锅炉系统及控制锅炉系统的方法技术方案

一种锅炉系统，其包括第一集管、第二集管和热交换器管道，所述第二集管设置在第一集管上方的一高度处，而所述热交换器管道流体地连接第一和第二集管。管道设置在第一流体流内，而热交换器管道接收第二流体。在第二集管内设置热电偶，以测量第二集管内第二流体的温度。设置控制装置，以根据热电偶测出的温度保持第二流体的液相液面，使得第二流体的液相不进入第二集管内。锅炉系统可以设有第一和第二管道，其中，第二管道设置在第一管道下游的第一流体流内，并且其中，第一和第二管道相对于竖直轴线倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及热交换器和控制热交换器的方法。技术背景在许多应用中锅炉被利用作为热交换器。锅炉通常利用管内的传 热液体来吸收外部热源中的热量，然后再将受热流体的基本上没有液 体的蒸汽馏分传送到所需的使用位置。锅炉内受热的流体通常处于气 相和液相两种状态。锅炉在下述构型中使用尤其有利，即希望防止在 锅炉的下游位置存在液相的传热流体。相关技术的锅炉430在图4A和4B中示出。锅炉430沿着气道 414设置。锅炉430包括第一集管432、第二集管442及热交换管452、 454、 456和458,所述第二集管442设置在正好竖直于第一集管432 上方的一高度处，而所述热交换管452、 454、 456和458流体地将第 一集管432连接到第二集管442上。第一流体接触各管的外表面，而 第二流体设置在各管的内部。图4A示出未工作状态下的锅炉430,而图4B示出工作状态下的 锅炉。在图4A所示的非工作状态下，每个管道452、 454、 456和458 中的液相液面由于重力作用在第二流体上且第二流体在各管道中的均 匀温度分布都处于相同的竖直高度并平行于水平线。在工作状态下， 当如图4B中所示存在第一流体流C时，位于第一流体流B上游的管 道将与最高温度的第 一流体流接触。随着各管道吸收来自第一流体流 A中的热量，于是每个随后的下游管道将与相继较低温度下的第一流 体流接触。这种温度分布将使液相液面的未工作状态(在图4A中所 示)转变到图4B中所示的液相液面。专利技术人已注意到，上述管道中液相液面的转变往往会形成下述情 况，即下游管道458的液相液面需要升高到它到达第二集管442处的液面。如果液相液面到达第二集管442，则它可能污染位于锅炉430 下游的第二流体流的系统组分。此外，如果液相液面到达第二集管442,则液相中的第二流体可能阶梯流入到其它管道中，并在锅炉内形 成液相流体的环流(图4B中逆时针方向)，这使锅炉的效率显著变差。 因为在工作温度下从管道458阶梯流出的水是在饱和温度下或低于饱 和温度，所以这种阶梯溢流将冷却管道452、 454和456，从而可能使 它们骤冷到饱和温度下或低于饱和温度。这种骤冷造成蒸汽生产暂时 中断，而蒸汽生产的暂时中断可能引起严重损坏由锅炉供应的下游系 统。常用的锅炉在经过控制阀计量之后，在一个或多个离心分离器或 旋风分离器中分离蒸汽来保证基本上干燥蒸汽的恒定流。这要求保持 预定的水液面，所述预定的水液面通常是在集管442中某一点处以及 操作一个或多个高温蒸汽计量阀。液面还必须用这种方法进行测量， 即通常通过使用常用的液面传感器，这种液面传感器选自包括玻璃液 面计、机械浮子、超声波、雷达和电容的家族中。这些传感器通常面 临一个或多个问题，比如对过热严重的灵敏性、对腐蚀和变脏的敏感 性、尺寸大、成本高和复杂性以及低分辨率。由于许多非接触式传感 器，比如雷达对检测还要求十分小的距离，所以它们很不适合在小型 锅炉中工作。利用传统的液面传感器防止管道溢流问题需要增加系统的尺寸， 并且势必设置一种对抗操作故障不强的系统。因此，最好提供一种克服上述限制的锅炉系统。
技术实现思路
本专利技术有利地提供一种锅炉系统，所述锅炉系统包括第一集管、 第二集管和热交换器管道，所述第二集管设置在第一集管上方的一高度处，而所述热交换器管道流体地连接笫一和第二集管。管道设置在 第一流体流内，而热交换器管道接收第二流体。在第二集管内设置热 电偶，以测量第二集管内第二流体的温度。设置控制装置，以根据热 电偶测出的温度保持第二流体的液相液面，使第二流体的液相不进入第二集管内。这种液面控制可以通过增加第一流体的可检测热量、通 过降低第二流体的质量流率或是通过这些动作的组合来实施。锅炉系统优选包括第一热交换器管道和笫二热交换器管道，这里， 第二热交换器管道构造成设置在第一热交换器管道下游一位置处的第 一流体流内。第一和第二热交换器管道优选相对于竖直轴线倾斜。例如，第一和第二热交换器管道相对于竖直轴线倾斜的角度在大约35。 到大约45。之间的范围内。锅炉系统优选包括具有比第一热交换器管 道的热交换表面积大的第二热交换器管道。例如，第二热交换器管道 优选在其外表面上具有比第一热交换器管道高的热交换传热片密度。 控制装置优选构造成在第二流体的液相的上部液面与第二集管之间保 持最小的距离。本专利技术还有利的是提供一种锅炉系统，所述锅炉系统包括第 一集 管和第二集管，所述第二集管设置在第一集管上方的一高度处。第一热交换器管道流体地将第一集管连接到第二集管上，并且第一热交换 器管道构造成设置在第一流体流内。第一热交换器管道构造成接收第 二流体。第二热交换器管道流体地将第一集管连接到第二集管上。第 二热交换器管道构造成在第一热交换器管道下游的一位置处设置在第 一流体流内，并且第二热交换器管道构造成接收第二流体。第一热交 换器管道和第二热交换器管道优选相对于竖直轴线倾斜。本专利技术另外有利地提供一种锅炉系统，所述锅炉系统包括第 一集 管、第二集管和至少一个热交换器管道，所述第二集管设置在第一集 管上方的一高度处，而所述至少一个热交换器管道流体地将第一集管 连接到第二集管上。管道构造成设置在第一流体流内，并构造成接收 第二流体。锅炉系统还包括用于根据第二集管内第二流体的温度保持 笫二流体的液相液面以使第二流体的液相不进入第二集管的装置。此外，本专利技术有利地提供一种控制锅炉系统的方法，其中，该方 法包括在第一流内设置至少一个热交换器管道，其将第一集管流体地 连接到第二集管上，以及其中，第二集管设置在第一集管上方的一高度处。所述方法还包括在至少一个热交换器管道内设置第二流体、测量第二集管内第二流体的温度和根据测出的温度保持第二流体的液相的液面以使第二流体的液相不进入第二集管内。附图说明参照以下详细说明，尤其是当结合附图考虑时，更完整地理解本专利技术及本专利技术许多伴随的优点将变得显而易见，其中图1是本专利技术装在过热蒸汽发生系统中的锅炉系统的实施例的示 意图；图2是本专利技术锅炉系统的替换实施例的放大示意图； 图3是本专利技术锅炉系统的另一个替换实施例的放大示意图； 图4A示出非工作状态下的相关技术锅炉的示意图；和 图4B示出工作状态下的相关技术锅炉的示意图。具体实施方式下文将参照附图说明本专利技术的一些实施例。在下面的说明中，具 有基本相同功能和装置的组成元件用相同的附图标记表示，只是在必 要时才作出重复说明。图1是本专利技术装在过热蒸汽发生系统中的锅炉系统10的实施例的 示意图。图1 一般示出过热热交换器或过热器12，所述过热器12具 有气道14，该气道14运送从过热器12排出的加热的第一流体流(用 箭头A表示)。过热器可以直接点火或间接点火。气道14通过本专利技术 的锅炉运送第一流体流A，而后可选择地运送到附加热交换器16中， 所述热交换器16可以是例如用来预热第二流体流的预热器或节约器。 尽管当需要第二流体的过热蒸汽时设置过热器12、锅炉30和节约器 16是理想的，但是当只需要饱和蒸汽或者根据经济基础可以不从第一 流体A另外回收能量时，或者在需要加热某些别的蒸汽的地方，本发 明的锅炉的替换实施例可能是优选的。热交换器围绕锅炉设置决不限 制本专利技术锅炉的应用。锅炉系统10包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉系统，包括：　　　　第一集管；　　　　第二集管，所述第二集管设置在所述第一集管上方的一高度处；　　　　至少一个热交换器管道，所述热交换器管道将所述第一集管流体地连接到所述第二集管上，所述至少一个热交换器管道构造成设置在第一流体流内，所述至少一个热交换器管道构造成接收第二流体；　　　　热电偶，所述热电偶设置在所述第二集管内，并构造成测量所述第二集管内第二流体的温度；　　　　控制装置，所述控制装置构造成根据所述热电偶测出的温度来保持第二流体的液相液面，以使第二流体的液相不进入所述第二集管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小FD洛马克斯，TJ赫夫南，KM纳瑟，JS莱托，
申请(专利权)人：H二GEN创新公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]