從高溫液箱8流出的冷凝液經(jīng)升壓泵5升壓后分為兩路。其中一路依次經(jīng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27、低溫?zé)峤粨Q器22返回到低溫液箱23 ；另一路分別經(jīng)由熱源通液閥1進(jìn)入兩個(gè)并聯(lián)的熱源換熱器2的下聯(lián)箱，在熱源換熱器吸熱成為蒸發(fā)液。該蒸發(fā)液吸熱蒸發(fā)后進(jìn)入熱源換熱器上聯(lián)箱開始新的傳熱循環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明將蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的相變參數(shù)分別各自獨(dú)立控制。蒸發(fā)相變設(shè)備和冷凝相變設(shè)備之間的連接管路和設(shè)備采用了調(diào)節(jié)閥隔離，且蒸發(fā)相變設(shè)備與調(diào)節(jié)閥之間沒有其它設(shè)備的擾動(dòng)影響，分控性能更可靠。本發(fā)明采用多參數(shù)的組合來實(shí)施多元、多層次的控制，被控參數(shù)不受冷熱源參數(shù)分布均勻性的影響，一致性更好。由于調(diào)節(jié)特性更好，控制精度和可靠性更高。熱源換熱器內(nèi)相變換熱飽和溫度波動(dòng)幅度小、波動(dòng)時(shí)間短，可顯著降低熱源換熱管的低溫腐蝕幾率。本發(fā)明通過高低溫兩級換熱器來降低冷凝液過冷度和蒸汽過熱度，使得換熱效率得到提高，熱源換熱器的上下壁溫更為均勻一致，安全性和經(jīng)濟(jì)性更好。本發(fā)明的分控相變換熱技術(shù)通過設(shè)備分組、分步控制，可擺脫安裝空間和標(biāo)高的限制，更方便進(jìn)行換熱設(shè)備的組合和布置，系統(tǒng)的集成性更高，可以更低的成本提高設(shè)備利用率和控制系統(tǒng)的冗余度。由于本發(fā)明的換熱技術(shù)可更精確、更均勻、可靠地控制換熱管壁溫，不僅提高了換熱器設(shè)備的壽命，還可比其它技術(shù)將換熱管壁溫安全余量減小，將煙氣排煙溫度降低更多， 回收更多熱量，有更高的節(jié)能減排效益。本發(fā)明通過換熱器智能化的分組、分步控制、多種安全監(jiān)控措施和輔助加熱措施等，可不分季節(jié)，從機(jī)組啟動(dòng)到停運(yùn)全過程進(jìn)行高效的煙氣余熱回收利用。


圖1為本發(fā)明基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)示意圖。
附圖標(biāo)識
1、熱源通液閥2、熱源換熱器3、蒸發(fā)液溫度傳感器
4、蒸發(fā)液液位傳感器5、升壓泵6、高溫液箱溫度傳感器
7、高溫液箱加熱器8、高溫液箱9、高溫液箱液位傳感器
14、高溫?zé)峤粨Q器15、熱源蒸汽壓力傳感器16、熱源排汽調(diào)節(jié)閥
17、冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥18、旁路汽流調(diào)節(jié)閥19、排空閥
20、冷源換熱器21、補(bǔ)液閥22、低溫?zé)峤粨Q器
23、低溫液箱24、低溫液箱加熱器25、低溫液箱溫度傳感器
26、循環(huán)泵27、再循環(huán)調(diào)節(jié)閥
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的分控相變換熱技術(shù)的系統(tǒng)組成、工作過程和特性進(jìn)行進(jìn)一步的說明熱源換熱器組由多個(gè)熱源換熱器并聯(lián)組成，如圖1中熱源換熱器組由兩個(gè)熱源換熱器2并聯(lián)組成，兩個(gè)熱源換熱器2在下聯(lián)箱分別連接有熱源通液閥1，各自出口上聯(lián)箱分別連接有蒸汽關(guān)斷閥(圖中未示出)，關(guān)閉熱源換熱器各自的熱源通液閥和關(guān)斷閥可以使該熱源換熱器從熱源換熱器組中隔離出來。熱源換熱器從外部吸收熱源放熱流體煙氣(熱源流體也可為生產(chǎn)工藝尾氣等)的熱量，使其內(nèi)部的蒸發(fā)液(系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為水，也可使用氟利昂、氨等)蒸發(fā)為蒸汽，各熱源換熱器產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過前述蒸汽關(guān)斷閥后匯集起來進(jìn)入熱源蒸汽母管，通過安裝在該熱源蒸汽母管上的熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后又分為兩路。該熱源蒸汽其中一路經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18后進(jìn)入低溫液箱23，之后由連接管路依次進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和冷源換熱器20下聯(lián)箱，該蒸汽在冷源換熱器20將釋放的熱量傳遞給冷源吸熱流體，同時(shí)冷凝為冷凝液，然后從冷源換熱器20下聯(lián)箱由前述連接管路再依次返回進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和低溫液箱23。前述經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18后進(jìn)入低溫液箱 23的蒸汽，在由低溫液箱23向冷源換熱器20流動(dòng)過程中，一直與前述冷凝液進(jìn)行著換熱， 蒸汽被冷卻且部分被凝結(jié)，同時(shí)放出熱量加熱前述冷凝液，降低了冷凝液的過冷度。熱源排汽調(diào)節(jié)閥16后的該熱源蒸汽另一路進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14進(jìn)行換熱。高溫?zé)峤粨Q器14可以為混合式換熱器也可以為表面式換熱器，從高溫?zé)峤粨Q器14換熱后的蒸汽降低了過熱度，再流經(jīng)冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17后，進(jìn)入冷源換熱器20的上聯(lián)箱。
該蒸汽在冷源換熱器20將釋放的熱量傳遞給冷源吸熱流體，同時(shí)冷凝為冷凝液， 然后從冷源換熱器20下聯(lián)箱由前述連接管路依次進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器22和低溫液箱23。該冷凝液在冷源換熱器20、低溫?zé)峤粨Q器22以及流向低溫液箱23的連接管路及設(shè)備中，可與前述流經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18、低溫液箱23、低溫?zé)峤粨Q器22后進(jìn)入冷源換熱器20的蒸汽換熱，通過該逆流換熱過程，冷凝液降低了過冷度。從低溫液箱23流出的冷凝液經(jīng)循環(huán)泵沈升壓后進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14，與前述進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器14的蒸汽換熱，通過換熱該冷凝液降低了過冷度，之后進(jìn)入高溫液箱8。從高溫液箱8流出的冷凝液經(jīng)升壓泵5升壓后分為兩路。其中一路依次經(jīng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27、低溫?zé)峤粨Q器22返回到低溫液箱23 ；另一路分別經(jīng)由熱源通液閥1進(jìn)入兩個(gè)并聯(lián)的熱源換熱器2的下聯(lián)箱，在熱源換熱器吸熱成為蒸發(fā)液。該蒸發(fā)液吸熱蒸發(fā)后進(jìn)入熱源換熱器上聯(lián)箱開始新的傳熱循環(huán)。前述冷源換熱器20可由多組加裝出、入口隔離閥門的換熱器分組并聯(lián)構(gòu)成冷源換熱器組，并聯(lián)的每分組均可通過關(guān)閉出、入口隔離閥門使之與母管系統(tǒng)隔離。蒸發(fā)液溫度傳感器3安裝在熱源換熱器上，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的溫度。蒸發(fā)液液位傳感器4安裝在熱源換熱器2上，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的液位。熱源蒸汽壓力傳感器15安裝在熱源排汽調(diào)節(jié)閥16前的熱源蒸汽母管上，用于測量監(jiān)控?zé)嵩凑羝腹軆?nèi)的蒸汽壓力。高溫液箱8上安裝有高溫液箱溫度傳感器6和高溫液箱液位傳感器9，分別用于測量監(jiān)控高溫液箱8內(nèi)的溫度和液位；安裝在高溫液箱8上的高溫液箱加熱器7可用于高溫液箱8內(nèi)的冷凝液溫度過低時(shí)，加熱該冷凝液以降低其過冷度。低溫液箱23上安裝有低溫液箱溫度傳感器25和低溫液箱加熱器M，分別用于測量監(jiān)控低溫液箱23內(nèi)的溫度和在低溫液箱23內(nèi)的冷凝液溫度過低時(shí)，加熱該冷凝液以降低其過冷度。排空閥19安裝在冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17與冷源換熱器20的換熱器分組入口隔離閥門之間的蒸汽母管上，用于排出系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣體。補(bǔ)液閥21安裝在低溫液箱加熱器M上，用于向系統(tǒng)內(nèi)添加和補(bǔ)充循環(huán)液工質(zhì)。系統(tǒng)的運(yùn)行控制工作過程和特性為熱源通液閥1的開度可分別依據(jù)蒸發(fā)液液位傳感器4的測量信號進(jìn)行控制，當(dāng)蒸發(fā)液液位傳感器測得的液位高于蒸發(fā)液液位設(shè)定值時(shí)，熱源通液閥關(guān)小，反之開大，以保持該液位與該設(shè)定值的一致。熱源排汽調(diào)節(jié)閥16的開度可依據(jù)熱源蒸汽壓力傳感器15和蒸發(fā)液溫度傳感器3 的測量信號進(jìn)行綜合控制，控制系統(tǒng)對測量信號進(jìn)行綜合運(yùn)算后，輸出對熱源排汽調(diào)節(jié)閥 16的開度控制指令。蒸發(fā)液溫度傳感器的測量信號進(jìn)行比較，二者的較小值或平均值作為被控制參數(shù)，與熱源蒸發(fā)液溫度的設(shè)定值進(jìn)行控制運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果的輸出信號來控制調(diào)節(jié)熱源排汽調(diào)節(jié)閥16的開度，以保持該被控制參數(shù)與該熱源蒸發(fā)液溫度設(shè)定值的一致。若該被控制參數(shù)與該熱源蒸發(fā)液溫度設(shè)定值的偏差大于設(shè)定值時(shí)，將發(fā)出禁止循環(huán)泵26啟動(dòng)運(yùn)行、全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27、熱源通液閥1的指令，將系統(tǒng)的存水都排放到低溫液箱23。當(dāng)熱源蒸汽壓力傳感器15測量的蒸汽壓力與熱源蒸汽壓力的設(shè)定值發(fā)生偏差， 則控制系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)節(jié)氣流調(diào)節(jié)閥的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測量值與設(shè)定值保持一致。冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17和旁路汽流調(diào)節(jié)閥18的開度依據(jù)低溫液箱溫度傳感器25的測量信號進(jìn)行控制，當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅?5的測量值低于低溫液箱溫度設(shè)定值時(shí)，冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥17的開度減小，同時(shí)旁路汽流調(diào)節(jié)閥18的開度開大，以使更多的熱源蒸汽與冷凝液發(fā)生逆流換熱，提高冷凝液的溫度，降低冷凝液的過冷度。當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅?5的測量值低于低溫液箱溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示是否投入低溫液箱加熱器M以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出禁止循環(huán)泵26啟動(dòng)運(yùn)行的指令。再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的開度依據(jù)高溫液箱液位傳感器9測量的液位信號進(jìn)行控制，以保持高溫液箱液位測量值與高溫液箱液位設(shè)定值一的一致。當(dāng)高溫液箱液位測量值低于高溫液箱液位設(shè)定值一時(shí)，再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的開度開大，反之關(guān)小。當(dāng)高溫液箱液位傳感器 9的測量值低于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出禁止升壓泵5啟動(dòng)運(yùn)行的指令。當(dāng)高溫液箱溫度傳感器6的測量值低于高溫液箱溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示是否投入高溫液箱加熱器7以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥27的指令，將存水都排放到低溫液箱 23。循環(huán)泵沈的出口管道可以設(shè)置調(diào)節(jié)閥門，以方便調(diào)節(jié)循環(huán)液流量的平衡，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。低溫液箱23可以設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)控低溫液箱23內(nèi)的液位，并且當(dāng)該液位低于設(shè)定值時(shí)，禁止循環(huán)泵沈的啟動(dòng)運(yùn)行。
1權(quán)利要求
1.一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱源換熱器O)、冷源換熱器00)和低溫液箱(23)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括高溫?fù)Q熱器(14)、低溫?fù)Q熱器(22)和高溫液箱⑶；所述熱源換熱器( 頂部的熱源蒸汽母管經(jīng)熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)后分為兩支管，其中第一蒸汽管支管經(jīng)高溫?fù)Q熱器(14)與冷源換熱器00)的上集箱連通，并且在高溫?fù)Q熱器(14)與冷源換熱器00)之間設(shè)置冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)，第二蒸汽管支管與經(jīng)低溫液箱(23)和低溫?fù)Q熱器0 與冷源換熱器OO)的下集箱連通，并且在低溫液箱前設(shè)置旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)；所述低溫液箱經(jīng)冷凝液管路與高溫?fù)Q熱器(14)連通，所述的高溫?fù)Q熱器(14)底部經(jīng)冷凝液管路與高溫液箱(8)連通，高溫液箱(8)底部的冷凝液管路分成兩支管，其中第一冷凝管支管與低溫?fù)Q熱器0 連通，并且在該支路上設(shè)置再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(27)，第二冷凝管支管與熱源換熱器O)的下集箱連通，并且在該支路上設(shè)置熱源通液閥(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源換熱器( 和冷源換熱器OO)分別為兩個(gè)或以上，所述兩個(gè)或以上的熱源換熱器( 之間采取并聯(lián)設(shè)置，并且在該并聯(lián)冷凝管支管上設(shè)有熱源通液閥(1)和隔離閥，在該并聯(lián)蒸汽管支管上設(shè)有隔離閥；所述兩個(gè)或以上的冷源換熱器OO)之間采取并聯(lián)設(shè)置，并且在該并聯(lián)蒸汽管支管和該并聯(lián)冷凝管支管上分別設(shè)有隔離閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源換熱器OO)的并聯(lián)蒸汽管支管隔離閥和冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)之間設(shè)置排空閥(19)，用于排出系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣體；所述低溫液箱和高溫?fù)Q熱器(14)之間冷凝液管路上設(shè)置循環(huán)泵06)； 所述高溫液箱(8)底部的冷凝液管母管上設(shè)置升壓泵(5)；所述高溫液箱(8)內(nèi)部設(shè)置高溫液箱加熱器(7)，用于加熱高溫液箱(8)內(nèi)的冷凝液， 以降低其過冷度；所述低溫?fù)Q熱器02)上設(shè)有補(bǔ)液閥(21)，用于向系統(tǒng)內(nèi)添加循環(huán)液工質(zhì)； 所述低溫?fù)Q熱器0 內(nèi)部設(shè)有低溫液箱加熱器(M)，用于加熱低溫液箱內(nèi)的冷凝液，以降低其過冷度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源換熱器O)的吸熱管束中設(shè)置蒸發(fā)液溫度傳感器(3)，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的溫度；所述熱源換熱器( 上設(shè)有蒸發(fā)液液位傳感器，所述蒸發(fā)液液位傳感器(4)的上端與熱源換熱器O)的上集箱連接，蒸發(fā)液液位傳感器的下端與下集箱連接液位傳感器 (4)的下端，用于測量監(jiān)控各自熱源換熱器內(nèi)部的液位；所述熱源換熱器O)并聯(lián)蒸汽管支管上隔離閥和熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)之間設(shè)置熱源蒸汽壓力傳感器(15)，用于測量監(jiān)控?zé)嵩凑羝腹軆?nèi)的蒸汽壓力；所述高溫液箱(8)上設(shè)置高溫液箱溫度傳感器(6)和高溫液箱液位傳感器(9)，分別用于測量監(jiān)控高溫液箱(8)內(nèi)的溫度和液位；所述低溫液箱上設(shè)置低溫液箱溫度傳感器(25)，用于測量監(jiān)控低溫液箱03)。
5.一種基于權(quán)利要求1至4之一的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，該方法包括以下步驟通過熱源換熱器( 從外部熱源流體吸收熱量，使其內(nèi)部的液體蒸發(fā)為蒸汽，該蒸汽經(jīng)熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)后分為至少兩路，其中一路進(jìn)入高溫?fù)Q熱器(14)，與從低溫液箱 (23)進(jìn)入高溫?fù)Q熱器(14)的冷凝液進(jìn)行熱交換，以降低蒸汽的過熱度和冷凝液的過冷度， 經(jīng)熱交換后的蒸汽進(jìn)入冷源換熱器00)冷凝為冷凝液，同時(shí)將熱量釋放給外部冷源流體； 另外一路蒸汽經(jīng)旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)、低溫液箱和低溫?zé)峤粨Q器0 進(jìn)入冷源換熱器OO)的下集箱，該蒸汽上行進(jìn)入下集箱的過程中與下行經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器0 進(jìn)入低溫液箱的冷凝液發(fā)生熱交換，蒸汽冷凝放出熱量，同時(shí)降低了冷凝液的過冷度；未凝結(jié)的蒸汽進(jìn)入冷源換熱器OO)后冷凝放出熱量，以繼續(xù)降低冷凝液的過冷度，所述從低溫液箱進(jìn)入高溫?fù)Q熱器(14)的冷凝液熱交換后得到的冷凝液過冷度降低，該冷凝液經(jīng)高溫液箱(8)后分成兩路，其中一路進(jìn)入熱源換熱器O)的下集箱，另外一路經(jīng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器02)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，通過并聯(lián)的熱源換熱器( 從外部吸收熱量產(chǎn)生的蒸汽為兩路，兩路蒸汽經(jīng)支管隔離閥后合并于蒸汽管母管，通過熱源排氣調(diào)節(jié)閥(16)，通過然后分別經(jīng)蒸汽支管通過該蒸汽管支管設(shè)置的冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)和旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)控制，進(jìn)入并聯(lián)的冷源換熱器 (20)中，通過高溫?fù)Q熱器(14)進(jìn)入高溫液箱(8)的冷凝液通過一冷凝液支路經(jīng)熱源通液閥(1) 控制，進(jìn)入并聯(lián)的熱源換熱器O)，冷凝液經(jīng)另一支路通過再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)控制，進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器02)；所述高溫?zé)峤粨Q器(14)為混合式換熱器或表面式換熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，所述熱源通液閥(1)的開度控制步驟為熱源通液閥(1)的開度依據(jù)蒸發(fā)液液位傳感器(4)的測量信號進(jìn)行控制，當(dāng)蒸發(fā)液液位傳感器(4)測得的液位高于蒸發(fā)液液位設(shè)定值時(shí)，熱源通液閥關(guān)小，反之開大，以保持該液位與該設(shè)定值的一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)的開度的控制步驟為熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)的開度依據(jù)熱源蒸汽壓力傳感器(1 和蒸發(fā)液溫度傳感器(3) 的測量信號值進(jìn)行綜合控制，控制系統(tǒng)對測量信號值進(jìn)行綜合運(yùn)算后，輸出對熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)的開度控制指令，以保持該測量信號值與控制系統(tǒng)的設(shè)定值的一致；當(dāng)該測量信號值該測量信號值與相應(yīng)設(shè)定值的偏差大于偏差設(shè)定值時(shí)，將發(fā)出禁止升壓泵( 循環(huán)泵06)啟動(dòng)運(yùn)行、全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(27)、熱源通液閥(1)的指令，將系統(tǒng)的存水都排放到低溫液箱03)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)和旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)的開度控制步驟為冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)和旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)的開度通過低溫液箱溫度傳感器05)的測量信號進(jìn)行控制；當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅?2 的測量值低于低溫液箱溫度設(shè)定值時(shí)，冷源進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(17)的開度減小，同時(shí)旁路汽流調(diào)節(jié)閥(18)的開度開大，以使更多的熱源蒸汽與冷凝液發(fā)生逆流換熱，提高冷凝液的溫度，降低冷凝液的過冷度；當(dāng)?shù)蜏匾合錅囟葌鞲衅? 的測量值低于低溫液箱溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示啟動(dòng)低溫液箱加熱器04)以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，發(fā)出禁止循環(huán)泵06)啟動(dòng)運(yùn)行的指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)開度的控制步驟為再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)的開度通過高溫液箱液位傳感器(9)測量的液位信號進(jìn)行控制，以保持高溫液箱(8)液位測量值與高溫液箱(8)液位設(shè)定值一致；當(dāng)高溫液箱液位測量值低于高溫液箱液位設(shè)定值一時(shí)，再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)的開度開大，反之關(guān)小，當(dāng)高溫液箱液位傳感器(9)的測量值低于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出禁止升壓泵 (5)啟動(dòng)運(yùn)行的指令；當(dāng)高溫液箱溫度傳感器(6)的測量值低于高溫液箱溫度設(shè)定值的偏差值大于設(shè)定值一時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號，提示啟動(dòng)高溫液箱加熱器(7)以降低該偏差；當(dāng)該偏差值進(jìn)一步加大到大于設(shè)定值二時(shí)，將發(fā)出全開再循環(huán)調(diào)節(jié)閥(XT)的指令，將存水都排放到低溫液箱 (23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于兩級汽液換熱器的分控相變換熱系統(tǒng)及換熱方法。該系統(tǒng)包括熱源換熱器(2)、冷源換熱器(20)、低溫液箱(23)，該系統(tǒng)還包括高溫?fù)Q熱器(14)、低溫?fù)Q熱器(22)和高溫液箱(8)；所述熱源換熱器(2)頂部的熱源蒸汽母管經(jīng)熱源排汽調(diào)節(jié)閥(16)后分為兩支管，分別于與冷源換熱器(20)的上集箱和下集箱連通，并在支路上分別設(shè)置控制系統(tǒng)；所述低溫液箱(23)經(jīng)冷凝液管路與高溫?fù)Q熱器(14)連通，所述的高溫?fù)Q熱器(14)底部經(jīng)冷凝液管路與高溫液箱(8)連通，高溫液箱(8)底部的冷凝液管路分別與低溫?fù)Q熱器(22)和熱源換熱器(2)連通。通過本發(fā)明的裝置解決了蒸汽和冷凝液的過熱和過冷現(xiàn)象，換熱效率進(jìn)一步提高。
文檔編號F28D15/02GK102200403SQ201110177569
公開日2011年9月28日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者何京東, 梁世強(qiáng), 郝江平, 閆潤生 申請人:北京圓能工業(yè)技術(shù)有限公司