烧嘴用水夹套的换热计算方法、换热方法及换热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种烧嘴用水夹套的换热计算方法、换热方法及换热系统，换热计算方法包括如下步骤：确定即将饱和冷却水的出口温度T

【技术实现步骤摘要】
烧嘴用水夹套的换热计算方法、换热方法及换热系统


[0001]本专利技术涉及化工工艺处理的
，具体而言涉及一种烧嘴用水夹套的换热计算方法、换热方法及换热系统。

技术介绍

[0002]化工领域的很多设备例如气化炉都会配备有烧嘴，例如煤气化炉配备有煤烧嘴。烧嘴是气化炉运行的关键设备之一，烧嘴的可靠性直接影响气化炉的长周期稳定可靠运行。由于气化炉内的环境为高温高压以及包含复杂物质，烧嘴长时间处于该环境会极易烧损，因此，气化炉的烧嘴需要采用冷却水夹套结构，以便对烧嘴，尤其是烧嘴端部的壁体，进行冷却保护。
[0003]然而，由于冷却水的冷却效率较低，一定程度上限制了烧嘴的使用寿命。
[0004]因此，需要一种烧嘴用水夹套的换热计算方法、换热方法及换热系统，以至少部分地解决以上问题。

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]为至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种烧嘴用水夹套的换热计算方法，烧嘴设置有用于换热的水夹套，所述水夹套具有入口和出口，采用即将达到饱和温度的即将饱和冷却水作为冷却介质，所述换热计算方法包括如下步骤：
[0007]已知所述即将饱和冷却水的出口压力P
′1，根据出口压力P
′1确定所述即将饱和冷却水的出口温度T
′1，其中出口温度T
′1为所述即将饱和冷却水在出口压力P
′1下的饱和温度；
[0008]设定所述即将饱和冷却水的出口干度x
′1，根据出口压力P
′1、出口温度T
′1和出口干度x
′1，确定所述即将饱和冷却水的出口比焓H
′1；
[0009]已知单位时间热流密度q
′
和所述即将饱和冷却水的流量Q
′
，并且根据公式(1)计算出所述即将饱和冷却水的入口比焓H
′0；
[0010]H
′0＝H
′1‑
q
′
/Q
′ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]已知所述即将饱和冷却水的入口压力P
′0，且入口干度x
′0为0，根据入口压力P
′0、入口干度x
′0和出口比焓H
′0，确定所述即将饱和冷却水的入口温度T
′0；
[0012]根据出口温度T
′1，确定所述即将饱和冷却水的出口密度ρ
′1；
[0013]根据入口温度T
′0，确定所述即将饱和冷却水的入口密度ρ
′0；
[0014]已知比值ρ
′0/ρ
′1的预设上限值A，判断比值ρ
′0/ρ
′1是否满足关系式(2)，如果不满足，则自动调整出口干度x
′1，直至满足关系式(2)；以及
[0015]ρ
′0/ρ
′1＜A
ꢀꢀꢀ
(2)
[0016]通过调整后的最终出口干度x
′1，确定所述即将饱和冷却水在换热时的入口温度T
′0。
[0017]可选地，判断比值ρ
′0/ρ
′1是否满足关系式(2)，如果满足但比值ρ
′0/ρ
′1与预设上限值A的差大于或等于预定值，则自动调整出口干度x
′1，直至比值ρ
′0/ρ
′1与预设上限值A的差小于该预定值。
[0018]可选地，所述预设上限值A为1.5，设定的所述即将饱和冷却水的出口干度x
′1为0.015。
[0019]可选地，还包括已知采用液体对流换热方法中的常规冷却水的单位时间热流密度q，根据公式(4)计算单位时间热流密度q
′
，
[0020]q
′
＝N
×
q
ꢀꢀꢀ
(4)，其中倍数N为1.5～2.5。
[0021]可选地，还包括：
[0022]已知所述常规冷却水的入口压力P0、入口温度T0、出口压力P1和出口温度T1，根据入口压力P0和入口温度T0，确定入口比焓H0，根据出口压力P1和出口温度T1，确定出口比焓H1；
[0023]已知常规冷却水的流量Q，根据公式(3)计算单位时间热流密度q，
[0024]q＝Q
×
(H1‑
H0)
ꢀꢀꢀ
(3)。
[0025]可选地，入口压力P
′0等于入口压力P0，出口压力P
′1等于出口压力P1。
[0026]根据本专利技术的另一方面提供了一种烧嘴用水夹套的换热方法，烧嘴设置有用于换热的水夹套，所述水夹套具有入口和出口，采用即将达到饱和温度的即将饱和冷却水作为冷却介质，其中所述即将饱和冷却水的入口温度根据上述任一方面所述的换热计算方法确定。
[0027]可选地，监测所述即将饱和冷却水的入口温度，并当所述入口温度高于预设上限值时，产生预警信号。
[0028]可选地，监测所述即将饱和冷却水的出口干度，并当所述出口干度高于预设上限值a时，产生预警信号，当所述出口干度高于预设上限值b时，停止所述烧嘴的运行，其中预设上限值b大于预设上限值a。
[0029]可选地，所述预设上限值a为所述最终出口干度x
′1，所述预设上限值b大于或等于所述预设上限值a加上0.005。
[0030]根据本专利技术的再一方面提供了一种烧嘴用水夹套的换热系统，其应用根据上述任一方面所述的换热方法，所述换热系统包括：
[0031]烧嘴，所述烧嘴设置有用于换热的水夹套，所述水夹套具有入口和出口，其中采用即将达到饱和温度的即将饱和冷却水作为冷却介质；
[0032]干度检测单元，用于检测所述即将饱和冷却水的出口干度；以及
[0033]干度预警单元，所述干度预警单元与干度检测单元连接，用于监测所述即将饱和冷却水的出口干度并产生预警信号和/或停运信号。
[0034]可选地，包括：
[0035]温度检测单元，用于检测所述即将饱和冷却水的入口温度和出口温度；以及
[0036]温度预警单元，所述温度预警单元与温度检测单元连接，用于监测所述即将饱和冷却水的入口温度和出口温度并产生预警信号。
[0037]本专利技术提供的换热计算方法能够用于采用即将达到饱和温度的冷却水作为冷却介质的换热方法和换热系统，可以获得在预定压力和流量的条件下的即将达到饱和温度的冷却水的入口温度T
′0。在该预定压力和流量的条件下，饱和冷却水以此入口温度T
′0进入水夹套，可以实现过冷沸腾换热，使得相对于现有的采用液体对流换热的常规换热方法，能够提高换热系数例如提高至1.5倍以上，强化换热。由此，可以降低烧嘴尤其是其壁面的温度，能大大提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧嘴用水夹套的换热计算方法，烧嘴设置有用于换热的水夹套，所述水夹套具有入口和出口，其特征在于，采用即将达到饱和温度的即将饱和冷却水作为冷却介质，所述换热计算方法包括如下步骤：已知所述即将饱和冷却水的出口压力P
′1，根据出口压力P
′1确定所述即将饱和冷却水的出口温度T
′1，其中出口温度T
′1为所述即将饱和冷却水在出口压力P
′1下的饱和温度；设定所述即将饱和冷却水的出口干度x
′1，根据出口压力P
′1、出口温度T
′1和出口干度x
′1，确定所述即将饱和冷却水的出口比焓H
′1；已知单位时间热流密度q
′
和所述即将饱和冷却水的流量Q
′
，并且根据公式(1)计算出所述即将饱和冷却水的入口比焓H
′0；H
′0＝H
′1‑
q
′
/Q
′ꢀꢀ
(1)已知所述即将饱和冷却水的入口压力P
′0，且入口干度x
′0为0，根据入口压力P
′0、入口干度x
′0和出口比焓H
′0，确定所述即将饱和冷却水的入口温度T
′0；根据出口温度T
′1，确定所述即将饱和冷却水的出口密度ρ
′1；根据入口温度T
′0，确定所述即将饱和冷却水的入口密度ρ
′0；已知比值ρ
′0/ρ
′1的预设上限值A，判断比值ρ
′0/ρ
′1是否满足关系式(2)，如果不满足，则自动调整出口干度x
′1，直至满足关系式(2)；以及ρ
′0/ρ
′1＜A
ꢀꢀꢀ
(2)通过调整后的最终出口干度x
′1，确定所述即将饱和冷却水在换热时的入口温度T
′0。2.根据权利要求1所述的换热计算方法，其特征在于，判断比值ρ
′0/ρ
′1是否满足关系式(2)，如果满足但比值ρ
′0/ρ
′1与预设上限值A的差大于或等于预定值，则自动调整出口干度x
′1，直至比值ρ
′0/ρ
′1与预设上限值A的差小于该预定值。3.根据权利要求1所述的换热计算方法，其特征在于，所述预设上限值A为1.5，设定的所述即将饱和冷却水的出口干度x
′1为0.015。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜常宗，薛志村，张亚宁，赵子通，马丹丹，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：