负压加热系统的独立锅炉设备的制作方法

[0001]
本发明涉及供热领域，即涉及能量独立的加热系统。


背景技术：

[0002]
独立锅炉设备旨在在真空环境(稀薄)下为安装在住宅、公共场所、工业建筑和结构、温室、牲畜养殖场等安装的负压(真空深度可调节的真空蒸汽)加热系统产生蒸汽，通过将锅炉设备定位在设施的地下室或独立放置(附接到屋顶并且以独立模块)，可以既用于供热系统的建设也用于供热系统的重建。
[0003]
通过从独立锅炉设备运行的膨胀热方案中排除消耗电能的泵送设备，使本发明可以提高负压加热系统的可靠性并且可以不间断使用，同时通过在烟气去除室中另外放置预热水节水器和将蒸汽发生器放置到锅炉炉膛中，以便产生工作压力高达0.07mpa的过压工作蒸汽，从而提高蒸汽锅炉的使用效率，过压工作蒸汽对于本发明子系统(装置)抽真空提供的用于将中间热载体(软化水)泵送到蒸汽过滤以及将中间热载体(从储罐积累用于收集中间热载体)返回到蒸汽生成器继续供给的两级蒸汽喷射真空泵和喷射泵的运行是必需的。独立锅炉设备的热回路既可以对蒸汽温度进行定量调节(通过减少或增加供给到蒸汽锅炉燃烧器装置(device)的能量来调节蒸汽流量)，也可以通过在96℃至45℃的蒸汽工作温度范围内产生0.01mpa至0.09mpa的不同真空深度(稀薄度)进行中央定性调节。由于真空蒸汽喷射泵的工作是周期性的，因此由蒸汽发生器产生的用于抽真空子系统运行的蒸汽消耗量最小。该锅炉设备中使用的泵送设备(equipment)以其简单和高可靠性而著称(设备中使用不移动的机械部件(parts))。总的来说，自治锅炉设备运行安全，在维护和修理方面没有任何困难。
[0004]
因此，本发明从连续供应的电能，即三相电流中产生了非易失性(non-volatility)的条件，这对于具有电驱动的传统泵送设备是必需的。本发明的上述优点-非易失性，可导致独立锅炉设备和整个负压加热系统作为整体可靠、持续的运行，其仅使用用于仪表和自动化、电磁阀、调制式气体燃烧器(modulated gas burner)电气系统以及锅炉房照明的单相电流。在电能脱离中央电网紧急关闭的情况下，可以使用其自身的备用低功率单相电流微型设备。
[0005]
到目前为止，全世界的实践中还不存在具有高度能量独立的负压加热系统的独立锅炉设备。
[0006]
考虑到上述情况，为了公开本发明的实质，我们将采用独立真空蒸汽加热系统和水加热系统的独立锅炉(具有人工泵送循环冷却剂)的现有加热点，作为相对的类似物。
[0007]
已知一种真空-蒸汽系统，该系统包括：包括蒸汽收集器的锅炉、通过与蒸汽管线的水龙头连接的加热装置，具有冷凝物(condensate)管线的冷凝物排放管以及用于产生真空的装置(rf专利号2195608，分类号f24d 1/00，自2002年12月27日起)。该系统的特点是金属消耗量大，丧失密封性的可能性很高。该系统未提供实施蒸汽温度的中央定量和中央定性控制以及确保锅炉爆炸安全性的方案。用于产生真空的装置是非能量独立的。
[0008]
已知用真空蒸汽加热装置(原始资源-在网上发布的出版物，网站：ngpedia.ru/id427980pl.html“真空蒸汽系统。石油和天然气大百科全书”)。该装置包括：蒸汽锅炉、分配管线、用于蒸汽供应的立管、加热装置、用于冷凝物排放的立管、过滤器、真空泵、空气分离器。该系统的缺点是通过空气分离器至蒸汽锅炉串联连接持续运行的真空泵，消耗大量电能。该系统中的泵很大可能会产生汽蚀现象，这是由于该系统的泵出抽出空气外，还泵出蒸汽和冷凝物，在空气移排到大气时如果存在过压,则空气分离器将低效地将冷凝物返回到蒸汽锅炉中，并且锅炉中的绝对压力低于大气压，则很大可能将外部空气吸入锅炉。没有提供锅炉防爆系统。加热系统是非能量独立的。
[0009]
已知真空-蒸汽系统(原始数据源pn kamenev、an skanavi、vn bogoslovsky的“加热和通风，第1部分”，莫斯科，斯特罗伊兹达特，1975年)，其装置图解包括：蒸汽锅炉、带有加热装置的蒸汽冷凝物管线、疏水阀(steam traps)、冷凝物储罐、系统参数调节装置，用于产生真空并泵送冷凝物的水环泵。该系统的缺点是通过真空水环泵的密封装置丧失密封性的可能性很高，并且无法通过膜压力调节器来调节各种真空值，因为当使用该调节器时，泵将仅针对预设真空的一个特定值打开和关闭，对于另一真空值，将需要重新调整控制器。当真空液环泵无限期关闭时，由于泵与锅炉是串联连接的，因此将停止向锅炉供应冷凝物。泵不得不始终以大量电量运行。带有蒸汽锅炉的变电站(substation)的布置仅限制在地下室，这是因为当蒸汽返回压力达到真空泵的排放管线中的压力时，冷凝物返回锅炉受到限制。加热系统是非能量独立的。
[0010]
最接近的类似物是具有以下发明公式的发明(专利号rk 32210：“负压加热系统”，日期为2017年1月6日)：“一种通过真空-蒸汽的方法传递热流的负压加热系统，所述系统包括：蒸汽产生单元、空间加热系统、冷凝物回流装置以及抽真空和定性真空控制装置，其特征在于，所述冷凝物回流装置和真空和稀薄定性控制装置独立运行；与根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽产生单元配备有自动控制单元和能量载体供应的阻塞、用于控制中间热载体的液位的、具有电导率传感器(conductometric sensor)的液位计、冷凝物输送泵运行的自动控制液位指示器，以及真空液环泵运行的自动控制系统”。在泵送设备断电的情况下，本发明不提供运行不间断的加热系统，即该系统是能量独立的。


技术实现要素：

[0011]
本发明的目的是创建一种独立锅炉设备，其有效地利用蒸汽锅炉中的燃烧燃料的能量，既用于加热又用于执行将与设施房屋的加热系统一起锅炉系统的抽真空工作，将中间冷却剂(软化水)从房屋的加热系统和锅炉设备系统返回到蒸汽锅炉的工作，并用于连续供入蒸汽发生器以产生工作蒸汽(不使用电力-三相电流)；对热载体-蒸汽的温度进行局部定量和中央定性调节；创建锅炉设备系统时使用廉价的材料；实现整个加热系统的可靠和安全运行，独立锅炉设备以模块化设计安装的子系统，为便利安装和调试停电创造了条件，从而确保维护、运行和维修的便利性。
[0012]
通过在蒸汽锅炉的炉膛内安装盘管式蒸汽发生器，并在烟气去除室内安装预热水节水器而实现技术效果，其是子系统(装置)的一部分，用以产生过压高达0.07mpa的低压工作蒸汽，然后将蒸汽送至分离器，将湿饱和蒸汽转化为干蒸汽，以使其达到确保用于将被引入的中间热载体(软化水)传输到独立锅炉设备的系统中的两级真空蒸汽喷射泵和注射泵
最有效运行的状态；引入了一个子系统，用稀薄(真空)度的自动控制和管理对锅炉设备和房间加热系统的联合抽真空，以便对冷却剂温度进行中央定性调节；引入了一个子系统，用于向蒸汽锅炉和蒸汽发生器持续供应中间热载体(空间加热系统在储罐中积累的冷凝物、蒸汽分离器的冷凝物以及从真空蒸汽喷射泵流出的与蒸汽分离的水)；引入了一个子系统，用于收集、积累和分配中间热载体。
[0013]
为确保真空蒸汽和负压加热系统所具有的冷却液-蒸汽和低温冷凝物的输送，适用廉价的材料(低碳钢制成的管、金属塑料管、普通配件、截止阀等)。这都是由于引入周期性运行的两级真空蒸汽喷射泵系统，该系统具有根据系统的状态(密封性程度)和设定的真空参数使用电接触压力计(pgs)的自动真空深度控制系统。因此，稀薄深度的调节允许对蒸汽温度-加热系统和加热点运行的法规和技术文件的主要要求之一，进行中央定性调节。最终，由于引入使用节水器预热中间冷却剂和使用蒸汽发生器产生工作蒸汽的上述子系统，负压加热系统的独立锅炉设备可以获得能量独立，而无需使用在运行过程中消耗三相电流的泵送设备，其缺失并非无处不在，而且并非总是可恢复，这种情况会导致紧急情况。
附图说明
[0014]
图1为负压加热系统的独立锅炉设备的方案。
具体实施方式
[0015]
独立锅炉设备包括(见图)：
[0016]
1.生产用于房屋加热系统的加热蒸汽和低压工作蒸汽的子系统，其设计用于真空子系统的运行和将中间热载体返回蒸汽锅炉，包括：配有调制式气体燃烧器2的蒸汽锅炉1，给水预热节水器3，带有水位指示器的液位柱4，自动液位指示器(lli)，用于可视监测锅炉真空度和过压的压力-真空计(pg)，设定点为响应压力0.09mpa的安全阀；安装在锅炉炉膛内、用于产生工作蒸汽的盘管式蒸汽发生器5；目标房屋加热系统的蒸汽分配管6，通过阀7与蒸汽锅炉连接；配有设定值为0.17mpa的安全阀的蒸汽分离器8，压力-真空计(pg)，悬浮装置，悬浮装置用于将液滴(水)从蒸汽通过水冷却器29、管线30、32、阀31、33进入中间热载体收集器储罐34而移除，并且通过蒸汽管线9和阀10与蒸汽发生器连接，并且通过蒸汽管线11和设定值为0.16mpa的蒸汽压力调节器12与带有排水阀14的工作蒸汽分配歧管13连接；用于分配中间热载体的歧管17，包括排水阀18、管线15、阀16、带有排水阀22、阀21以及处于“常闭”位置的电磁阀20的管线19，由蒸汽锅炉的自动液位指示器(lli)控制。
[0017]
2.用于独立锅炉设备连同设施房屋加热系统的真空子系统，该系统包括：两级真空蒸汽喷射泵46，配有用于向泵的第一级和第二级供应工作蒸汽的阀45，管线42，管线42通过阀43和处于“常闭”位置的电磁阀44连接至工作蒸汽分配歧管，阀43和电磁阀44由电接触压力计(pgs)进行控制，并带有加热系统中的自动控制和真空控制单元(acu)，安装在与独立锅炉设备的热输入相连的设施房屋加热系统的冷凝物管线上；用于从泵返回蒸汽-空气混合物的冷凝物的装置，该装置包括阀59、管线50、处于常开位置的电磁阀62(受acu控制的pgs)和用于将冷凝物排入中间热载体收集器储罐34的管线61；用于在从加热系统中泵出空气时冷却蒸汽-空气混合物的装置，该装置包括泵壳的冷却套，带有排水阀58、60的冷水供应管线57，阀56，用于将冷却套中加热后的水供应到位于自主锅炉室内的冷却器55的管线
52的管线51，，用于从装置的水空间和膜膨胀储罐53中排出空气的阀54；用于从锅炉系统和空间加热系统中移除空气的装置，该装置包括抽真空管线48，该抽真空管线的一端连接至储罐34，另一端通过电磁阀49处于“常闭”位置与真空蒸汽喷射泵的第一级相连，将用于去除泵第一级蒸汽-空气混合物的泵与第二级的蒸汽-空气混合物的吸入管连接的管线47，一端通过止回阀64连接到真空蒸汽喷射泵的第二级，另一端连接到处于“常闭”位置的电磁阀65的管线63，和将从加热系统抽出的空气排到大气中的管线66。
[0018]
3.用于收集中间热载体(来自空间加热系统与分离器水蒸气分隔的冷凝物，和来自真空蒸汽喷射泵的冷凝物)并确保为生产加热和工作蒸汽而连续供应的子系统，包括：配有电导率传感器的液位柱36和自动液位指示器(lli)的热载体收集器储罐34，用于可视控制液位的水指示器35，用于必要时预注水和排水的阀38，用于在从储罐中移除中间冷却剂时进行降压的阀37，通过阀76、网状过滤器75以及集尘器74将储罐中的冷凝物与到房间加热系统的冷凝物管线73连接的排水管；用于通过管线26、止回阀28和阀27将中间热载体泵入中间热载体分配歧管17的喷射泵23，也作为泵的一部分，通过阀25连接至蒸汽分配歧管13的工作蒸汽供应管线24,通过止回阀40和阀41连接到储罐34中间热载体的入口的管线39；用于补充软化水的储罐67(由于某些不可预见的情况而导致储罐34中的中间热载体短缺)，该水箱67包括水指示器68、用于填充备用中间热载体(软化水)和必要时排水的阀69、用于排水时对储罐减压的阀70，以及管线71，其一端连接到收集中间热载体的储罐，另一端通过处于“常闭”位置的、由自动液位指示器(lli)控制的电磁阀72连接到水箱。
[0019]
在投入运行之前，我们将为独立锅炉设备的系统做初步准备：
[0020]
1.将阀14、60置于“关闭”位置，阀7、10、16、18、21、22、25、27、31、33、37、38、41、43、45、54、56、58、59、69、70、76置于“打开”位置。
[0021]
2.根据运行说明，将调制式气体燃烧器置于“准备启动”状态。
[0022]
3.将软化水水箱的柔性软管与供水泵连接到阀22(未在图中常规显示带泵的水箱)，根据水指示器的读数将蒸汽锅炉的水空间注满至标称运行液位，将阀门置于“关闭”位置，拆下柔性软管。
[0023]
4.用装有软化水的储罐的柔性软管连接到排水阀58，注满真空蒸汽喷射泵的冷却系统内部空腔，待系统充满后，将阀54和58置于“关闭”位置，断开柔性软管。
[0024]
5.将储液罐的挠性软管连接到给水水箱的排水阀69，注满至水指示器68所示的标称运行液位。在注满后，将阀69置于“关闭”位置后，然后将阀70保持在“打开”位置，断开柔性软管。
[0025]
6.将水箱的柔性软管连接到阀38，按照水指示器35的指示注满水至标称运行液位，在将阀38和37注满后，将它们置于“关闭”位置，断开柔性软管。
[0026]
7.将柔性软管连接到阀18，预填充集水器17的内部空腔、节水器3和蒸汽发生器5，补充燃料直到水根据水指示器35中的水位进入储罐34，关闭从软化水的储罐中供应软化水的泵，将阀18置于“关闭”位置，而不断开软化水水箱的柔性软管。
[0027]
8.将电接触压力计(pgs)的活动触点设置为最大真空(稀薄)的位置，其值为0.01mpa，最小值为0.09mpa。
[0028]
独立锅炉设备系统按以下方式运行：
[0029]
1.将调制式燃烧器装置、仪器以及子系统的电源电路置于“打开”状态。
[0030]
2.根据运行说明启动调制式气体燃烧器2。
[0031]
3.在调制式燃烧器的正常运行期间，蒸汽锅炉中会形成加热蒸汽，蒸汽发生器中会产生工作蒸汽，而蒸汽锅炉和蒸汽分离器的真空压力表(pg)会显示出过压的增加。通过管线6的加热蒸汽进入空间加热系统，在从气态到液态的相变过程中将自身积累的所有汽化潜热转移，然后以冷凝物的形式通过冷凝物管线73返回用于收集和返回中间热载体的子系统。
[0032]
4.来自蒸汽发生器的工作蒸汽是湿的饱和蒸汽，进入分离器8，在那里与滴液(水)分离，并通过管线11指引进入收集器13，将蒸汽分配到真空子系统并返回中间热载体。如果蒸汽分离器中的过压下降并且用于中间热载体23的注射泵和真空蒸汽喷射泵46未启动，请打开泵以供应来自软化水水箱的软化水，将阀18转到“打开”位置，将水供应到集水器17中，直到分离器8中的蒸汽压力达到稳定的标称运行值0.165mpa，在调节蒸汽流量和软化水供应时，使用阀10和16。在开始使用真空蒸汽喷射泵和喷射泵时，将阀18置于“关闭”位置，断开软化水水箱的柔性软管。
[0033]
应该注意的是，在真空泵开始运行时，这会使独立锅炉设备的系统状态和目标房屋的加热系统的状态变为稀薄的空气状态，并且根据电接触压力表的初始设置绝对(残余)压力为0.01mpa，当达到给定的参数真空度后，电磁阀44、49以及65返回到“关闭”的初始位置(在系统的一般启动过程中，在仪器的初次通电时，它们被置于“打开”位置，因为(pgs)根据初始设定值立即提供命令以创建给定的真空)。
[0034]
伴随喷射泵23的连续运行，确保了根据电磁阀20的运行不间断地将中间热载体通过预热节水器3供应给工作蒸汽5的蒸汽发生器，以及将补充水以周期性的方式供应给蒸汽锅炉，由蒸汽锅炉的自动液位指示器(lli)依据由蒸汽锅炉中电导率传感器设定的最小和最大允许水位的液位柱4控制。
[0035]
在储罐34中的中间热载体的液位下降的情况下，液位柱36的电导率传感器发送信号(lli)以连接电磁阀72。例如，当达到储罐34中的最小允许液位时，电磁阀72被设置为“打开”，而当储罐被补充至最大允许水平时，电磁阀被自动地设置为“关闭”位置。
[0036]
因此，由于两级真空蒸汽喷射泵的周期性运行，连续运行期间会消耗大量的蒸汽，以及因此的热能，并且使用利用废气的热能损失的节水器和不用加热结构的蒸汽锅炉的所提出的独立锅炉设备，为设施的房屋加热消耗总消耗量至多3％的最小额外能量，但同时为锅炉设备提供了一个的巨大优势-能量独立。
[0037]
此外，自治锅炉设备还提供：
[0038]
1.根据热载体-蒸汽的设定温度，由调制式燃烧器对火焰功率的自动控制产生的蒸汽温度的定量控制。
[0039]
2.通过由电接触压力计控制的真空泵产生的真空深的蒸汽温度的中央定性调节。
[0040]
3.独立锅炉设备的运行安全性：加热介质-蒸汽的温度不超过95℃，并且加热系统中的压力不超过0.09mpa，蒸汽锅炉和工作蒸汽发生系统都配有安全阀，所用加热设备和工厂准备组件。
[0041]
4.该操作中使用的加热设备不使用机械的活动部件，从而确保了其简单性和可靠性。