一种蒸汽循环汇流节能系统的制作方法

本发明属于节能环保设备技术领域，特别涉及一种蒸汽循环汇流节能系统。

背景技术：

目前，蒸汽加热系统广泛应用于空分设备、石油化工、食品工业、冶金工业中，它主要是利用蒸汽放出的热量来加热所需的工艺气体。常见的蒸汽加热系统一般由调节阀、环绕器/再沸器、疏水阀及相连的管道构成。

其中，上述调节阀一般由人工调节开度，没有完全实现自控，蒸汽经阀门行节流减压后给换热器供汽，将高压(高品位)蒸汽节流减压至生产所需压力(低品位)过程中存在蒸汽能量的贬值和损失。由于没有完全实现自控，往往依赖操作工人的经验进行操控，容易导致蒸汽消耗不能根据负荷实时调整，不利于生产稳定性，导致能耗偏大。

上述换热器内部蒸汽流速较低，水膜较厚，传热系数偏低，换热能力低；另外，蒸汽系统中会产生不凝结性气体(空气和二氧化碳)，根据行业实验数据表明：0.5％体积的空气混到蒸汽中，设备的传热系数就会下降一半左右。不凝结性气体不仅影响换热能力，还会对蒸汽设备产生腐蚀，影响设备寿命。

上述疏水阀热能利用率低，冷凝水余热未回收利用，浪费热能。

因此，针对上述问题，如何提供一种更加节能的蒸汽加热系统，是同行从业人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种蒸汽循环汇流节能系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种蒸汽循环汇流节能系统，包括：依次通过管道连接的调节阀、环绕器/再沸器和疏水阀；所述调节阀的入口端与高压蒸汽源连通；所述环绕器/再沸器安装在反应釜上，用于对反应釜蒸汽加热；所述疏水阀连接冷凝水回收管路；

其中，在所述节能系统中，还包括：气旋隆装置和汽水分离器；所述气旋隆装置与所述调节阀并联安装；

所述气旋隆装置的蒸汽入口连通在所述调节阀入口端与高压蒸汽源之间的管路上，所述气旋隆装置的吸气入口与所述汽水分离器的排气出口连通；所述气旋隆装置的汇流出口连通在所述调节阀与所述环绕器/再沸器之间的管路上；

所述汽水分离器的入口连通在所述环绕器/再沸器与所述疏水阀之间的管路上；所述汽水分离器的排水口与所述疏水阀的排水管路连通。

进一步地，所述气旋隆装置，包括：驱动机构和装置本体；所述驱动机构与装置本体驱动连接，调节装置本体内部通道的开度，实现对蒸汽旋流参数的控制；所述装置本体内设有圆形环绕腔。

进一步地，还包括：控制器；所述控制器与所述气旋隆装置的驱动机构和调节阀控制连接。

进一步地，所述气旋隆装置的吸气入口的管路上还设有与控制器连接的第一流量计和第一压力传感器；

所述气旋隆装置的汇流出口的管路上还设有与控制器连接的第二流量计和第二压力传感器。

进一步地，所述汽水分离器的入口处还设有与所述控制器连接的单向阀。

进一步地，所述汽水分离器为机械型分离器或热静力型分离器。

进一步地，所述调节阀、环绕器/再沸器、疏水阀气旋隆装置和汽水分离器之间连通的管道内壁均涂覆保温层。

进一步地，所述调节阀、环绕器/再沸器、疏水阀气旋隆装置和汽水分离器之间连通的管道，包括：内通道管体和外壳隔热层；

所述内通道管体和外壳隔热层之间设有隔热夹层；所述隔热夹层中周向均匀设置隔热空隙。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一种蒸汽循环汇流节能系统还包括：气旋隆装置和汽水分离器；所述气旋隆装置与所述调节阀并联安装；所述气旋隆装置的蒸汽入口连通在所述调节阀入口端与高压蒸汽源之间的管路上，所述气旋隆装置的吸气入口与所述汽水分离器的排气出口连通；所述气旋隆装置的汇流出口连通在所述调节阀与所述环绕器/再沸器之间的管路上；所述汽水分离器的入口连通在所述环绕器/再沸器与所述疏水阀之间的管路上；所述汽水分离器的排水口与所述疏水阀的排水管路连通。

(1)气旋隆装置与调节阀并联安装，保留原进汽调节可作为备用管理使用；即在不改变原有管路的基础上，只增加相应的部件和管路，容易改造，且改进成本较低。

(2)气旋隆装置与调节阀并联安装，可充分利用蒸汽减压势能，使低品位蒸汽提升品质后循环利用，增加换热器内部蒸汽流速，降低水膜厚度，提高换热器传热系数，使蒸汽在品位和数量上都能够得到充分合理的使用，并可有效控制换热器进气压力，利于工业生产的稳定性，降低能耗损失。

(3)在换热器/再沸器排水管道上安装高效汽水分离装置；分离的乏汽返回汽旋隆循环利用，对冷凝水余热回收利用，减少浪费热能，同时分离的凝结水通过液位自动控制排放。

附图说明

图1为本发明提供的蒸汽循环汇流节能系统的结构图；

图2为本发明提供的气旋隆装置的结构原理图；

图3为本发明提供的管道截面示意图。

附图中：1-调节阀；2-环绕器/再沸器；3-疏水阀；4-反应釜；5-气旋隆装置；6-汽水分离器；51-蒸汽入口；52-吸气入口；53-汇流出口；54-驱动机构；55-装置本体；56-圆形环绕腔；57-第二流量计；58-第二压力传感器；61-排气出口；62-入口；63-排水口；64-第一流量计；65-第一压力传感器；66-单向阀；7-控制器；81-内通道管体；82-外壳隔热层；83-隔热夹层；84-隔热空隙。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，本发明提供的一种蒸汽循环汇流节能系统，包括依次通过管道连接的调节阀1、环绕器/再沸器2和疏水阀3；该调节阀1的入口端与高压蒸汽源连通；环绕器/再沸器2安装在反应釜4上，用于对反应釜4蒸汽加热；疏水阀3连接冷凝水回收管路；

在上述基础上，该节能系统还包括：气旋隆装置5和汽水分离器6；气旋隆装置5与调节阀1并联安装。气旋隆装置5的蒸汽入口51连通在调节阀入口端与高压蒸汽源之间的管路上，气旋隆装置5的吸气入口52与汽水分离器6的排气出口61连通；气旋隆装置的汇流出口53连通在调节阀1与环绕器/再沸器2之间的管路上；

上述汽水分离器6的入口62连通在环绕器/再沸器2与疏水阀3之间的管路上；汽水分离器6的排水口63与疏水阀3的排水管路连通。

在具体实施时，气旋隆装置与调节阀并联安装，可保留原进汽调节可作为备用管理使用；即在不改变原有管路的基础上，只增加相应的部件和管路，容易改造，且改进成本较低。可充分利用蒸汽减压势能，使低品位蒸汽提升品质后循环利用，增加换热器内部蒸汽流速，降低水膜厚度，提高换热器传热系数，使蒸汽在品位和数量上都能够得到充分合理的使用，并可有效控制换热器进气压力，利于工业生产的稳定性，降低能耗损失。同时，在换热器/再沸器排水管道上安装高效汽水分离装置；分离的乏汽返回汽旋隆循环利用，对冷凝水余热回收利用，减少浪费热能，同时分离的凝结水通过液位自动控制排放。

在一个实施例中，该气旋隆装置5，参照图2所示，包括：驱动机构54和装置本体55；驱动机构54与装置本体55驱动连接，装置本体55上具有蒸汽入口51、吸气入口52和汇流出口53；装置本体内设有圆形环绕腔56。其中，驱动机构54可采用气动、电动或液压方式，当选择与控制器连接时，可优选选择电动方式；比如采用电动机或马达。

圆形环绕腔56内壁光滑，便于形成旋流；其中圆形环绕腔56由两个气道构成，两个气道之间由通孔连通，通孔的开度由驱动机构驱动阀杆实现调节，最终实现对蒸汽旋流参数的控制。蒸汽入口51连通第一气道，在第一气道内形成旋流，然后由通孔进入第二气道；第二气道与吸气入口52连通，蒸汽与吸入气混合，再由汇流出口53排出。

参照图1所示，还包括：控制器7；控制器7与气旋隆装置5的驱动机构54和调节阀1控制连接。控制器7可为plc或工控机，本公开实施例对此不做限定。

在气旋隆装置5的吸气入口52与汽水分离器6的排气出口61连通的管路上还设有第一流量计64和第一压力传感器65；其中，高压蒸汽源的流量和压力参数已知；在气旋隆装置5的汇流出口53的管路上还设有与控制器7连接的第二流量计57和第二压力传感器58。其中涉及的流量计、压力传感器均为市面上已有的设备，在具体应用时，可根据管道内介质的属性、与控制器的连接，选择相应的设备即可。

比如，控制器可根据进汽参数(压力1.1mpa、温度190℃、流量4t/h)，回汽参数h(压力0.55mpa，155℃、流量1.5t/h)，供汽参数(压力0.75mpa)，计算出旋吸比，再基于旋吸比可指导反推其它的蒸汽循环汇流节能系统设定进汽参数、回汽参数和供汽参数。

如图1所示，在汽水分离器6的入口62处还设有与控制器7连接的单向阀66。单向阀66可降低从换热器出来的气体进入汽水分离器6的阻力，加大对冷凝水余热回收利用，减少浪费热能。

进一步地，该汽水分离器可选用机械型分离器、热静力型或热动力型分离器。分离器又称疏水阀。当选用机械型时，则无需控制器连接。机械型也称浮子型，是利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位变化，使浮子升降带动阀瓣开启或关闭，达到阻汽排水目的。机械型疏水阀的过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响，有水即排。

热静力型是利用蒸汽和凝结水的温差引起感温元件的变型或膨胀带动阀心启闭阀门。热静力型疏水阀的过冷度比较大，一般过冷度为15度到40度，它能利用凝结水中的一部分显热，阀前始终存有高温凝结水，无蒸汽泄漏，节能效果显著。

还有一种热动力型分离器，是根据相变原理，靠蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。因热动力式疏水阀的工作动力来源于蒸汽，所以蒸汽浪费比较大；在本实施例中不适用。

选择分离器时，根据疏水器选择原则并结合凝结水系统的具体应用场景来选用。一般情况下，应按以下三个方面选用。

1.首先根据加热设备和对排出凝结水的要求，选择确定疏水器的型式。

对于要有快的加热速度，加热温度控制要求严的加热设备，需保持在加热设备中不能积存凝结水，只要有水就得排，则选择能排饱和水的机械型疏水器为好。因为它是有水就排的疏水器，能及时消除设备中因积水造成的不良后果，迅速提高和保证设备所要求的加热效率。

对于有较大的受热面，对加热速度、加热温度控制要求不严的加热设备，可以允许积水，如：蒸汽采暖疏水、工艺伴热管线疏水等。则应选用热静力型疏水器为好。

对于中低压蒸汽输送管道，管道中产生的凝结水必须迅速完全排除，否则易造成水击事故。蒸汽中含水率提高，使蒸汽的温度降低，满足不了用汽设备工艺要求。因此，中低压蒸汽输送管道选用机械型疏水器为好。

2.其次根据用汽设备的工作压力、工作温度，确定疏水器的公称压力、阀体材质；确定疏水器的连接方式、安装方式等。

疏水器的公称压力一般分为：0.6mpa、1.0mpa、2.0mpa、0.6mpa、2.5mpa、4.0mpa、5.0mpa。在选用时，疏水器的公称压力不能低于蒸汽使用设备的工作压力。同时，根据疏水器公称压力、工作温度、安装环境等选定阀体的材料。公称压力1.0mpa，选用铸铁或碳素铸钢；公称压力﹥1.0mpa，选用碳素铸钢或合金铸钢。

3.根据排水量的大小，选择确定分离器的性能参数。

除分离器的压力、温度等参数应与所使用的设备条件相匹配外，分离器各种压差下的排水量，则是选择分离器的一个重要因素。如果所选用安装的疏水器排水量太小，就不能及时排除已到达该疏水器的全部凝结水，使凝结水受阻倒流，终将造成堵塞，使设备加热效率显著降低。相反，选用排量太大的疏水器将导致阀门关闭件过早的磨损和失效。随着阀体增大，其制造成本也将增大，不经济。因此，对设备或管道内产生的凝结水量，必须正确的测定或根据计算式求出，为正确选用疏水器提供条件。

在一个实施例中，为了进一步减少热量的损失，有条件的话，可将原有管道更换，更换为内壁涂覆保温层(比如保温涂料)的管道。也可以选择对改进的部件和管道进行更换，也能减少部分热量的损失。

如图3所示，该管道可包括：内通道管体81和外壳隔热层82；

内通道管体81和外壳隔热层82之间设有隔热夹层83；隔热夹层83中周向均匀设置隔热空隙84。

其中，外壳隔热层82以高密度聚乙烯(pe)外护管为主(也可按照要求采用钢管外护管)。隔热夹层83作为保护垫层：一般选用硅酸铝毡，密度≤192kg/m3,常温导热系数≤0.056w/(m·k)；加热线收缩率≤4％。

另外，还可以增加防腐蚀的保护层，一般采用玻璃丝缠绕环氧树脂或特加强级环氧煤沥青防腐结构(三布四油)作为最外外壳隔热层82的防腐层。特殊情况下，可采用二层结构或三层结构的聚乙烯防腐层。必要时尽可辅以“阴极保护”措施。

本发明实施例公开的一种蒸汽循环汇流节能系统，在原有系统基础上，增加气旋隆装置和汽水分离器；气旋隆装置与调节阀并联安装；气旋隆装置的蒸汽入口连通在调节阀入口端与高压蒸汽源之间的管路上，气旋隆装置的吸气入口与汽水分离器的排气出口连通；气旋隆装置的汇流出口连通在所述调节阀与环绕器/再沸器之间的管路上；汽水分离器的入口连通在环绕器/再沸器与疏水阀之间的管路上；汽水分离器的排水口与所述疏水阀的排水管路连通。气旋隆装置与调节阀并联安装，容易改造，且改进成本较低。可增加换热器内部蒸汽流速，降低水膜厚度，提高换热器传热系数，使蒸汽在品位和数量上都能够得到充分合理的使用，并可有效控制换热器进气压力，降低能耗损失。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。