一种基于两级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两级汽液换热器的分控相变换热系统。该系统包括热源换热器(2)、冷源换热器(20)、低温液箱(23)，该系统还包括高温换热器(14)、低温换热器(22)和高温液箱(8)；所述热源换热器(2)顶部的热源蒸汽母管经热源排汽调节阀(16)后分为两支管，分别于与冷源换热器(20)的上集箱和下集箱连通，并在支路上分别设置控制系统；所述低温液箱(23)经冷凝液管路与高温换热器(14)连通，所述的高温换热器(14)底部经冷凝液管路与高温液箱(8)连通，高温液箱(8)底部的冷凝液管路分别与低温换热器(22)和热源换热器(2)连通。通过本实用新型专利技术的装置解决了蒸汽和冷凝液的过热和过冷现象，换热效率进一步提高。（*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两级汽液换热器的分控相变换热系统。
技术介绍
在烟气余热回收利用方面，通过不同的相变换热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。分控相变换热技术通过对冷源换热和热源换热分别独立控制，实现了更高的换热控制的可靠性和精度，提高了余热回收的效益，也使得系统应用的适应性得到很大提高。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，因而冷源换热器冷凝的饱和冷凝液的温度相对热源换热器饱和蒸发液的饱和温度必然存在过冷度。由于蒸汽在冷源换热器冷凝过程中，会在壁面产生液膜，液膜的热阻使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低于平均温度，安全余量不足，很容易产生局部的低温腐蚀，降低设备的寿命。由于设备布置空间的限制和设备安装标高的不统一，造成相变换热系统中液位和换热控制不统一，传统相变换热系统对于提高设备集成性所具有的困难较难适应，在一个应用项目中，往往需要多套独立的相变换热装置各自独立工作。这不仅造成设备利用率降低，也使得控制系统的冗余度较低；不仅设备总造价较高，也使得系统的可靠性降低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于两级汽液换热器的分控相变换热系统。根据本技术的基于两级汽液换热器的分控相变换热系统，该系统包括热源换热器2、冷源换热器20和低温液箱23，其特征在于，所述热源换热器2和冷冷源换热器20 通过蒸汽管和冷凝液管相互连通形成分控相变换热回路，在该回路上设有对其进行控制的气流调节阀及液流调节阀，所述系统还包括高温换热器14、低温换热器22和高温液箱8 ；所述热源换热器2顶部的热源蒸汽母管经热源排汽调节阀16后分为两支管，其中第一蒸汽管支管经高温换热器14与冷源换热器20的上集箱连通，并且在高温换热器14与冷源换热器20之间设置冷源进汽调节阀17，第二蒸汽管支管与经低温液箱23和低温换热器22与冷源换热器20的下集箱连通，并且在低温液箱23前设置旁路汽流调节阀18 ；所述低温液箱23经冷凝液管路与高温换热器14连通，所述的高温换热器14底部经冷凝液管路与高温液箱8连通，高温液箱8底部的冷凝液管路分成两支管，其中第一冷凝管支管与低温换热器22连通，并且在该支路上设置再循环调节阀27，第二冷凝管支管与热源换热器2的下集箱连通，并且在该支路上设置热源通液阀1。所述热源换热器2和冷源换热器20为两个或以上，所述两个或以上的热源换热器2之间采取并联设置，并且在该并联冷凝管支管上设有热源通液阀1，在该并联蒸汽管支管上设有隔离阀；所述两个或以上的冷源换热器20之间采取并联设置，并且在该并联蒸汽管支管和该并联冷凝管支管上分别设有隔离阀。所述冷源换热器20的并联蒸汽管支管隔离阀和冷源进汽调节阀17之间设置排空阀19，用于排出系统内的不凝气体；所述低温液箱23和高温换热器14之间冷凝液管路上设置循环泵沈；所述高温液箱8底部的冷凝液管母管上设置升压泵5 ；所述高温液箱8内部设置高温液箱加热器7，用于加热高温液箱8内的冷凝液，以降低其过冷度；所述低温换热器22上设有补液阀21，用于向系统内添加循环液工质；所述低温换热器22内部设有低温液箱加热器对，用于加热低温液箱23内的冷凝液，以降低其过冷度。所述热源换热器2的吸热管束中设置蒸发液温度传感器3，用于测量监控各自热源换热器内部的温度；所述热源换热器2的上集箱和下集箱之间设置蒸发液液位传感器4，用于测量监控各自热源换热器内部的液位；所述热源换热器2并联蒸汽管支管上隔离阀和热源排汽调节阀16之间设置热源蒸汽压力传感器15，用于测量监控热源蒸汽母管内的蒸汽压力；所述高温液箱8上设置高温液箱温度传感器6和高温液箱液位传感器9，分别用于测量监控高温液箱8内的温度和液位；所述低温液箱23上设置低温液箱温度传感器25，用于测量监控低温液箱23。本技术的基于两级汽液换热器的分控相变换热系统操作方式包括以下步骤通过热源换热器2从外部热源流体吸收热量，使其内部的液体蒸发为蒸汽，该蒸汽经热源排汽调节阀16后分为至少两路，其中一路进入高温换热器14，与从低温液箱23进入高温换热器14的冷凝液进行热交换，以降低蒸汽的过热度和冷凝液的过冷度，经热交换后的蒸汽进入冷源换热器20冷凝为冷凝液，同时将热量释放给外部冷源流体；另外一路蒸汽经旁路汽流调节阀18、低温液箱23和低温热交换器22进入冷源换热器20的下集箱，该蒸汽上行进入下集箱的过程中与下行经低温热交换器22进入低温液箱23的冷凝液发生热交换，部分蒸汽冷凝放出热量，同时降低了冷凝液的过冷度；该蒸汽未凝结的部分进入冷源换热器20后冷凝放出热量，以继续降低冷凝液的过冷度，所述从低温液箱23进入高温换热器14的冷凝液热交换后得到的冷凝液过冷度降低，该冷凝液经高温液箱8后分成两路，其中一路进入热源换热器2的下集箱，另外一路经再循环调节阀27进入低温热交换器22。通过并联的热源换热器2从外部吸收热量产生的蒸汽为两路，两路蒸汽经支管隔离阀后合并于蒸汽管母管，通过热源排汽调节阀16控制，然后分别经前述蒸汽支管通过蒸4汽管支管设置的冷源进汽调节阀17和旁路汽流调节阀18控制，进入并联的冷源换热器20 中，高温液箱8中的冷凝液通过一冷凝液支路经热源通液阀1控制，进入并联的热源换热器2，冷凝液经另一支路通过再循环调节阀27控制，进入低温热交换器22。所述高温热交换器14为混合式换热器或表面式换热器。所述热源通液阀1的开度控制方法为热源通液阀1的开度依据蒸发液液位传感器4的测量信号进行控制，当蒸发液液位传感器4测得的液位高于蒸发液液位设定值时，热源通液阀关小，反之开大，以保持该液位与该设定值的一致。热源排汽调节阀16的开度的控制方法为热源排汽调节阀16的开度依据热源蒸汽压力传感器15和蒸发液温度传感器3的测量信号值进行综合控制，控制系统对测量信号值进行综合运算后，输出对热源排汽调节阀16的开度控制指令，以保持该测量信号值与控制系统的设定值的一致；当该测量信号值该测量信号值与相应设定值的偏差大于偏差设定值时，将发出禁止升压泵5循环泵沈启动运行、全开再循环调节阀27、热源通液阀1的指令，将系统的存水都排放到低温液箱23。当热源蒸汽压力传感器15测量的蒸汽压力与热源蒸汽压力的设定值发生偏差， 则控制系统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。冷源进汽调节阀17和旁路汽流调节阀18的开度控制方法为冷源进汽调节阀17和旁路汽流调节阀18的开度通过低温液箱温度传感器25的测量信号进行控制；当低温液箱温度传感器25的测量值低于低温液箱23温度设定值时，冷源进汽调节阀17的开度减小，同时旁路汽流调节阀18的开度开大，以使更多的热源蒸汽与冷凝液发生逆流换热，提高冷凝液的温度，降低冷凝液的过冷度；当低温液箱温度传感器25的测量值低于低本文档来自技高网...

【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：北京圆能工业技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：