專利名稱：一種高效分控相變換熱系統(tǒng)及換熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全可控的強(qiáng)化傳熱技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種高效分控相變換熱系統(tǒng)及換熱方法。
背景技術(shù)：
在煙氣余熱回收利用方面，通過(guò)不同的相變換熱技術(shù)方案來(lái)控制煙氣側(cè)受熱面的腐蝕和結(jié)灰速度，取得較好的效果。此前，申請(qǐng)?zhí)枮?01110034409. 1的中國(guó)專利中提出一種分控相變換熱系統(tǒng)，包括通過(guò)蒸汽管和冷凝液管相互連通而形成分控相變換熱回路的吸熱裝置和放熱裝置，該系統(tǒng)還包括氣流調(diào)節(jié)閥及其氣流調(diào)節(jié)閥控制器；液流調(diào)節(jié)閥及其液流調(diào)節(jié)閥控制器，該氣流調(diào)節(jié)閥設(shè)置在該蒸汽管的管路中并且該氣流調(diào)節(jié)閥的開度可控制，該液流調(diào)節(jié)閥設(shè)置在該冷凝液管的管路中并且該液流調(diào)節(jié)閥的開度可控制；在該吸熱裝置上連接有測(cè)量該吸熱裝置中的氣體壓力的壓力傳感器、測(cè)量該吸熱裝置中的氣體溫度的溫度傳感器、測(cè)量該吸熱裝置中的液位的液位傳感器以及測(cè)量該吸熱裝置的吸熱管束的壁溫的壁溫傳感器，該壓力傳感器和該溫度傳感器與該氣流調(diào)節(jié)閥控制器通訊相連，該液位傳感器和該壁溫傳感器與該液流調(diào)節(jié)閥控制器通訊相連。該氣流調(diào)節(jié)閥的開度由該氣流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)該吸熱裝置的壓力和溫度來(lái)綜合控制，該液流調(diào)節(jié)閥的開度由該液流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)該吸熱裝置內(nèi)的液位和該吸熱裝置的壁溫來(lái)綜合控制，實(shí)現(xiàn)了更高的換熱控制的可靠性和精度，提高了余熱回收的效益，也使得系統(tǒng)應(yīng)用的適應(yīng)性得到很大提高。但是，由于流動(dòng)阻力的影響，冷源換熱器冷凝的相變壓力必然低于熱源換熱器蒸發(fā)的相變壓力，因而冷源換熱器冷凝的飽和冷凝液的溫度相對(duì)熱源換熱器飽和蒸發(fā)液的飽和溫度必然存在過(guò)冷度。由于蒸汽在冷源換熱器冷凝過(guò)程中，會(huì)在壁面產(chǎn)生液膜，液膜的熱阻使冷凝液產(chǎn)生過(guò)冷無(wú)法避免。另外，由于設(shè)計(jì)工況下的換熱器面積、換熱系數(shù)和換熱溫差等參數(shù)難以適應(yīng)變工況下和不同季節(jié)的實(shí)際相變換熱量，加之液位波動(dòng)等因素的影響，因而相變換熱過(guò)程總伴隨產(chǎn)生冷凝液過(guò)冷和蒸汽過(guò)熱的情況；過(guò)冷液和過(guò)熱汽的存在會(huì)降低相變換熱器的換熱能力，同時(shí)，由于自然循環(huán)的存在，過(guò)冷液進(jìn)入熱源換熱器還會(huì)使蒸發(fā)換熱面下部壁面溫度低于平均溫度，安全余量不足，很容易產(chǎn)生局部的低溫腐蝕，降低設(shè)備的壽命ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種高效分控相變換熱系統(tǒng)。本發(fā)明的再一目的在于提供了一種高效分控相變換熱方法。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過(guò)蒸汽管和冷凝液管相互連通而形成分控相變換熱回路的熱源換熱器3和冷源換熱器12，在該回路上設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的氣流調(diào)節(jié)閥及其氣流調(diào)節(jié)閥控制器，液流調(diào)節(jié)閥及其液流調(diào)節(jié)閥控制器，以及設(shè)置在冷凝液管上的儲(chǔ)液箱16，所述熱源換熱器3頂部的蒸汽管母管分成兩蒸汽管支管，其中第一蒸汽管支管與冷源換熱器12相連，并通過(guò)冷源換熱器12底部的冷凝液管支路連接冷凝液管母管后與儲(chǔ)液箱16連通，在該蒸汽管支管和冷源換熱器12之間設(shè)置氣流調(diào)節(jié)閥11 ；第二蒸汽管支管經(jīng)由設(shè)置在儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液加熱器18后與儲(chǔ)液箱16相連通；所述熱源換熱器3的熱源換熱器上集箱7內(nèi)設(shè)置上集箱內(nèi)配液管6，所述上集箱內(nèi)配液管6上有若干噴頭，用于熱源換熱器3產(chǎn)生的蒸汽與上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)的冷凝液以及上集箱內(nèi)配液管6噴頭噴出的冷凝液進(jìn)行混合式熱交換。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述冷源換熱器12為兩個(gè)或以上，并聯(lián)設(shè)置在冷凝液管母管和蒸汽管母管之間，在蒸汽管母管和熱源換熱器3之間管路上設(shè)置蒸汽母管啟閉閥8，并且在每個(gè)蒸汽管支管和冷源換熱器12之間均設(shè)置氣流調(diào)節(jié)閥11，在每個(gè)冷凝液管支管和冷源換熱器12之間設(shè)置冷源換熱器出液閥13。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述冷凝液加熱器18與外接氣源管路相連，所述外接氣源管路上沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置外接氣源供氣閥21、冷凝液加熱氣閥22 和外接氣源回流閥20，所述第二蒸汽管支管與外接氣源供氣閥21和冷凝液加熱氣閥22之間的管路連通。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述外接氣源管路通過(guò)在冷凝液加熱器18 和外接氣源回流閥20之間設(shè)置的液體管路與儲(chǔ)液箱16連通，并且在該管路上設(shè)置一連通閥19。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述熱源換熱器3的頂部設(shè)置一與之匹配且高出換熱器聯(lián)箱內(nèi)壁的分水器，在分水器上均勻的刻有凹槽，使通過(guò)該凹槽流下的水與蒸汽充分換熱。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述熱源換熱器3內(nèi)部上設(shè)有溫度傳感器 4，用于測(cè)量監(jiān)控其內(nèi)部工質(zhì)的溫度。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液箱16底部通過(guò)液體管路與熱源換熱器3底部和上集箱內(nèi)配液管6連通，在該管路上設(shè)置一循環(huán)泵2，在循環(huán)泵2和熱源換熱器3之間的管路上設(shè)置液流調(diào)節(jié)閥1。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一液位傳感器5，該液位傳感器5的上端與熱源換熱器3和蒸汽管母管啟閉閥8之間的蒸汽管母管上，液位傳感器5的下端連接在液流調(diào)節(jié)閥1和熱源換熱器3之間的管路上，用以測(cè)量熱源換熱器3內(nèi)的液位。根據(jù)本發(fā)明的高效分控相變換熱系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液箱16上設(shè)有儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17，測(cè)量其內(nèi)部冷凝液的溫度。一種基于上所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)的分控相變換熱方法，該方法包括以下步驟通過(guò)熱源換熱器3從外部熱源吸收熱量，使其內(nèi)部的液體蒸發(fā)為蒸汽，該蒸汽在熱源換熱器上集箱7內(nèi)與上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)的冷凝液進(jìn)行表面式熱交換，并且與上集箱內(nèi)配液管6噴出的液滴進(jìn)行混合式熱交換，以降低該蒸汽的過(guò)熱度和該冷凝液的過(guò)冷度；通過(guò)熱源換熱器3產(chǎn)生的蒸汽從熱源換熱器上集箱7流出，經(jīng)過(guò)蒸汽管母管分為至少兩路，其中一路蒸汽經(jīng)過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入冷源換熱器12，冷凝為冷凝液，經(jīng)冷凝液母管15再流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)，通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)開度；另外一路蒸汽經(jīng)過(guò)第二蒸汽管支管進(jìn)入冷凝液加熱器18的管路上，對(duì)儲(chǔ)液箱16內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)，以避免由于熱源換熱器3的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，造成換熱面腐蝕。所述通過(guò)熱源換熱器3產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽管母管分為三路，其中兩路分別通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)的冷源換熱器12，并通過(guò)各自串聯(lián)的氣流調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)開度，另一路進(jìn)入冷凝液加熱器18的管路上。所述兩個(gè)氣流調(diào)節(jié)閥11采取連續(xù)調(diào)節(jié)或斷續(xù)調(diào)節(jié)。所述方法還包括以下步驟系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)，蒸汽母管啟閉閥8關(guān)閉，外接熱源通過(guò)外接汽源供汽閥21和冷凝液加熱汽閥22進(jìn)入冷凝液加熱器18加熱儲(chǔ)液箱16內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)，避免由于熱源換熱器 3的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，造成換熱面腐蝕。同時(shí)該外接汽源還可通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥進(jìn)入冷源換熱器，對(duì)冷源流體進(jìn)行加熱。所述氣流調(diào)節(jié)閥11由氣流調(diào)節(jié)閥控制開度方法為氣流調(diào)節(jié)閥11通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥控制器控制，氣流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制，通過(guò)比較運(yùn)算換熱器內(nèi)部溫度傳感器4的測(cè)量值和氣流調(diào)節(jié)閥控制器內(nèi)的溫度設(shè)定值，氣流調(diào)節(jié)閥控制器相應(yīng)調(diào)節(jié)氣流調(diào)節(jié)閥的開度， 以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。所述儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液的流動(dòng)及控制方法為儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液通過(guò)循環(huán)泵2升壓，經(jīng)液流調(diào)節(jié)閥1后分為兩路，一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門進(jìn)入熱源換熱器上集箱7內(nèi)的上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)后噴出，進(jìn)入熱源換熱器3 內(nèi)受到加熱成為蒸發(fā)液；另一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門后通過(guò)熱源換熱器3的下集箱進(jìn)入熱源換熱器3內(nèi)，受到加熱成為蒸發(fā)液，液流調(diào)節(jié)閥1由液流調(diào)節(jié)閥控制器來(lái)控制開度，液流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)測(cè)量熱源換熱器3內(nèi)液位的液位傳感器5和儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制；換熱器3蒸發(fā)量增大或換熱器3內(nèi)進(jìn)入的冷凝液量減小時(shí)，熱源換熱器3內(nèi)液位下降偏離設(shè)定值；反之液位將上升偏離設(shè)定值；此時(shí)調(diào)節(jié)液流調(diào)節(jié)閥1的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。所述儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液內(nèi)溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí)的操作方法為儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該液溫設(shè)定低一值根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值確定，高于熱源煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值5 15°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并發(fā)出關(guān)閉液流調(diào)節(jié)閥1、停止循環(huán)泵2運(yùn)行的指令；該液溫設(shè)定低二值比前述液溫設(shè)定低一值溫度低2 5°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低三值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并打開排液閥，啟動(dòng)排液泵的運(yùn)行，將熱源換熱器(3)內(nèi)液體排入到儲(chǔ)液箱16 ；該液溫設(shè)定低三值比前述液溫設(shè)定低二值溫度低2 5°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器發(fā)出排液泵停止運(yùn)行命令，并發(fā)出排液閥關(guān)閉命令；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器解除液流調(diào)節(jié)閥1關(guān)閉命令和解除循環(huán)泵2停止運(yùn)行命令。所述方法還包括以下步驟在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)等熱源煙氣溫度過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)控制排液閥將熱源換熱器3中的存液放空，保障換熱管不受低溫腐蝕。本發(fā)明提出的一種新型分控相變換熱技術(shù)的系統(tǒng)如附圖所示，主要設(shè)備包括液流調(diào)節(jié)閥1 ；循環(huán)泵2 ；熱源換熱器3 ；熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4 ；液位傳感器5 ；上集箱內(nèi)配液管6 ；熱源換熱器上集箱7 ；蒸汽母管啟閉閥8 ；氣流調(diào)節(jié)閥11 ；冷源換熱器12 ；冷源換熱器出液閥13 ；冷凝液母管15 ；儲(chǔ)液箱16 ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17 ； 冷凝液加熱器18 ；聯(lián)通閥19 ；外接汽源回流閥20 ；外接汽源供汽閥21 ；冷凝液加熱汽閥22。根據(jù)本發(fā)明的以具體的實(shí)施方式，所述的分控相變換熱技術(shù)的系統(tǒng)工作過(guò)程為熱源換熱器3從外部吸收熱源放熱流體煙氣(熱源流體也可為生產(chǎn)工藝尾氣等) 的熱量，使其內(nèi)部的蒸發(fā)液(系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為水，也可使用氟利昂、氨等)蒸發(fā)為蒸汽， 該蒸汽在熱源換熱器上集箱7內(nèi)與上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)的冷凝液進(jìn)行表面式熱交換，并且與噴出的液滴進(jìn)行混合式熱交換，降低了該蒸汽的過(guò)熱度和該冷凝液的過(guò)冷度。前述該蒸汽從熱源換熱器上集箱7流出，經(jīng)過(guò)蒸汽母管啟閉閥8后分為三路蒸汽。 其一蒸汽經(jīng)過(guò)第一支路氣流調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入冷源換熱器12，冷凝為冷凝液后經(jīng)冷源換熱器出液閥13后匯集流入到冷凝液母管15，再流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)；其二蒸汽經(jīng)過(guò)第三支路上的氣流調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入冷源換熱器12，冷凝為冷凝液后經(jīng)冷源換熱器出液閥13后匯集流入到冷凝液母管15，再流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)；其三蒸汽經(jīng)第二支路聯(lián)通在冷凝液加熱器18的外接汽源供汽閥21與冷凝液加熱汽閥22之間的管路上，可經(jīng)過(guò)冷凝液加熱汽閥22進(jìn)入冷凝液加熱器18，再經(jīng)過(guò)聯(lián)通閥19流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)。儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液通過(guò)循環(huán)泵2升壓，經(jīng)液流調(diào)節(jié)閥1后分為兩路。一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門進(jìn)入熱源換熱器上集箱7內(nèi)的上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)后噴出，進(jìn)入熱源換熱器3 內(nèi)受到加熱成為蒸發(fā)液；另一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門后通過(guò)熱源換熱器3的下集箱進(jìn)入熱源換熱器3內(nèi)，受到加熱成為蒸發(fā)液。熱源換熱器3內(nèi)的蒸發(fā)液吸熱蒸發(fā)后進(jìn)入熱源換熱器上集箱7開始新的傳熱循環(huán)。熱源換熱器3的換熱管頂部升出聯(lián)箱內(nèi)壁一定高度，且升出部分管壁上間隔開有水槽，從水槽小口流下的液流很細(xì)，與上行的蒸汽流形成交叉間隔分流，細(xì)流不僅與蒸汽的接觸面增大，而且更容易被吹散，有利于與蒸汽的混合，降低蒸汽過(guò)熱度，同時(shí)也降低了水流的過(guò)冷度。另外，由于液流與蒸汽流間隔分布，也可避免因換熱管局部過(guò)度冷卻使外壁溫降低到酸露點(diǎn)安全余量之下。前述熱源換熱器3、，兩個(gè)并聯(lián)的冷源換熱器12都可由多組加裝出、入口閥門的換熱器分組并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)的每分組均可通過(guò)關(guān)閉出、入口閥門使之與母管系統(tǒng)隔離。熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4安裝在熱源換熱器3上，用于測(cè)量監(jiān)控其內(nèi)部的溫度。液位傳感器5上端和連接在前述熱源換熱器3換熱器分組出口閥到蒸汽母管啟閉閥8之間的蒸汽母管上，液位傳感器5的下端連接在液流調(diào)節(jié)閥1到前述熱源換熱器3換熱器分組入口閥之間的管路上，用以測(cè)量熱源換熱器3內(nèi)的液位。儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17安裝在儲(chǔ)液箱16上，測(cè)量其內(nèi)部冷凝液的溫度，用于監(jiān)視冷凝液過(guò)冷度，當(dāng)該過(guò)冷度大于2 15°C時(shí)，儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)量值使過(guò)冷度監(jiān)控儀發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)打開冷凝液加熱汽閥22，使流經(jīng)蒸汽母管啟閉閥8的蒸汽的一部分進(jìn)入冷凝液加熱器18，加熱儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液，降低其過(guò)冷度。當(dāng)過(guò)冷度降低到低于1 10°C后，冷凝液加熱汽閥22關(guān)閉，前述過(guò)冷度報(bào)警信號(hào)解除。若過(guò)冷度過(guò)大，必要時(shí)可切除部分冷源換熱器分組，減少冷源的放熱量。冷凝液加熱器18安裝于儲(chǔ)液箱16內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)，蒸汽母管啟閉閥8關(guān)閉， 外接熱源通過(guò)外接汽源供汽閥21和冷凝液加熱汽閥22進(jìn)入冷凝液加熱器18加熱儲(chǔ)液箱 20內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)，避免由于熱源換熱器3的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，而使換熱面外壁溫低于酸露點(diǎn)，造成換熱面腐蝕。外接汽源從冷凝液加熱器18流出后，可經(jīng)聯(lián)通閥19進(jìn)入儲(chǔ)液箱16，也可經(jīng)外接汽源回流閥20回到外接系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明將熱源煙氣側(cè)的吸熱換熱器和冷源的放熱換熱器的換熱分別獨(dú)立控制。由于蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的飽和壓力各自獨(dú)立控制，可確保在冷源換熱大幅變化時(shí)，熱源換熱管的壁溫不受影響，可靠地保障換熱管不受低溫腐蝕損害。本發(fā)明采用熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4的溫度信號(hào)、儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器 17的溫度信號(hào)以及熱源換熱器3內(nèi)液位信號(hào)的組合來(lái)實(shí)施多元、多層次的控制，被測(cè)參數(shù)不受冷熱源參數(shù)分布均勻性的影響，一致性更好。由于調(diào)節(jié)滯后小，調(diào)節(jié)特性更好，控制系統(tǒng)更穩(wěn)定，控制精度和可靠性更高。熱源換熱器3內(nèi)相變換熱飽和溫度波動(dòng)幅度小、波動(dòng)時(shí)間短，可顯著降低熱源換熱管的低溫腐蝕幾率。本發(fā)明通過(guò)冷凝液加熱器18、熱源換熱器上集箱7內(nèi)利用蒸汽和冷凝液的表面式和混合式換熱，以及氣流調(diào)節(jié)閥的分步式控制等多種綜合措施，降低了進(jìn)入換熱器內(nèi)的冷凝液過(guò)冷度和蒸汽過(guò)熱度，使得熱源換熱器3的壁溫更為均勻一致。由于本發(fā)明的換熱技術(shù)可更精確、更均勻、可靠地控制換熱管壁溫，不僅提高了換熱器設(shè)備的壽命，還可比其它技術(shù)將換熱管壁溫安全余量減小，將煙氣排煙溫度降低更多， 回收更多熱量，有更高的節(jié)能減排效益。傳統(tǒng)相變換熱技術(shù)對(duì)冷、熱源負(fù)荷變化的適應(yīng)性較差，調(diào)節(jié)手段無(wú)法滿足冷、熱源負(fù)荷大幅變化時(shí)設(shè)備的安全，低溫腐蝕常在這時(shí)劇烈發(fā)生。本發(fā)明通過(guò)換熱器分組、分步控制、出色的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力、多種安全監(jiān)控措施和啟動(dòng)加熱措施等，可不分季節(jié)和外接的冷熱源系統(tǒng)狀況，從機(jī)組啟動(dòng)到停運(yùn)全過(guò)程對(duì)煙氣側(cè)的吸熱換熱器壁溫實(shí)現(xiàn)可靠地控制，為煙氣余熱回收利用提供了關(guān)鍵和堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的新型分控相變換熱的裝置示意圖。1、液流調(diào)節(jié)閥2、循環(huán)泵3、熱源換熱器4、熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器6、上集箱內(nèi)配液管 7、熱源換熱器上集箱11、氣流調(diào)節(jié)閥12、冷源換熱器15、冷凝液母管16、儲(chǔ)液箱17、儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器
5、液位傳感器 8、蒸汽母管啟閉閥 13、冷源換熱器出液閥
18、冷凝液加熱器
19、聯(lián)通閥20、外接汽源回流閥 21、外接汽源供汽閥22、冷凝液加熱汽閥
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的一種新型分控相變換熱技術(shù)的系統(tǒng)如附圖所示，主要設(shè)備包括液流調(diào)節(jié)閥1 ；循環(huán)泵2 ；熱源換熱器3 ；熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4 ；液位傳感器5 ；上集箱內(nèi)配液管6 ；熱源換熱器上集箱7 ；蒸汽母管啟閉閥8 ；氣流調(diào)節(jié)閥11 ；冷源換熱器12 ；冷源換熱器出液閥13 ；冷凝液母管15 ；儲(chǔ)液箱16 ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17 ； 冷凝液加熱器18 ；聯(lián)通閥19 ；外接汽源回流閥20 ；外接汽源供汽閥21 ；冷凝液加熱汽閥22。本發(fā)明的分控相變換熱技術(shù)的系統(tǒng)工作過(guò)程和特性為熱源換熱器3從外部吸收熱源放熱流體煙氣(熱源流體也可為生產(chǎn)工藝尾氣等) 的熱量，使其內(nèi)部的蒸發(fā)液(系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為水，也可使用氟利昂、氨等)蒸發(fā)為蒸汽， 該蒸汽在熱源換熱器上集箱7內(nèi)與上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)的冷凝液進(jìn)行表面式熱交換，并且與噴出的液滴進(jìn)行混合式熱交換，降低了該蒸汽的過(guò)熱度和該冷凝液的過(guò)冷度。前述該蒸汽從熱源換熱器上集箱7流出，經(jīng)過(guò)蒸汽母管啟閉閥8后分為三路蒸汽。 其一蒸汽經(jīng)過(guò)第一支路的氣流調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入冷源換熱器12，冷凝為冷凝液后經(jīng)冷源換熱器出液閥13后匯集流入到冷凝液母管15，再流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)；其二蒸汽經(jīng)第三支路中的氣流調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入冷源換熱器12，冷凝為冷凝液后經(jīng)冷源換熱器出液閥13后匯集流入到冷凝液母管15，再流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)；其三蒸汽經(jīng)第二支路聯(lián)通在冷凝液加熱器18的外接汽源供汽閥21與冷凝液加熱汽閥22之間的管路上，可經(jīng)過(guò)冷凝液加熱汽閥22進(jìn)入冷凝液加熱器18，再經(jīng)過(guò)聯(lián)通閥19流入到儲(chǔ)液箱16內(nèi)。儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液通過(guò)循環(huán)泵2升壓，經(jīng)液流調(diào)節(jié)閥1后分為兩路。一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門進(jìn)入熱源換熱器上集箱7內(nèi)的上集箱內(nèi)配液管6內(nèi)后噴出，進(jìn)入熱源換熱器3 內(nèi)受到加熱成為蒸發(fā)液；另一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門后通過(guò)熱源換熱器3的下集箱進(jìn)入熱源換熱器3內(nèi)，受到加熱成為蒸發(fā)液。熱源換熱器3內(nèi)的蒸發(fā)液吸熱蒸發(fā)后進(jìn)入熱源換熱器上集箱7開始新的傳熱循環(huán)。熱源換熱器3的換熱管頂部升出聯(lián)箱內(nèi)壁一定高度，且升出部分管壁上間隔開有水槽，從水槽小口流下的液流很細(xì)，與上行的蒸汽流形成交叉間隔分流，細(xì)流不僅與蒸汽的接觸面增大，而且更容易被吹散，有利于與蒸汽的混合，降低蒸汽過(guò)熱度，同時(shí)也降低了水流的過(guò)冷度。另外，由于液流與蒸汽流間隔分布，也可避免因換熱管局部過(guò)度冷卻使外壁溫降低到酸露點(diǎn)安全余量之下。前述熱源換熱器3、并聯(lián)的第一支路和第三支路中的冷源換熱器12都可由多組加裝出、入口閥門的換熱器分組并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)的每分組均可通過(guò)關(guān)閉出、入口閥門使之與母管系統(tǒng)隔離。熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4安裝在熱源換熱器3上，用于測(cè)量監(jiān)控其內(nèi)部的溫度。液位傳感器5上端和連接在前述熱源換熱器3換熱器分組出口閥到蒸汽母管啟閉閥8之間的蒸汽母管上，液位傳感器5的下端連接在液流調(diào)節(jié)閥1到前述熱源換熱器3換熱器分組入口閥之間的管路上，用以測(cè)量熱源換熱器3內(nèi)的液位。
儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17安裝在儲(chǔ)液箱16上，測(cè)量其內(nèi)部冷凝液的溫度，用于監(jiān)視冷凝液過(guò)冷度，當(dāng)該過(guò)冷度大于2 15°C時(shí)，儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)量值使過(guò)冷度監(jiān)控儀發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)打開冷凝液加熱汽閥22，使流經(jīng)蒸汽母管啟閉閥8的蒸汽的一部分進(jìn)入冷凝液加熱器18，加熱儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液，降低其過(guò)冷度。當(dāng)過(guò)冷度降低到低于1 10°C后，冷凝液加熱汽閥22關(guān)閉，前述過(guò)冷度報(bào)警信號(hào)解除。若過(guò)冷度過(guò)大，必要時(shí)可切除部分冷源換熱器分組，減少冷源的放熱量。冷凝液加熱器18安裝于儲(chǔ)液箱16內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)，蒸汽母管啟閉閥8關(guān)閉， 外接熱源通過(guò)外接汽源供汽閥21和冷凝液加熱汽閥22進(jìn)入冷凝液加熱器18加熱儲(chǔ)液箱 20內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)，避免由于熱源換熱器3的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，而使換熱面外壁溫低于酸露點(diǎn)，造成換熱面腐蝕。外接汽源從冷凝液加熱器18流出后，可經(jīng)聯(lián)通閥19進(jìn)入儲(chǔ)液箱16，也可經(jīng)外接汽源回流閥20回到外接系統(tǒng)。系統(tǒng)的運(yùn)行控制工作過(guò)程和特性為兩并聯(lián)支路上的氣流調(diào)節(jié)閥11由氣流調(diào)節(jié)閥控制器來(lái)控制開度，氣流調(diào)節(jié)閥控制器是根據(jù)熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制。通過(guò)比較運(yùn)算換熱器內(nèi)部溫度傳感器4的測(cè)量值和氣流調(diào)節(jié)閥控制器內(nèi)的溫度設(shè)定值，氣流調(diào)節(jié)閥控制器相應(yīng)調(diào)節(jié)氣流調(diào)節(jié)閥的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。例如當(dāng)溫度測(cè)量值大于調(diào)節(jié)閥控制器的設(shè)定值，則氣流調(diào)節(jié)閥開大，釋放更多的蒸汽進(jìn)入冷源換熱器，使得測(cè)量值回歸設(shè)定值，反之亦然。該溫度設(shè)定值根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)情況確定，一般該溫度設(shè)定值高于熱源煙氣酸露點(diǎn)1 15°C。以在確保安全性的條件下，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)性。兩條并聯(lián)支路上的氣流調(diào)節(jié)閥11的通徑可以相同，也可以不同，它們的控制可以為根據(jù)氣流調(diào)節(jié)閥控制器的控制指令保持同步開啟和關(guān)閉的同步控制，也可以為分別控制開啟和關(guān)閉的分步控制。分步控制可以兩種方式進(jìn)行。一種分步控制方式是2個(gè)調(diào)節(jié)閥均為連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)控制信號(hào)開啟指令較小時(shí)，氣流調(diào)節(jié)閥的其中之一先開啟并隨命令調(diào)節(jié)開度，當(dāng)控制信號(hào)開啟指令大小超過(guò)先開啟的調(diào)節(jié)閥的30% 100%開度時(shí)，另一個(gè)調(diào)節(jié)閥也開始開啟參與調(diào)節(jié)，當(dāng)先開啟的調(diào)節(jié)閥達(dá) 100%開度后，第二開啟的調(diào)節(jié)閥可以繼續(xù)開啟調(diào)節(jié)，當(dāng)控制信號(hào)開啟指令達(dá)到100%時(shí)，第二個(gè)調(diào)節(jié)閥開度也達(dá)到100%。關(guān)閉調(diào)節(jié)的過(guò)程是開啟過(guò)程的逆過(guò)程。另一種分步控制方式是2個(gè)調(diào)節(jié)閥之一為連續(xù)調(diào)節(jié)，另一個(gè)為斷續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)控制信號(hào)開啟指令較小時(shí)，連續(xù)調(diào)節(jié)的氣流調(diào)節(jié)閥先開啟并隨命令調(diào)節(jié)開度，當(dāng)控制信號(hào)開啟指令大小超過(guò)該調(diào)節(jié)閥的30% 50%開度時(shí)，另一個(gè)調(diào)節(jié)閥也開始開啟到一定開度保持不變，先開啟的調(diào)節(jié)閥再隨之相應(yīng)調(diào)節(jié)開度；隨著控制信號(hào)開啟指令增大10% 30%后， 后開啟的調(diào)節(jié)閥再打開一定開度保持不變，隨著控制指令的增大，如此往復(fù)，直到后開啟調(diào)節(jié)閥全開。關(guān)閉調(diào)節(jié)的過(guò)程是開啟過(guò)程的逆過(guò)程。斷續(xù)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥的極端情況是只有全開和全關(guān)兩種狀態(tài)。當(dāng)控制信號(hào)開啟指令較小時(shí)，連續(xù)調(diào)節(jié)的氣流調(diào)節(jié)閥先開啟并隨命令調(diào)節(jié)開度，當(dāng)控制信號(hào)開啟指令大小超過(guò)該調(diào)節(jié)閥的50% 100%開度時(shí)，另一個(gè)調(diào)節(jié)閥即開啟到全開開度保持不變，先開啟的調(diào)節(jié)閥再隨之相應(yīng)調(diào)節(jié)開度；分步控制方式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)特性好，閥門調(diào)節(jié)的波動(dòng)和節(jié)流損失較小，儲(chǔ)液箱16內(nèi)的冷凝液的過(guò)冷度小，系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)。液流調(diào)節(jié)閥1由液流調(diào)節(jié)閥控制器來(lái)控制開度，液流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)測(cè)量熱源換熱器3內(nèi)液位的液位傳感器5和儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制。當(dāng)液位傳感器5測(cè)量的液位與液流調(diào)節(jié)閥控制器的設(shè)定值發(fā)生偏差，則液流調(diào)節(jié)閥控制器相應(yīng)調(diào)節(jié)液流調(diào)節(jié)閥1的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示運(yùn)行人員注意。該液溫設(shè)定低一值根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值確定，一般高于熱源煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值5 15°C。儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并發(fā)出關(guān)閉液流調(diào)節(jié)閥1、停止循環(huán)泵2運(yùn)行的指令；該液溫設(shè)定低二值比前述液溫設(shè)定低一值溫度低2 5°C。儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低三值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并打開排液閥，啟動(dòng)排液泵的運(yùn)行，將熱源換熱器3內(nèi)液體排入到儲(chǔ)液箱16 ；該液溫設(shè)定低三值比前述液溫設(shè)定低二值溫度低2 5°C。儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器發(fā)出排液泵停止運(yùn)行命令，并發(fā)出排液閥關(guān)閉命令；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器17測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器解除液流調(diào)節(jié)閥1關(guān)閉命令和解除循環(huán)泵2停止運(yùn)行命令。煙氣酸露點(diǎn)可根據(jù)煤分析計(jì)算得出，也可根據(jù)監(jiān)視煙氣中的含硫量計(jì)算得出。當(dāng)計(jì)算的煙氣酸露點(diǎn)高于煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值2 5°C時(shí)將發(fā)出報(bào)警，提示調(diào)整煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值。冷源換熱器內(nèi)的相變參數(shù)(壓力和溫度)是由冷源流體的吸熱能力(即冷源換熱器的放熱能力)和進(jìn)入冷源換熱器內(nèi)的蒸汽狀態(tài)參數(shù)和流量等綜合作用決定的，冷源吸熱量增大，或來(lái)自熱源的蒸汽傳熱量減小，都會(huì)使冷源換熱器內(nèi)的飽和溫度和壓力下降，反之亦然。其參數(shù)獨(dú)立變化，不會(huì)對(duì)熱源相變的參數(shù)產(chǎn)生不利影響。當(dāng)系統(tǒng)熱源放熱量(即熱源換熱器3的吸熱量)大于冷源吸熱量(即冷源換熱器的放熱量)時(shí)，氣流調(diào)節(jié)閥開大，冷源換熱器內(nèi)的飽和壓力和溫度逐漸升高，同時(shí)由于進(jìn)入冷源換熱器的蒸汽過(guò)熱度減小使冷源換熱器內(nèi)的蒸汽對(duì)流換熱空間減少，冷凝相變換熱比例增大，換熱系數(shù)提高，可增大冷源的吸熱能力(即冷源換熱器的放熱量增大)，冷、熱源的換熱量接近新的平衡。當(dāng)系統(tǒng)熱源換熱器3的吸熱量小于冷源換熱器的放熱量時(shí)，氣流調(diào)節(jié)閥關(guān)小，冷源換熱器內(nèi)的飽和壓力和溫度逐漸降低，同時(shí)由于進(jìn)入冷源換熱器的蒸汽過(guò)熱度增大，使冷源換熱器內(nèi)的蒸汽對(duì)流換熱空間增加，冷凝相變換熱比例減少，換熱系數(shù)減小，都會(huì)減小冷源換熱器的放熱能力，使冷、熱源的換熱量接近新的平衡。儲(chǔ)液箱16的上部通過(guò)冷凝液母管15與冷源換熱器下部聯(lián)箱聯(lián)通，儲(chǔ)液箱16的下部與循環(huán)泵2聯(lián)通。儲(chǔ)液箱16的液位可保障循環(huán)泵2有足夠吸入壓頭，抑制循環(huán)泵發(fā)生氣蝕。也可保持系統(tǒng)中運(yùn)行工質(zhì)量的平衡。儲(chǔ)液箱16的存液量可隨著系統(tǒng)的運(yùn)行工況變化而自動(dòng)變化。當(dāng)熱源換熱器3蒸發(fā)量突然增大，液流調(diào)節(jié)閥1開大時(shí)，儲(chǔ)液箱16液位下降； 當(dāng)冷源換熱器放熱量突然增大，儲(chǔ)液箱16液位將上升。在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)等熱源煙氣溫度過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)排液閥將熱源換熱器3中的
12存液放空，保障換熱管不受低溫腐蝕。只有當(dāng)熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器4測(cè)量的溫度高于設(shè)定的安全值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥1才能開啟，系統(tǒng)自動(dòng)給熱源換熱器3進(jìn)液，進(jìn)入正常的相變換熱運(yùn)行。 最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括通過(guò)蒸汽管和冷凝液管相互連通而形成分控相變換熱回路的熱源換熱器C3)和冷源換熱器(12)，在該回路上設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的氣流調(diào)節(jié)閥及液流調(diào)節(jié)閥，以及設(shè)置在冷凝液管上的儲(chǔ)液箱(16)，所述熱源換熱器C3)頂部的蒸汽管母管分成兩蒸汽管支管，其中第一蒸汽管支管與冷源換熱器(1 相連，并通過(guò)冷源換熱器(1 底部的冷凝液管支路連接冷凝液管母管后與儲(chǔ)液箱(16)連通，在該蒸汽管支管和冷源換熱器(1 之間設(shè)置氣流調(diào)節(jié)閥(11)；第二蒸汽管支管經(jīng)由設(shè)置在儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的冷凝液加熱器(18)后與儲(chǔ)液箱(16)相連通；所述熱源換熱器C3)的熱源換熱器上集箱(7)內(nèi)設(shè)置上集箱內(nèi)配液管(6)，所述上集箱內(nèi)配液管(6)上有若干噴頭，用于熱源換熱器C3)產(chǎn)生的蒸汽與上集箱內(nèi)配液管(6)內(nèi)的冷凝液以及上集箱內(nèi)配液管(6)噴頭噴出的冷凝液進(jìn)行混合式熱交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源換熱器(12) 為兩個(gè)或以上，并聯(lián)設(shè)置在冷凝液管母管和蒸汽管母管之間，在蒸汽管母管和熱源換熱器 (3)之間管路上設(shè)置蒸汽母管啟閉閥(8)，并且在每個(gè)蒸汽管支管和冷源換熱器(1 之間均設(shè)置氣流調(diào)節(jié)閥(11)，在每個(gè)冷凝液管支管和冷源換熱器(1 之間設(shè)置冷源換熱器出液閥(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝液加熱器 (18)與外接氣源管路相連，所述外接氣源管路上沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置外接氣源供氣閥 (21)、冷凝液加熱氣閥0 和外接氣源回流閥(20)，所述第二蒸汽管支管與外接氣源供氣閥和冷凝液加熱氣閥0 之間的管路連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述外接氣源管路通過(guò)在冷凝液加熱器(18)和外接氣源回流閥OO)之間設(shè)置的液體管路與儲(chǔ)液箱(16)連通， 并且在該管路上設(shè)置一連通閥(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源換熱器(3)的頂部設(shè)置一與之匹配且高出換熱器聯(lián)箱內(nèi)壁的分水器，在分水器上均勻的刻有凹槽，使通過(guò)該凹槽流下的水與蒸汽充分換熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源換熱器(3)內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器G)，用于測(cè)量監(jiān)控其內(nèi)部工質(zhì)的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液箱(16)底部通過(guò)液體管路與熱源換熱器C3)底部和上集箱內(nèi)配液管(6)連通，在該管路上設(shè)置一循環(huán)泵O)，在循環(huán)泵( 和熱源換熱器C3)之間的管路上設(shè)置液流調(diào)節(jié)閥(1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一液位傳感器(5)，該液位傳感器( 的上端與熱源換熱器C3)和蒸汽管母管啟閉閥(8)之間的蒸汽管母管上，液位傳感器(5)的下端連接在液流調(diào)節(jié)閥(1)和熱源換熱器C3)之間的管路上，用以測(cè)量熱源換熱器(3)內(nèi)的液位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液箱(16)上設(shè)有儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)，測(cè)量其內(nèi)部冷凝液的溫度。
10.一種基于權(quán)利要求1至9之一所述的高效分控相變換熱系統(tǒng)的高效分控相變換熱方法，該方法包括以下步驟通過(guò)熱源換熱器C3)從外部熱源吸收熱量，使其內(nèi)部的液體蒸發(fā)為蒸汽，該蒸汽在熱源換熱器上集箱(7)內(nèi)與上集箱內(nèi)配液管(6)內(nèi)的冷凝液進(jìn)行表面式熱交換，并且與上集箱內(nèi)配液管(6)噴出的液滴進(jìn)行混合式熱交換，以降低該蒸汽的過(guò)熱度和該冷凝液的過(guò)冷度；通過(guò)熱源換熱器C3)產(chǎn)生的蒸汽從熱源換熱器上集箱(7)流出，經(jīng)過(guò)蒸汽管母管分為至少兩路，其中一路蒸汽經(jīng)過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥(11)進(jìn)入冷源換熱器(12)，冷凝為冷凝液，經(jīng)冷凝液母管(1 再流入到儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)，通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥(11)調(diào)節(jié)開度；另外一路蒸汽經(jīng)過(guò)第二蒸汽管支管進(jìn)入冷凝液加熱器(18)的管路上，對(duì)儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)加熱， 以避免由于熱源換熱器(3)的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，造成換熱面腐蝕。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述通過(guò)熱源換熱器(3) 產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽管母管分為三路，其中兩路分別通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)的冷源換熱器(12)，并通過(guò)各自串聯(lián)的氣流調(diào)節(jié)閥(11)調(diào)節(jié)開度，另一路進(jìn)入冷凝液加熱器(18)的管路上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述兩個(gè)氣流調(diào)節(jié)閥 (11)采取連續(xù)調(diào)節(jié)或斷續(xù)調(diào)節(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)，蒸汽母管啟閉閥(8)關(guān)閉，外接熱源通過(guò)外接汽源供汽閥和冷凝液加熱汽閥0 進(jìn)入冷凝液加熱器(18)加熱儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的循環(huán)液工質(zhì)，避免由于熱源換熱器(3)的換熱面壁溫與工質(zhì)溫差過(guò)大，造成換熱面腐蝕。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述氣流調(diào)節(jié)閥(11)由氣流調(diào)節(jié)閥控制開度方法為氣流調(diào)節(jié)閥(11)通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥控制器控制，氣流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)熱源換熱器內(nèi)部溫度傳感器(4)的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制，通過(guò)比較運(yùn)算換熱器內(nèi)部溫度傳感器的測(cè)量值和氣流調(diào)節(jié)閥控制器內(nèi)的溫度設(shè)定值，氣流調(diào)節(jié)閥控制器相應(yīng)調(diào)節(jié)氣流調(diào)節(jié)閥的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的冷凝液到熱源換熱器(3)的流動(dòng)及控制方法為儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的冷凝液通過(guò)循環(huán)泵( 升壓，經(jīng)液流調(diào)節(jié)閥(1)后分為兩路，一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門進(jìn)入熱源換熱器上集箱(7)內(nèi)的上集箱內(nèi)配液管(6)內(nèi)后噴出，進(jìn)入熱源換熱器(3)內(nèi)受到加熱成為蒸發(fā)液；另一路冷凝液經(jīng)過(guò)閥門后通過(guò)熱源換熱器(3)的下集箱進(jìn)入熱源換熱器(3)內(nèi)，受到加熱成為蒸發(fā)液；液流調(diào)節(jié)閥(1)由液流調(diào)節(jié)閥控制器來(lái)控制開度，液流調(diào)節(jié)閥控制器根據(jù)測(cè)量熱源換熱器(3)內(nèi)液位的液位傳感器( 和儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)的測(cè)量信號(hào)來(lái)實(shí)施控制；換熱器⑶蒸發(fā)量增大或換熱器⑶內(nèi)進(jìn)入的冷凝液量減小時(shí)，熱源換熱器⑶內(nèi)液位下降偏離設(shè)定值；反之液位將上升偏離設(shè)定值；通過(guò)調(diào)節(jié)液流調(diào)節(jié)閥(1)的開度，以糾正該運(yùn)行偏差，使測(cè)量值與設(shè)定值保持一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的冷凝液內(nèi)溫度變化時(shí)系統(tǒng)的相應(yīng)控制為儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該液溫設(shè)定低一值根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值確定， 高于熱源煙氣酸露點(diǎn)設(shè)定值5 15°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并發(fā)出關(guān)閉液流調(diào)節(jié)閥(1)、停止循環(huán)泵(2)運(yùn)行的指令；該液溫設(shè)定低二值比前述液溫設(shè)定低一值溫度低2 5°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)測(cè)得的液溫值低于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低三值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并打開排液閥，啟動(dòng)排液泵的運(yùn)行，將熱源換熱器(3)內(nèi)液體排入到儲(chǔ)液箱(16)；該液溫設(shè)定低三值比前述液溫設(shè)定低二值溫度低2 5°C ；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低二值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器發(fā)出排液泵停止運(yùn)行命令，并發(fā)出排液閥關(guān)閉命令；儲(chǔ)液箱冷凝液溫度傳感器(17)測(cè)得的液溫值高于液流調(diào)節(jié)閥控制器的液溫設(shè)定低一值時(shí)，液流調(diào)節(jié)閥控制器解除液流調(diào)節(jié)閥(1)關(guān)閉命令和解除循環(huán)泵( 停止運(yùn)行命令。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分控相變換熱方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)時(shí)由于熱源煙氣溫度過(guò)低，系統(tǒng)控制排液閥將熱源換熱器(3)中的存液放空，保障換熱管不受低溫腐蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效分控相變換熱系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括通過(guò)蒸汽管和冷凝液管相互連通而形成分控相變換熱回路的熱源換熱器(3)和冷源換熱器(12)，在該回路上設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的氣流調(diào)節(jié)閥及液流調(diào)節(jié)閥，以及設(shè)置在冷凝液管上的儲(chǔ)液箱(16)，熱源換熱器(3)頂部的蒸汽管母管分成兩蒸汽管支管，其中第一蒸汽管支管與冷源換熱器(12)相連，在該蒸汽管支管和冷源換熱器(12)之間設(shè)置氣流調(diào)節(jié)閥(11)；第二蒸汽管支管經(jīng)由設(shè)置在儲(chǔ)液箱(16)內(nèi)的冷凝液加熱器(18)后與儲(chǔ)液箱(16)相連通；熱源換熱器(3)的熱源換熱器上集箱(7)內(nèi)設(shè)置上集箱內(nèi)配液管(6)，上設(shè)有若干噴頭，用于蒸汽與冷凝液進(jìn)行混合式熱交換。本發(fā)明的系統(tǒng)效率更高。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102230753SQ20111015348
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者何京東, 梁世強(qiáng), 許光文, 郝江平, 閆潤(rùn)生, 高士秋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所