一种蒸汽加热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热能工程技术，特别涉及一种蒸汽加热系统。
【背景技术】
[0002]水蒸汽常作为热媒给物料加热。水蒸汽从锅炉输送到换热装置的管线较长，一般先在锅炉中将水蒸气加热成过热蒸汽后再输入到管线中，这样可以防止水蒸气在管线中凝结，更有利于水蒸气进行长远距离运输。水蒸气被输送到换热器中，与输入到换热器中的物料进行换热。水蒸气在换热后冷凝成冷凝水，冷凝水从换热器的疏水装置排出换热器。
[0003]在一种粉煤气化工艺中，氮气和反吹气(反吹气用于对合成气通道容易聚集煤灰的部位进行吹扫，反吹气也可以是氮气)均需被加热至同一温度等级。现有的加热系统包括将过热蒸汽转化成饱和蒸汽的减温器，采用减温器输出的饱和蒸汽加热氮气的第一换热器，采用过热蒸汽给反吹气加热的第二换热器，以第一换热器输出的氮气温度为被控参数、且以第一换热器输入的饱和蒸汽流量为控制参数的第一调节单元，以及以第二换热器输出的反吹气温度为被控参数、且以第二换热器输入的过热蒸汽流量为控制参数的第二调节单元。第一调节单元和第二调节单元均进行定温调节。
[0004]由于反吹气脉冲式进入第二换热器，第二换热器中的热负荷变化大且快，过热蒸汽的输入压力高，第二调节单元的控制较简单，导致第二换热器的疏水装置容易损坏。另夕卜，过热蒸汽还会在第二换热器的换热面上形成温度梯度，产生热应力，使第二换热器更容易损坏。尤其是，在换热过程中过热蒸汽的换热系数低，而且是变化的，很难精确计量，这使得第二换热器难以选型和被精确控制。另外，由于过热蒸汽的换热系数低，导致第二换热器的换热面更多、体积更大。
[0005]将第二换热器改装为采用饱和蒸汽加热即可克服上述缺陷，但是由于反吹气的用量小，单独为第二换热器增设一个提供饱和蒸汽的减温器并不经济。
【发明内容】
[0006]为解决上述的技术问题，本发明提供了一种蒸汽加热系统，其包括:减温器，减温器包括减温罐；以及接通于减温罐的若干换热器，其中，过热蒸汽输入到减温罐内可以在减温罐内水浴并转化成饱和蒸汽，饱和蒸汽作为热媒输入到各个换热器中。减温罐可以缓冲输入到减温罐中的过热蒸汽并将其转化成饱和蒸汽来为各个换热器提供饱和蒸汽，若干换热器共用一个减温器，降低了成本，还可以达到很好的加热效果。
[0007]在一个具体的实施例中，蒸汽加热系统还包括控制单元，控制单元包括与换热器的数量相等的第一调节单元，各个第一调节单元对应于各个换热器设置，各个第一调节单元用于将所对应的换热器的饱和蒸汽输入流量作为控制参数、将所对应的换热器输出的物料的温度作为被控参数、将所对应的换热器输出的物料的目标温度值作为设定值进行定值调节。
[0008]在一个具体的实施例中，控制单元还包括连接于各个第一调节单元的第二调节单元，第二调节单元用于将减温罐的过热蒸汽输入流量作为控制参数和被控参数、将若干个第一调节单元的操纵变量中的最大值根据预设的函数换算成第二调节单元的设定值进行随动调节，其中，第二调节单元的设定值为所述减温罐的过热蒸汽输入流量的目标值，函数以将若干个第一调节单元的操纵变量中的最大值为自变量、以第二调节单元的设定值为因变量，因变量随自变量在自变量的取值范围内递增呈增大的趋势。
[0009]在一个具体的实施例中，函数在若干第一调节单元的操纵变量中的最大值的变化范围内单调递增。
[0010]在一个具体的实施例中，若干个第一调节单元的操纵变量中的最大值为其变化范围内的最小值时，第二调节单元的过热蒸汽输入流量调节到零。
[0011]在一个具体的实施例中，操纵变量为阀门的开度值。
[0012]在一个具体的实施例中，各个第一调节单元均包括设置在所对应的换热器的冷凝水出口处的第一调节阀，设置在所对应的换热器的物料流道的出口处的温度变送器，以及连接于第一调节阀和温度变送器的第一调节器。
[0013]在一个具体的实施例中，第二调节单元包括设置在过热蒸汽入口上游的第二调节阀，设置在第二调节阀和减温器的过热蒸汽入口之间的流量变送器，连接于各个第一调节器的比较器，以及连接于比较器、第二调节阀和流量变送器的第二调节器。
[0014]在一个具体的实施例中，换热器的数量为两个。
[0015]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的一种实施方式的蒸汽加热系统的示意图；
[0017]图2为本发明的一种实施方式的蒸汽加热系统的控制单元的工作流程示意图；
[0018]图3为一种线性函数的曲线图；
[0019]图4为一种抛物线函数的曲线图；
[0020]图5为一种不连续函数的曲线图。
【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图及实施例来详细说明。
[0022]如图1所示，蒸汽加热系统包括减温器1、均连接于减温器I的第一换热器2和第二换热器3。减温器I连通于过热蒸汽供给管网9，用于将过热蒸汽供给管网9中的过热蒸汽转化成饱和蒸汽。第一换热器2和第二换热器3分别通过管线连通减温器I，减温器I中的饱和蒸汽可以输入到第一换热器2和第二换热器3中作为这两个换热器的热媒来加热分别输入到两个换热器中的物料。
[0023]在本实施例中，减温器I包括减温罐、支撑减温罐的支架、设置在减温罐内的气体分布器。减温罐呈胶囊状，支架设置在减温罐的下方支撑住减温罐。减温罐设置有位于减温罐底部的冷凝水出口、位于减温罐顶部的饱和蒸汽出口以及位于侧壁上的冷凝水入口。气体分布器安装在减温罐内靠近减温罐底部的位置。气体分布器通过贯穿减温罐的管子与过热蒸汽供给管网9接通。气体分布器与过热蒸汽供给管网9相接处即为减温器I的过热蒸汽入口。减温器I工作前，需要先向减温罐内充入液相水，水面要高于气体分布器、低于饱和蒸汽出口。气相分布器可以将大股的过热蒸汽流分成若干小股过热蒸汽流，并将若干小股过热蒸汽流喷向不同的方向，小股的过热蒸汽流在水中可以更快地换热降温。在降温过程中部分液相水被汽化成水蒸气与被降温后的水蒸气进入到液面上方的空间。冷凝水排放管线10接通减温罐底部的冷凝水出口。液面上方的水蒸气可以从饱和蒸汽出口输出，这时输出的水蒸气即为饱和蒸汽。过热蒸汽经水浴减温降压后即转化成饱和蒸汽。
[0024]在本实施例中，第一换热器2和第二换热器3均包括壳体和设置在壳体内的分隔件。分隔件可以将壳体的内部空间分隔成物料流道和饱和蒸汽流道。在同一个换热器内，物料和饱和蒸汽分别被输送到物料流道和饱和蒸汽流道后通过分隔件传递热量进行换热。
[0025]分隔件可以构造成两端伸出壳体的长管，长管内部通道即为饱和蒸汽流道，长管的两个端口分别为饱和蒸汽流道的出口和入口，出口通常位于较低的位置，该出口为换热器的冷凝水出口。长管与壳体之间的腔室为物料流道，在壳体上分开设置两个通孔作为物料流道的出口和入口。分隔件可以设置成螺线管或蛇形管，以增加换热面积。还可以在物料流道的入口和出口之间设置若干个折流板，以增加物料流道的长度，增加物料在换热器内停留的时间。
[0026]第一物料供给管线7和第二物料供给管线8分别连接于第一换热器2和第二换热器3的物料流道的入口。为便于说明，将第一物料供给管线7输出的物料设定为氮气，将第二物料供给管线8输出的物料设定为反吹气。氮气和反吹气被加热后分别从第一换热器2和第二换热器3的物料流道的出口输出。减温器I的饱和蒸汽出口与第一换热器2和第二换热器3的饱和蒸汽流道的入口接通。
[0027]在本实施例中，蒸汽加热系统还包括控制单元。控制单元包括两个第一调节单元，其中一个第一调节单元对应于第一换热器2设置，另一个第一调节单元对应于第二换热器3设置。第一调节单元用于将所对应的换热器的饱和蒸汽输入流量作为控制参数、将所对应的换热器输出的物料的温度作为被控参数、将所对应的换热器输出的物料的目标温度值作为设定值进行定值调节。
[0028]如图2所示，下面以采用负反馈调节的两个第一调节单元为例进行详细说明。为便于描述，将第一换热器2和第二换热器3所加热的物料分别定为氮气和反吹气。
[0029]与第一换热器2相对应的第一调节单元包括第一调节阀4、温度变送器15以及第一调节器11。第一调节阀4设置在第一换热器2的冷凝水出口处。温度变送器15设置在第一换热器2的物料流道的出口处，第一调节器11连接第一调节阀11和温度变送器15。
[0030]与第一换热器3相对应的第一调节单元包括第一调节阀5、温度变送器16以及第一调节器12。第一调节阀5设置在第一换热器3的冷凝水出口处。温度变送器16设置在第一换热器3的物料流道的出口处，第一调节器12连接第一调节阀12和温度变送器16。
[0031]第一调节器11的操纵变量为第一调节阀4的开度值，第一调节器12的操纵变量为第一调节阀5的开度值。第一调节阀4和第一调节阀5均可以通过调节其开度值来调节所对应换热器的饱和蒸汽输入流量。例如，减小第一调节阀4的开度值，第一换热器2排出的冷凝水的流量减小，冷凝水在第一换热器2中积聚，饱和蒸汽在第一换热器2内的换热面积减小导致饱和蒸汽的冷凝速度变慢，由此进入到第一换热器2中的饱和蒸汽流量变小；反之，增大第一调节阀4的开度值，第一换热器2排出的冷凝水的流量增大，第