一种基于汽液换热器的分控相变换热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于汽液换热器的分控相变换热系统。该系统包括储液箱(20)、热源换热器(3)、冷源换热器(15)和汽液换热器(9)，热源换热器(3)的上集箱经换热器入口蒸汽管(8)与汽液换热器(9)连通，所述汽液换热器(9)上设置的汽液换热器出口蒸汽管(10)分成两支路分别与冷源换热器(15)的上集箱和下集箱连通；所述冷源换热器(15)的下集箱通过冷源换热器出液管(17)与储液箱(20)上部连通，该储液箱(20)底部经换热器入口冷凝液管(11)与汽液换热器(9)连通，汽液换热器(9)通过换热器出口冷凝液管(6)与热源换热器(3)的下集箱连通。通过本实用新型专利技术的装置很高的解决了过冷、过热现象，换热效率提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及安全可控的强化传热
，具体地，本技术涉及一种基于汽液换热器的分控相变换热系统。
技术介绍
在国内外强化传热技术以及专用于余热回收利用的技术中，利用汽体凝结和液体沸腾蒸发换热系数高且温度均勻的特点，开发出许多高效相变换热技术。在降低锅炉排烟温度、回收余热提高热效率方面，常采用热管或其它相变换热技术，通过不同技术方案来控制烟气侧受热面的腐蚀和结灰速度，取得较好的效果。现有技术在余热回收控制的有效性方面仍有很大的欠缺，所以设备实际使用寿命远达不到计算数据的理想状态。比如现有技术多采用通过对冷源和热源换热统一控制的方式来控制相变参数，由于系统热容和热阻的影响，特别是对于管路较长的大系统和风烟换热的系统，被控系统时间常数过大，不仅控制参数反应滞后，超调量大，造成热源换热短时或局部失控，而且控制精度和稳定性也较差。特别是由于热源管外烟气的对流换热系数比管内相变换热的换热系数相差极大，而换热管的热阻和热容又相对很小，外管壁温度随管内介质温度变化很快，调节滞后大的控制系统将使换热管的腐蚀几率大增。为此不得不被迫提高排烟温度，放大安全余量，降低了余热回收的效益。传统相变换热器无法适应机组启停和大负荷变化时换热器壁温大幅波动的工况， 因而低温腐蚀常在这时剧烈产生，设备寿命显著降低。另外，传统相变换热技术理论上希望蒸发相变和冷凝相变在接近同一参数下进行，其回水方式给现场安装和技术改造带来很大的困难，无法兼容原有暖风器等换热设备， 不仅新增换热设备使系统电耗较高，甚至无法实施。传统相变换热技术不能及时排除系统内不凝结气体，排空能力差降低了相变换热系数和系统的适应性。由于流动阻力的影响，冷源换热器冷凝的相变压力必然低于热源换热器蒸发的相变压力，因而饱和冷凝液的参数相对饱和蒸发液的参数必然存在过冷度。由于蒸汽在冷源换热器冷凝过程中，会在壁面产生液膜，冷凝液产生过冷无法避免。另外，由于设计工况下的换热器面积、换热系数和换热温差等参数难以适应变工况下和不同季节的实际相变换热量，加之液位波动等因素的影响，因而相变换热过程总伴随产生冷凝液过冷和蒸汽过热的情况；过冷液和过热汽的存在会降低相变换热器的换热能力，同时，由于自然循环的存在， 过冷液进入热源换热器还会使蒸发换热面下部壁面温度安全余量降低，产生局部低温腐蚀的几率增大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于汽液换热器的分控相变换热系统。根据本技术的基于汽液换热器的分控相变换热系统，该系统包括储液箱20、 热源换热器3和冷源换热器15，所述系统还包括一汽液换热器9，热源换热器3的上集箱经换热器入口蒸汽管8与汽液换热器9连通，所述汽液换热器9经换热器出口蒸汽管10分成两支路分别与冷源换热器15的上集箱和下集箱连通，并且在换热器出口蒸汽管10的母管上设置两个并联的气流调节阀12 ；所述冷源换热器15的下集箱通过冷源换热器出液管17与储液箱20上部连通，该储液箱20底部经换热器入口冷凝液管11与汽液换热器9连通，汽液换热器9通过换热器出口冷凝液管6与热源换热器3的下集箱连通，在换热器入口冷凝液管11的管路上设置液流调节阀18。所述的热源换热器3和冷源换热器15分别为两个或以上，所述两个或以上的热源换热器3并联设置，所述两个或以上的冷源换热器15并联设置，并且在并联支路上设置隔离阀门，用于单独控制。所述换热器出口蒸汽管10分成的两支路中，在与下集箱相连的支路上设置冷源换热器下进气阀14。所述冷源换热器15的上集箱上设置冷源换热器排空阀16，用于排出系统积存的不凝结气体。所述储液箱20上部经排液管路M和换热器出口冷凝液管6合并后与热源换热器 3的下集箱连通，并在排液管路M上设置自动排液阀1和排液泵2 ；所述储液箱20上端设置补液阀21，用于向储液箱20补充循环液工质；在储液箱20内部下端设置加热器23，用于通过外接热源加热储液箱20内的循环液工质。所述的换热器入口冷凝液管11上在液流调节阀18和储液箱20之间设置循环泵 19。所述热源换热器3的吸热管束中设置蒸发液温度传感器4，测量其内部蒸发液的温度，用于监控蒸发相变温度；所述储液箱20内部设置冷凝液温度传感器22，测量其内部冷凝液的温度，用于监视冷凝液过冷度；所述换热器入口蒸汽管8上设置蒸汽压力传感器7，用以测量该管路上的蒸汽压力；所述热源换热器3的上集箱和下集箱之间设置液位传感器5，所述液位传感器5的一端连接在热源换热器3上集箱到汽液换热器3之间的换热器入口蒸汽管8管路上，另一端连接在换热器出口冷凝液管6的管路上，用以测量热源换热器3内的液位。本技术的基于汽液换热器分控相变换热系统的具体实现过程包括以下步骤通过热源换热器3从外部吸收热量，使其内部的蒸发液蒸发为蒸汽，该蒸汽从热源换热器3的上集箱经过换热器入口蒸汽管8进入汽液换热器9内，通过储液箱20的出口流出的冷凝液，通过液流调节阀18调节，经换热器入口冷凝液管11进入汽液换热器9内；在汽液换热器9内蒸汽和冷凝液进行热交换，以降低蒸汽的过热度和冷凝液的过冷度，经过换热的蒸汽经换热器出口蒸汽管10和并联连接的气流调节阀12后，分为至少两路分别进入冷源换热器15的上集箱和下集箱，蒸汽在冷源换热器15与冷源吸热流体进行热交换，同时冷凝为冷凝液，然后从冷源换热器15下集箱经冷源换热器出液管17进入储液箱20 ；经换热得到的冷凝液经换热器出口冷凝液管6从热源换热器3下集箱进入热源换热器3，吸热成为蒸发液，开始新的传热循环。所述汽液换热器9内蒸汽换热后分成四路分别进入并联的两组冷源换热器15的上集箱和下集箱，每组冷源换热器15的并联支路上设置隔离阀门，其中一组出现故障时， 通过该阀门将改故障换热器组从系统中切除，以保证系统继续可靠运行；通过储液箱20内的冷凝液温度传感器测量其内部冷凝液的温度，监视冷凝液过冷度，当过冷度增大到大于2 15°C时，冷凝液温度传感器22测量值使过冷度监控设备发出报警信号，切除一组冷源换热器15，减少冷源的放热量。所述汽液换热器9为混合式换热器或表面式换热器。所述气流调节阀12由气流调节阀控制器来控制开度，其方法为气流调节阀2由气流调节阀控制器来控制开度，气流调节阀控制器由蒸汽压力传感器7和蒸发液温度传感器4的测量信号来实施控制，当蒸汽压力传感器7测量的蒸汽压力与气流调节阀控制器的设定值发生偏差，则气流调节阀控制器相应调节气流调节阀的开度，以纠正该运行偏差，使测量值与设定值保持一致；蒸发液温度传感器4测量的蒸发液温度值作为气流调节阀控制器的辅助调节信号，通过比较运算蒸发液温度传感器4的测量值和气流调节阀控制器内的温度设定值，逐渐修正调节误差，以提高控制相变换热温度的准确性和精度，保障热源换热器3的换热面壁温有足够的安全余量，不发生低温腐蚀，气流调节阀控制器内的温度设定值高于热源烟气酸露点1 15°C，且与上述压力设定值对应的饱和温度相同。所述气流调节阀12为两个并联进行设置，采用同步开启和关闭的同步控制或分别控制开启和关闭的分步控制，所述的分步控制包括连续调节方法和断续调节方法。所述液流调节阀18由液流调节阀控制器来控制开度，其方法为液流调节阀控制器根据测量热源换热器3内液位的液位传感器5和蒸发液温度传感器4的测量信号来实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，闫润生，梁世强，何京东，
申请(专利权)人：山西三合盛工业技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：