[发明专利]一种高效分控相变换热系统及换热方法

说明书

技术领域

本发明涉及安全可控的强化传热技术领域，具体地，本发明涉及一种高效分控相变换热系统及换热方法。

背景技术

在烟气余热回收利用方面，通过不同的相变换热技术方案来控制烟气侧受热面的腐蚀和结灰速度，取得较好的效果。此前，申请号为201110034409.1的中国专利中提出一种分控相变换热系统，包括：通过蒸汽管和冷凝液管相互连通而形成分控相变换热回路的吸热装置和放热装置，该系统还包括：气流调节阀及其气流调节阀控制器；液流调节阀及其液流调节阀控制器，该气流调节阀设置在该蒸汽管的管路中并且该气流调节阀的开度可控制，该液流调节阀设置在该冷凝液管的管路中并且该液流调节阀的开度可控制；在该吸热装置上连接有测量该吸热装置中的气体压力的压力传感器、测量该吸热装置中的气体温度的温度传感器、测量该吸热装置中的液位的液位传感器以及测量该吸热装置的吸热管束的壁温的壁温传感器，该压力传感器和该温度传感器与该气流调节阀控制器通讯相连，该液位传感器和该壁温传感器与该液流调节阀控制器通讯相连。该气流调节阀的开度由该气流调节阀控制器根据该吸热装置的压力和温度来综合控制，该液流调节阀的开度由该液流调节阀控制器根据该吸热装置内的液位和该吸热装置的壁温来综合控制，实现了更高的换热控制的可靠性和精度，提高了余热回收的效益，也使得系统应用的适应性得到很大提高。

但是，由于流动阻力的影响，冷源换热器冷凝的相变压力必然低于热源换热器蒸发的相变压力，因而冷源换热器冷凝的饱和冷凝液的温度相对热源换热器饱和蒸发液的饱和温度必然存在过冷度。由于蒸汽在冷源换热器冷凝过程中，会在壁面产生液膜，液膜的热阻使冷凝液产生过冷无法避免。另外，由于设计工况下的换热器面积、换热系数和换热温差等参数难以适应变工况下和不同季节的实际相变换热量，加之液位波动等因素的影响，因而相变换热过程总伴随产生冷凝液过冷和蒸汽过热的情况；过冷液和过热汽的存在会降低相变换热器的换热能力，同时，由于自然循环的存在，过冷液进入热源换热器还会使蒸发换热面下部壁面温度低于平均温度，安全余量不足，很容易产生局部的低温腐蚀，降低设备的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高效分控相变换热系统。

本发明的再一目的在于提供了一种高效分控相变换热方法。

根据本发明的高效分控相变换热系统，该系统包括通过蒸汽管和冷凝液管相互连通而形成分控相变换热回路的热源换热器3和冷源换热器12，在该回路上设有对其进行控制的气流调节阀及其气流调节阀控制器，液流调节阀及其液流调节阀控制器，以及设置在冷凝液管上的储液箱16，

所述热源换热器3顶部的蒸汽管母管分成两蒸汽管支管，其中第一蒸汽管支管与冷源换热器12相连，并通过冷源换热器12底部的冷凝液管支路连接冷凝液管母管后与储液箱16连通，在该蒸汽管支管和冷源换热器12之间设置气流调节阀11；

第二蒸汽管支管经由设置在储液箱16内的冷凝液加热器18后与储液箱16相连通；

所述热源换热器3的热源换热器上集箱7内设置上集箱内配液管6，所述上集箱内配液管6上有若干喷头，用于热源换热器3产生的蒸汽与上集箱内配液管6内的冷凝液以及上集箱内配液管6喷头喷出的冷凝液进行混合式热交换。

根据本发明的高效分控相变换热系统，所述冷源换热器12为两个或以上，并联设置在冷凝液管母管和蒸汽管母管之间，在蒸汽管母管和热源换热器3之间管路上设置蒸汽母管启闭阀8，并且在每个蒸汽管支管和冷源换热器12之间均设置气流调节阀11，在每个冷凝液管支管和冷源换热器12之间设置冷源换热器出液阀13。

根据本发明的高效分控相变换热系统，所述冷凝液加热器18与外接气源管路相连，所述外接气源管路上沿气体流动方向依次设置外接气源供气阀21、冷凝液加热气阀22和外接气源回流阀20，所述第二蒸汽管支管与外接气源供气阀21和冷凝液加热气阀22之间的管路连通。

根据本发明的高效分控相变换热系统，所述外接气源管路通过在冷凝液加热器18和外接气源回流阀20之间设置的液体管路与储液箱16连通，并且在该管路上设置一连通阀19。

根据本发明的高效分控相变换热系统，所述热源换热器3的顶部设置一与之匹配且高出换热器联箱内壁的分水器，在分水器上均匀的刻有凹槽，使通过该凹槽流下的水与蒸汽充分换热。

根据本发明的高效分控相变换热系统，所述热源换热器3内部上设有温度传感器4，用于测量监控其内部工质的温度。