过热蒸汽减压降温装置的制作方法

本实用新型涉及过热蒸汽的能源利用技术领域，更具体地，涉及一种过热蒸汽减压降温装置。

背景技术：

在工业生产中，许多地方都要采用蒸汽加热，许多有一定规模的企业可以自建蒸汽锅炉，自供饱和蒸汽，然而，也有很多企业或者所需蒸汽量不大，自建锅炉经济效益欠佳；或者外购蒸汽方便、实惠。而对于外购蒸汽或输送距离较远的蒸汽，均采用压力偏高的过热蒸汽输送。而在客户或车间使用时，绝大多数需要减压降温、变成饱和蒸汽后使用。

过热蒸汽在减压降温的过程中伴随着焓值变化、伴随着显热潜热的交替变化，也伴随着能量的损失。为减少能量缺失、充分利用过热蒸汽减压降温过程的显热与焓值，目前有些减压降温装置采用“文丘里”喷嘴的方式。过热蒸汽快速通过喷嘴时在文丘里套管中形成负压，抽入与套管连接的热水，热水与过热蒸汽混合，热水吸收过热蒸汽显热被汽化，共同形成饱和蒸汽、增加了蒸汽量。但是，这种文丘里减压降温装置吸入热水量不易控制、过热蒸汽流量波动也会引起吸入水量及增湿消耗水量较大变化，导致蒸汽带水量较大，或者过热蒸汽不能完全饱和化；因文丘里减压降温装置使用过程中受影响因素较多(包括水温影响)，精准控制很难，实际使用中无法达到设定目标，导致能量损失大或过热蒸汽热焓不能充分利用。

因此，需要提出一种能够充分利用过热蒸汽热焓的减压降温装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种过热蒸汽减压降温装置，实现充分利用过热蒸汽的热焓，以得到更多饱和蒸汽。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种过热蒸汽减压降温装置，包括：蒸汽发生罐、过热蒸汽入罐主管线、过热蒸汽入罐副管线、软化水缓存罐、三通阀和软水泵；

所述蒸汽发生罐内设有第一蒸汽喷射管和第二蒸汽喷射管，所述蒸汽发生罐内用于容纳软化水，所述蒸汽发生罐顶部设有蒸汽输出管线；

所述过热蒸汽入罐主管线的一端通过第一阀门与所述第一蒸汽喷射管连通，另一端与外网过热蒸汽提供管线连通；

所述过热蒸汽入罐副管线的一端通过第二阀门与所述第二蒸汽喷射管连通，另一端与外网过热蒸汽提供管线连通；

所述三通阀的第一端与所述蒸汽发生罐的底端连通，所述三通阀的第二端与所述软化水缓存罐连通，所述三通阀的第三端与所述软水泵的进水端连通，所述软水泵的出水端与所述蒸汽发生罐的顶部连通。

可选地，还包括控制单元，所述第一阀门、所述第二阀门、所述三通阀分别与所述控制单元电连接。

可选地，还包括压力监测单元，所述压力监测单元与所述控制单元连接，所述压力监测单元用于监测所述蒸汽发生罐中的蒸汽压力。

可选地，还包括温度监测单元，所述温度监测单元与所述控制单元连接，所述温度监测单元用于监测所述蒸汽发生罐中的软化水温度。

可选地，还包括液位监测单元，所述液位监测单元与所述控制单元连接，所述液位监测单元用于监测所述蒸汽发生罐内的软化水液位。

可选地，所述第一蒸汽喷射管设置于所述蒸汽发生罐内软化水液面以下，所述第二蒸汽喷射管设置于所述蒸汽发生罐内软化水液面以上。

可选地，还包括软水器，所述软水器的一端与自来水管线连接，另一端与所述软化水缓存罐连接。

可选地，所述第一阀门和所述第二阀门均为气动调节阀。

可选地，所述第一喷射管呈水平方向设置于所述蒸汽发生罐内软化水液面以下，所述第二蒸汽喷射管呈竖直方向设置于所述蒸汽发生罐内软化水液面以上。

可选地，所述蒸汽发生罐为卧式罐。

本实用新型的有益效果在于：

通过装有软化水的蒸汽发生罐能够对进入蒸汽发生罐内的过热蒸汽进行减压降温，通过过热蒸汽入罐主管线、过热蒸汽入罐副管线两条过热蒸汽管线输入过热蒸汽能够快速对蒸汽发生罐内的软化水进行加热，通过三通阀和软水泵能够自动调节蒸汽发生罐内的软化水量以及对蒸汽发生罐内的软化水进行循环喷淋加热，利用蒸汽发生罐内的软化水对过热蒸汽进行充分吸热能够对过热蒸汽的能量进行充分利用，提高蒸汽的产出量。在装置投用之初，蒸汽发生罐内的水温过低，通过设置过热蒸汽入罐副管线，副管线进罐的过热蒸汽只通过循环软化水适当饱和化，向后续用汽点快速供汽。

进一步地，通过控制单元根据温度监测单元、压力监测单元、液位计的监测值实现对第一阀门、第二阀门、三通阀的自动控制。本装置中的蒸汽发生罐采用卧式罐，储水量少、加热快且蒸发面积大(通过软化水缓存罐、三通阀和软水泵组成的软化水系统及时补充)，可快捷满足后道工序的用汽需求。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种过热蒸汽减压降温装置结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的另一个实施例的一种过热蒸汽减压降温装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、蒸汽发生罐；2、过热蒸汽入罐主管线；3、过热蒸汽入罐副管线；4、第一阀门；5、第二阀门；6、第一蒸汽喷射管；7、第二蒸汽喷射管；8、三通阀；9、软水泵；10、软化水缓存罐；11、蒸汽输出管线；12、软水器；13、压力监测单元；14、液位监测单元；15、外网过热蒸汽提供管线；16、自来水管线；17、用汽点；18、蒸汽缓冲降压罐。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种过热蒸汽减压降温装置结构示意图，如图1所示一种过热蒸汽减压降温装置，包括：蒸汽发生罐1、过热蒸汽入罐主管线2、过热蒸汽入罐副管线3、软化水缓存罐10、三通阀8和软水泵9；

蒸汽发生罐1内设有第一蒸汽喷射管6和第二蒸汽喷射管7，蒸汽发生罐1用于容纳软化水，蒸汽发生罐1顶部设有蒸汽输出管线11；

过热蒸汽入罐主管线2的一端通过第一阀门4与第一蒸汽喷射管6连通，另一端与外网过热蒸汽提供管线15连通；

过热蒸汽入罐副管线3的一端通过第二阀门5与第二蒸汽喷射管7连通，另一端与外网过热蒸汽提供管线15连通；

三通阀8的第一端与蒸汽发生罐1的底端连通，三通阀8的第二端与软化水缓存罐10连通，三通阀8的第三端与软水泵9的进水端连通，软水泵9的出水端与蒸汽发生罐1的顶部连通。

具体地，通过装有软化水的蒸汽发生罐1能够对进入蒸汽发生罐1内的过热蒸汽进行减压降温。在装置投用之初，蒸汽发生罐1内的水温过低，通过过热蒸汽入罐副管线3进罐的过热蒸汽只通过循环软化水适当饱和化，能够向后续用汽点快速供汽。同时通过过热蒸汽入罐主管线2、过热蒸汽入罐副管线3两条过热蒸汽管线输入过热蒸汽能够快速对蒸汽发生罐1内的软化水进行加热，缩短产生蒸汽的时间，亦有益于为用汽点快速供汽。通过三通阀8和软水泵9能够自动调节蒸汽发生罐1内的软化水量以及对蒸汽发生罐1内的软化水进行循环喷淋加热，利用蒸汽发生罐1内的软化水对过热蒸汽进行充分吸热能够对过热蒸汽的能量进行充分利用。进一步地，当用汽端用热负荷小于蒸汽发生罐1内蒸发量时，过热蒸汽喷入蒸汽发生罐1的软化水中，由于汽温高于水温，过热蒸汽迅速凝结放热，使蒸汽发生罐1的软化水温度升高，同时水位上升，相应的液面以上汽空间的饱和蒸汽压力也升高，完成对蒸汽发生罐1的充热过程；当用汽端用热负荷高于发生罐内蒸发量时，蒸汽发生罐1中的压力会降低，一直降到低于蒸汽发生罐1内空间饱和压力时，蒸汽发生罐1中的饱和水成为过热水，将自行闪蒸放热，水位下降产生的二次蒸汽以补充供给设备用汽。

本实施例中，还包括控制单元、压力监测单元13、温度监测单元、液位监测单元14，第一阀门4、第二阀门5、三通阀8、压力监测单元13、温度监测单元、液位监测单元14分别与控制单元电连接，其中，压力监测单元13用于监测蒸汽发生罐1中的蒸汽压力，温度监测单元用于监测蒸汽发生罐1中的软化水温度，

液位监测单元14用于监测蒸汽发生罐1内的软化水液位。

具体地，本实施例中，控制单元为plc控制系统，压力监测单元13为压力传感器，温度监测单元为温度传感器，液位监测单元14为液位计，通过控制单元能够实现第一阀门4、第二阀门5与温度监测单元的联动，以及实现液位监测单元14与三通阀8的联动，实现装置的过热蒸汽量控制、压力控制、温度控制以及软化水液位控制等自动化控制。

本实施例中，第一蒸汽喷射管6设置于蒸汽发生罐1内软化水液面以下，第二蒸汽喷射管7设置于蒸汽发生罐1内软化水液面以上。

具体地，进入蒸汽发生罐1底部第一蒸汽喷射管6，喷射至水位之下能够避免罐住振动及异常噪声，并且过热蒸汽降温变为饱和蒸汽的同时，罐内热水吸收过热蒸汽热焓蒸化副产出部分饱和蒸汽，充分利用过热蒸汽的能量增加蒸汽的产出；过热蒸汽能够通过第二蒸汽喷射管7喷射在罐内液面之上实现降温减压。

本实施例中，还包括软水器12，软水器12的一端与自来水管线16连接，另一端与软化水缓存罐10连接。具体地，软水器12为现有技术，主要用于将自来水(硬水)进行软化处理，本领域技术人员可以根据具体情况选择软水器12的类型，此处不在赘述。

本实施例中，第一阀门4和第二阀门5均为气动调节阀。具体地，气动调节阀以压缩气体为动力源，以气缸为执行器，并借助于阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀、储气罐、气体过滤器等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，通过接收控制信号完成调节过热蒸汽入罐主管线2、过热蒸汽入罐副管线3内的过热蒸汽流量，气动调节阀为现有技术，本领域技术人员也可以选择其他的阀门类型替代本实施例中的气动调节阀，此处不再赘述。

本实施例中，第一喷射管呈水平方向设置于蒸汽发生罐1内软化水液面以下，第二蒸汽喷射管7呈竖直方向设置于蒸汽发生罐1内软化水液面以上。

本实施例中，蒸汽发生罐1为卧式罐。具体地，卧式罐能够提供较大的蒸发空间，蒸汽发生罐1的大小可以根据过热蒸汽热焓副产蒸汽的量设计，并宜选择较大蒸发空间，以提高过热蒸汽热焓的利用率。本领域技术人员可以根据实际需求选择或设计蒸汽发生罐1的具体形式，此处不再赘述。

进一步地，现有技术中，在用户用汽量变化或用户使用蒸汽负荷是间歇的情况下时，现有蒸汽锅炉系统一般会设置蓄能罐(又称蒸汽蓄能器)，用以平衡用汽设备负荷波动，使用时蓄能罐内部装有65％～85％的软化水，水面以上为蒸汽空间，蒸汽蓄能器运行中，充热是由蒸汽变成饱和热水，放热是由饱和热水变成闪蒸蒸汽。当用汽设备用热负荷小于锅炉额定蒸发量时，锅炉供热管压力升高，蒸汽通过内部充热装置，喷入蒸汽蓄能器的水中，由于汽温高于水温蒸汽迅速凝结放热，使蓄热器水温升高，同时水位也上升，相应的汽空间的饱和蒸汽压力也升高了，这是蒸汽蓄能器的充热过程。当用汽设备用热负荷高于锅炉的额定出力时，锅炉供汽管中的压力会降低，一直降到低于蒸汽蓄能器空间饱和压力时，蒸汽蓄能器中的饱和水成为过热水，将自行闪蒸放热，水位下降产生的二次蒸汽以补充供给设备用汽，這是蒸汽蓄能器放热过程。

本实用新型中的蒸汽发生罐1与蒸汽蓄能器两者的工作原理、设计思想并不相同：蒸汽蓄能器是将外来蒸汽(可以是过热蒸汽或饱和蒸汽)冷凝为过热水进行能量储存；蒸汽蓄能器水量一般控制在总容量65％～85％的高水位；蒸汽蓄能器容量根据生产系统蒸汽负荷波动量设计。而本方案中的蒸汽发生罐1是将外来的过热蒸汽通过增湿减压降温，充分利用过热蒸汽的热焓副产饱和蒸汽；蒸汽发生罐1的水量一般控制在总容量20％～30％的低水位(水量过多不利于罐内热水蒸发)；蒸汽发生罐1的大小根据过热蒸汽热焓副产蒸汽的量设计，并宜选择较大蒸发空间的蒸汽发生罐。本蒸汽发生罐1采用卧式罐，储水量少、加热快且蒸发面积大(可通过软化水缓存罐10、三通阀8和软水泵9组成的软化水系统及时补充)，能够快捷满足后道工序的用汽需求。

本实用新型的过热蒸汽减压降温装置的工作流程及工作原理为：

来自外网的过热蒸汽通过过热蒸汽入罐主管线2在蒸汽发生罐1内减压降温变为饱和蒸汽；饱和蒸汽从蒸汽发生罐1的输出管线输出至各用汽点17(例如饱和蒸汽去界面剂/沥青涂料用气点、饱和蒸汽去聚氨酯车间用气点等)。

过热蒸汽在蒸汽发生罐1内变为饱和蒸汽的过程中，其热焓转给蒸汽发生罐1内的热水，使加热的软化水蒸发，在蒸汽发生罐1内得到比过热蒸汽量更多的饱和蒸汽。

蒸汽发生罐1副产蒸汽的软化水来自前端的自来水管线16、软水器12、软水缓存罐，通过软水泵9泵入蒸汽发生罐1内。

正常运行时，外网的过热蒸汽通过第一阀门4从入罐过热蒸汽主管线进入蒸汽发生罐1底部蒸汽喷射管，喷射至软化水液面之下；此时，过热蒸汽降温变为饱和蒸汽的同时，蒸汽发生罐1内软化水吸收过热蒸汽热焓蒸化副产出部分饱和蒸汽。

在装置投用之初或当温度监测单元监测到蒸汽发生罐1内软化水温度偏低时，通过过热蒸汽主管线进入罐内的过热蒸汽全部或绝大部分被罐内软水冷凝，没有足够蒸汽量保证用汽点17需求；此时控制单元控制第一阀门4和第二阀门5同时打开，外来的过热蒸汽同时通过过热蒸汽主管线和过热蒸汽副管线进入蒸汽发生罐1，同时控制单元控制三通阀8使蒸汽发生罐1底部与软水泵9的进水端连通，并开启软水泵9抽取蒸汽发生罐1内软化水进行循环(从蒸汽发生罐1顶部喷淋下去)，过热蒸汽主管中的过热蒸汽直接通往液面之下，加热蒸汽发生罐1内的软化水；过热蒸汽副管线中的过热蒸汽喷射在罐内液面之上减压，并通过软水泵9循环喷淋的软化水在蒸汽发生罐1空间内进行增湿降温，最后从蒸汽发生罐1输出到各用汽点17。

当温度监测单元监测到蒸汽发生罐1内的软化水温度达到用汽点17饱和蒸汽温度时，控制单元控制第二阀门5关闭，过热蒸汽单独经过热蒸汽主管线进罐。当第二阀门5关闭后，过热蒸汽副管线不进过热蒸汽时，控制单元控制三通阀8进行切换，改为进水模式，使软化水缓存罐10和软水泵9的进水端连通，软水泵9从软化水缓存罐10取水增压加入罐内。装置正常运行过程中，当液位监测单元14监测到蒸汽发生罐1内软化水的水位低于预设值时，控制单元根据液位监测单元14监测到的水位自动启动软水泵9进行补水。

正常运行时，控制单元根据压力监测单元13监测到的蒸汽发生罐1内蒸汽压力信号控制第一阀门4(气动调节阀)开启或关闭，当罐内蒸汽压力接近设定压力(根据用汽点17要求设定)时，第一阀门4逐渐关小直到关闭。

设置过过热蒸汽副管线及第二阀门5，是考虑实际生产运行情况：在装置初始运行或停止运行之后再重新运行时，蒸汽发生罐1内软化水温度与预设的饱和蒸汽温度有较大差距时，单独用外来过热蒸汽主管线提供的过热蒸汽冷凝并加蒸汽发生罐1内软化水的时间长，且冷凝过热蒸汽量消耗大；增设过热蒸汽副管线和第二阀门5后，能够大幅缩短预热时间，装置可即时投产。

蒸汽发生罐1将外来的过热蒸汽通过增湿减压降温，充分利用过热蒸汽的热焓副产饱和蒸汽；蒸汽发生罐1的水量一般控制在总容量20％～30％的低水位(水量过多不利于蒸汽发生罐1内热水蒸发)；蒸汽发生罐1的大小根据过热蒸汽热焓副产蒸汽的量设计，并宜选择具有较大蒸发空间的卧式罐。

如图2所示，在本实用新型的另一个实施例中，可以通过在蒸汽输出管线11与用汽点17之间增设增设蒸汽缓冲降压罐18将减压过程与增湿降温过程分开设置，即蒸汽发生罐1负责对过热蒸汽进行增湿降温，蒸汽缓冲降压罐18负责对蒸汽进行减压，具体实施过程中可以采用较高压力输送蒸汽，并适当缩小输送管道的管径。

本实用新型的过热蒸汽减压降温装置与现有的“文丘里减压降温器”同样采用了增湿、减压、降温的过程，但本装置运行过程能够实现精准控制，无影响因素，使过热蒸汽热焓得到充分利用，增加副产蒸汽，操作稳定可靠。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

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