一種蒸汽加熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱能工程技術(shù)，特別涉及一種蒸汽加熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水蒸汽常作為熱媒給物料加熱。水蒸汽從鍋爐輸送到換熱裝置的管線較長(zhǎng)，一般先在鍋爐中將水蒸氣加熱成過熱蒸汽后再輸入到管線中，這樣可以防止水蒸氣在管線中凝結(jié)，更有利于水蒸氣進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。水蒸氣被輸送到換熱器中，與輸入到換熱器中的物料進(jìn)行換熱。水蒸氣在換熱后冷凝成冷凝水，冷凝水從換熱器的疏水裝置排出換熱器。
[0003]在一種粉煤氣化工藝中，氮?dú)夂头创禋?反吹氣用于對(duì)合成氣通道容易聚集煤灰的部位進(jìn)行吹掃，反吹氣也可以是氮?dú)?均需被加熱至同一溫度等級(jí)?，F(xiàn)有的加熱系統(tǒng)包括將過熱蒸汽轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽的減溫器，采用減溫器輸出的飽和蒸汽加熱氮?dú)獾牡谝粨Q熱器，采用過熱蒸汽給反吹氣加熱的第二換熱器，以第一換熱器輸出的氮?dú)鉁囟葹楸豢貐?shù)、且以第一換熱器輸入的飽和蒸汽流量為控制參數(shù)的第一調(diào)節(jié)單元，以及以第二換熱器輸出的反吹氣溫度為被控參數(shù)、且以第二換熱器輸入的過熱蒸汽流量為控制參數(shù)的第二調(diào)節(jié)單元。第一調(diào)節(jié)單元和第二調(diào)節(jié)單元均進(jìn)行定溫調(diào)節(jié)。
[0004]由于反吹氣脈沖式進(jìn)入第二換熱器，第二換熱器中的熱負(fù)荷變化大且快，過熱蒸汽的輸入壓力高，第二調(diào)節(jié)單元的控制較簡(jiǎn)單，導(dǎo)致第二換熱器的疏水裝置容易損壞。另夕卜，過熱蒸汽還會(huì)在第二換熱器的換熱面上形成溫度梯度，產(chǎn)生熱應(yīng)力，使第二換熱器更容易損壞。尤其是，在換熱過程中過熱蒸汽的換熱系數(shù)低，而且是變化的，很難精確計(jì)量，這使得第二換熱器難以選型和被精確控制。另外，由于過熱蒸汽的換熱系數(shù)低，導(dǎo)致第二換熱器的換熱面更多、體積更大。
[0005]將第二換熱器改裝為采用飽和蒸汽加熱即可克服上述缺陷，但是由于反吹氣的用量小，單獨(dú)為第二換熱器增設(shè)一個(gè)提供飽和蒸汽的減溫器并不經(jīng)濟(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種蒸汽加熱系統(tǒng)，其包括:減溫器，減溫器包括減溫罐；以及接通于減溫罐的若干換熱器，其中，過熱蒸汽輸入到減溫罐內(nèi)可以在減溫罐內(nèi)水浴并轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽，飽和蒸汽作為熱媒輸入到各個(gè)換熱器中。減溫罐可以緩沖輸入到減溫罐中的過熱蒸汽并將其轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽來(lái)為各個(gè)換熱器提供飽和蒸汽，若干換熱器共用一個(gè)減溫器，降低了成本，還可以達(dá)到很好的加熱效果。
[0007]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，蒸汽加熱系統(tǒng)還包括控制單元，控制單元包括與換熱器的數(shù)量相等的第一調(diào)節(jié)單元，各個(gè)第一調(diào)節(jié)單元對(duì)應(yīng)于各個(gè)換熱器設(shè)置，各個(gè)第一調(diào)節(jié)單元用于將所對(duì)應(yīng)的換熱器的飽和蒸汽輸入流量作為控制參數(shù)、將所對(duì)應(yīng)的換熱器輸出的物料的溫度作為被控參數(shù)、將所對(duì)應(yīng)的換熱器輸出的物料的目標(biāo)溫度值作為設(shè)定值進(jìn)行定值調(diào)節(jié)。
[0008]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，控制單元還包括連接于各個(gè)第一調(diào)節(jié)單元的第二調(diào)節(jié)單元，第二調(diào)節(jié)單元用于將減溫罐的過熱蒸汽輸入流量作為控制參數(shù)和被控參數(shù)、將若干個(gè)第一調(diào)節(jié)單元的操縱變量中的最大值根據(jù)預(yù)設(shè)的函數(shù)換算成第二調(diào)節(jié)單元的設(shè)定值進(jìn)行隨動(dòng)調(diào)節(jié)，其中，第二調(diào)節(jié)單元的設(shè)定值為所述減溫罐的過熱蒸汽輸入流量的目標(biāo)值，函數(shù)以將若干個(gè)第一調(diào)節(jié)單元的操縱變量中的最大值為自變量、以第二調(diào)節(jié)單元的設(shè)定值為因變量，因變量隨自變量在自變量的取值范圍內(nèi)遞增呈增大的趨勢(shì)。
[0009]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，函數(shù)在若干第一調(diào)節(jié)單元的操縱變量中的最大值的變化范圍內(nèi)單調(diào)遞增。
[0010]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，若干個(gè)第一調(diào)節(jié)單元的操縱變量中的最大值為其變化范圍內(nèi)的最小值時(shí)，第二調(diào)節(jié)單元的過熱蒸汽輸入流量調(diào)節(jié)到零。
[0011]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，操縱變量為閥門的開度值。
[0012]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，各個(gè)第一調(diào)節(jié)單元均包括設(shè)置在所對(duì)應(yīng)的換熱器的冷凝水出口處的第一調(diào)節(jié)閥，設(shè)置在所對(duì)應(yīng)的換熱器的物料流道的出口處的溫度變送器，以及連接于第一調(diào)節(jié)閥和溫度變送器的第一調(diào)節(jié)器。
[0013]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，第二調(diào)節(jié)單元包括設(shè)置在過熱蒸汽入口上游的第二調(diào)節(jié)閥，設(shè)置在第二調(diào)節(jié)閥和減溫器的過熱蒸汽入口之間的流量變送器，連接于各個(gè)第一調(diào)節(jié)器的比較器，以及連接于比較器、第二調(diào)節(jié)閥和流量變送器的第二調(diào)節(jié)器。
[0014]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，換熱器的數(shù)量為兩個(gè)。
[0015]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)和/或流程來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的蒸汽加熱系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的蒸汽加熱系統(tǒng)的控制單元的工作流程示意圖；
[0018]圖3為一種線性函數(shù)的曲線圖；
[0019]圖4為一種拋物線函數(shù)的曲線圖；
[0020]圖5為一種不連續(xù)函數(shù)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，蒸汽加熱系統(tǒng)包括減溫器1、均連接于減溫器I的第一換熱器2和第二換熱器3。減溫器I連通于過熱蒸汽供給管網(wǎng)9，用于將過熱蒸汽供給管網(wǎng)9中的過熱蒸汽轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽。第一換熱器2和第二換熱器3分別通過管線連通減溫器I，減溫器I中的飽和蒸汽可以輸入到第一換熱器2和第二換熱器3中作為這兩個(gè)換熱器的熱媒來(lái)加熱分別輸入到兩個(gè)換熱器中的物料。
[0023]在本實(shí)施例中，減溫器I包括減溫罐、支撐減溫罐的支架、設(shè)置在減溫罐內(nèi)的氣體分布器。減溫罐呈膠囊狀，支架設(shè)置在減溫罐的下方支撐住減溫罐。減溫罐設(shè)置有位于減溫罐底部的冷凝水出口、位于減溫罐頂部的飽和蒸汽出口以及位于側(cè)壁上的冷凝水入口。氣體分布器安裝在減溫罐內(nèi)靠近減溫罐底部的位置。氣體分布器通過貫穿減溫罐的管子與過熱蒸汽供給管網(wǎng)9接通。氣體分布器與過熱蒸汽供給管網(wǎng)9相接處即為減溫器I的過熱蒸汽入口。減溫器I工作前，需要先向減溫罐內(nèi)充入液相水，水面要高于氣體分布器、低于飽和蒸汽出口。氣相分布器可以將大股的過熱蒸汽流分成若干小股過熱蒸汽流，并將若干小股過熱蒸汽流噴向不同的方向，小股的過熱蒸汽流在水中可以更快地?fù)Q熱降溫。在降溫過程中部分液相水被汽化成水蒸氣與被降溫后的水蒸氣進(jìn)入到液面上方的空間。冷凝水排放管線10接通減溫罐底部的冷凝水出口。液面上方的水蒸氣可以從飽和蒸汽出口輸出，這時(shí)輸出的水蒸氣即為飽和蒸汽。過熱蒸汽經(jīng)水浴減溫降壓后即轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽。
[0024]在本實(shí)施例中，第一換熱器2和第二換熱器3均包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的分隔件。分隔件可以將殼體的內(nèi)部空間分隔成物料流道和飽和蒸汽流道。在同一個(gè)換熱器內(nèi)，物料和飽和蒸汽分別被輸送到物料流道和飽和蒸汽流道后通過分隔件傳遞熱量進(jìn)行換熱。
[0025]分隔件可以構(gòu)造成兩端伸出殼體的長(zhǎng)管，長(zhǎng)管內(nèi)部通道即為飽和蒸汽流道，長(zhǎng)管的兩個(gè)端口分別為飽和蒸汽流道的出口和入口，出口通常位于較低的位置，該出口為換熱器的冷凝水出口。長(zhǎng)管與殼體之間的腔室為物料流道，在殼體上分開設(shè)置兩個(gè)通孔作為物料流道的出口和入口。分隔件可以設(shè)置成螺線管或蛇形管，以增加換熱面積。還可以在物料流道的入口和出口之間設(shè)置若干個(gè)折流板，以增加物料流道的長(zhǎng)度，增加物料在換熱器內(nèi)停留的時(shí)間。
[0026]第一物料供給管線7和第二物料供給管線8分別連接于第一換熱器2和第二換熱器3的物料流道的入口。為便于說明，將第一物料供給管線7輸出的物料設(shè)定為氮?dú)猓瑢⒌诙锪瞎┙o管線8輸出的物料設(shè)定為反吹氣。氮?dú)夂头创禋獗患訜岷蠓謩e從第一換熱器2和第二換熱器3的物料流道的出口輸出。減溫器I的飽和蒸汽出口與第一換熱器2和第二換熱器3的飽和蒸汽流道的入口接通。
[0027]在本實(shí)施例中，蒸汽加熱系統(tǒng)還包括控制單元。控制單元包括兩個(gè)第一調(diào)節(jié)單元，其中一個(gè)第一調(diào)節(jié)單元對(duì)應(yīng)于第一換熱器2設(shè)置，另一個(gè)第一調(diào)節(jié)單元對(duì)應(yīng)于第二換熱器3設(shè)置。第一調(diào)節(jié)單元用于將所對(duì)應(yīng)的換熱器的飽和蒸汽輸入流量作為控制參數(shù)、將所對(duì)應(yīng)的換熱器輸出的物料的溫度作為被控參數(shù)、將所對(duì)應(yīng)的換熱器輸出的物料的目標(biāo)溫度值作為設(shè)定值進(jìn)行定值調(diào)節(jié)。
[0028]如圖2所示，下面以采用負(fù)反饋調(diào)節(jié)的兩個(gè)第一調(diào)節(jié)單元為例進(jìn)行詳細(xì)說明。為便于描述，將第一換熱器2和第二換熱器3所加熱的物料分別定為氮?dú)夂头创禋狻?br>[0029]與第一換熱器2相對(duì)應(yīng)的第一調(diào)節(jié)單元包括第一調(diào)節(jié)閥4、溫度變送器15以及第一調(diào)節(jié)器11。第一調(diào)節(jié)閥4設(shè)置在第一換熱器2的冷凝水出口處。溫度變送器15設(shè)置在第一換熱器2的物料流道的出口處，第一調(diào)節(jié)器11連接第一調(diào)節(jié)閥11和溫度變送器15。
[0030]與第一換熱器3相對(duì)應(yīng)的第一調(diào)節(jié)單元包括第一調(diào)節(jié)閥5、溫度變送器16以及第一調(diào)節(jié)器12。第一調(diào)節(jié)閥5設(shè)置在第一換熱器3的冷凝水出口處。溫度變送器16設(shè)置在第一換熱器3的物料流道的出口處，第一調(diào)節(jié)器12連接第一調(diào)節(jié)閥12和溫度變送器16。
[0031]第一調(diào)節(jié)器11的操縱變量為第一調(diào)節(jié)閥4的開度值，第一調(diào)節(jié)器12的操縱變量為第一調(diào)節(jié)閥5的開度值。第一調(diào)節(jié)閥4和第一調(diào)節(jié)閥5均可以通過調(diào)節(jié)其開度值來(lái)調(diào)節(jié)所對(duì)應(yīng)換熱器的飽和蒸汽輸入流量。例如，減小第一調(diào)節(jié)閥4的開度值，第一換熱器2排出的冷凝水的流量減小，冷凝水在第一換熱器2中積聚，飽和蒸汽在第一換熱器2內(nèi)的換熱面積減小導(dǎo)致飽和蒸汽的冷凝速度變慢，由此進(jìn)入到第一換熱器2中的飽和蒸汽流量變??；反之，增大第一調(diào)節(jié)閥4的開度值，第一換熱器2排出的冷凝水的流量增大，第