[发明专利]蒸汽喷射式余汽回收循环装置及系统

说明书

技术领域

本发明属于热工技术领域，具体涉及蒸汽系统的余汽回收技术。

背景技术

各种蒸汽系统消耗了大量能量，仅工业、民用锅炉每年就消耗原煤大约有5 亿吨左右，其主要是为了满足蒸汽系统的使用。

目前，蒸汽系统中85％以上均采用表面式换热器，以满足工业及民用的需求。 蒸汽表面式换热器在使用的过程中，蒸汽与工质进行热量传递，传热蒸汽由于 放热面冷凝，其中冷凝水经疏水阀，只让水流出，不让蒸汽漏出。但由于疏水 阀质量及结构上的问题目前还难以达到预期效果。一般的疏水阀漏汽可达到15％ 以上，再加上经疏水阀以后压力下降，产生的二次蒸汽，其总的漏汽量高达到 18％以上。也就是说大约有1/6以上的新汽未经充分利用，而被排放至大气或者 随凝结水被排掉，其能量的浪费十分严重。也就是使我国每年有1亿吨左右的 原煤因使用不当，而被排放至大气及水中，同时也造成一种热污染。

为此，目前有数种余汽回收的方法，例如有梯级利用法、开式闭式加热给 水法、压缩机压缩法、蒸汽喷射器(热泵)抽汽利用法等。实践证明：相对而 言，蒸汽喷射器的回收效果具有比较显著的优势。

常见的蒸汽喷射器(热泵)的抽汽回收余汽的方案参见图1，由热源(主要 由锅炉、废热锅炉等)产生的高压蒸汽经过调节阀A，使新汽以一定压力P₁及 流量G₁进入可自主抽汽的蒸汽喷射器内。新汽经过蒸汽喷射器内中的拉法尔喷 管使蒸汽流速提高，此时压力降低至P₂(低于被抽蒸汽压力P₀)，从而具有一定 的抽力，抽吸从工艺用汽设备排出的余压蒸汽。这部分蒸汽虽然压力P₀偏低， 难以利用，但是经过蒸汽喷射器中的扩压管，先混合均流，然后再扩压升压至 工艺所需压力P_L，即可提供给工艺用汽设备利用。蒸汽经用汽设备后凝结变成 汽水混合物，再由孔板阀组调节，使蒸汽尽量减少从孔板中漏失，并使尽可能 多的凝结水流至闪蒸罐，至闪蒸罐的压力达到我们所需要的压力P₀。闪蒸罐的 作用是将汽水很好的分离，并且使水位保持一定水平，确保凝结水泵不易产生 汽蚀现象。凝结水通过水位调节器及凝结水泵合理匹配，不断地将凝结水打回 至锅炉房，达到凝结水循环利用，节约软水及能量。上述系统由于以高压新汽 作为推动力，如果高压新汽压力P₁、流量G₁稳定，则系统工作也十分稳定。当 存在小的波动时，则由压力调节器通过调节进汽调节阀开度，从而使蒸汽喷射 器能在较小范围内进行调节使用，并可以取得较好节能效益。

但是由于蒸汽喷射器内部主要由两大部分组成：其一、为高压蒸汽通过的 拉法尔喷管，流动过程中必然在其内部存在一个临界断面(即流速c＝a音速的 断面)，并对应一个最大流量G_Max。如果当通过的蒸汽流量小于临界流量(最大 流量G_Max)，则喷管的工作将会破坏，变成一个文丘里管，将难以形成我们所需 要的抽力；其二、为扩压管，其进口为低压高速流体，流动过程中降速升压， 出口压力达到工艺要求的压力P_L。为了实现上述过程，也要求在扩压管内部形 成一个对应于压力P_L的临界断面，而此时的临界参数P_K、C_K、T_K等均与拉法 尔喷管的临界参数不同(因为边界参数不同)。同样当流量小于当地的临界最大 流量G_Max时，该扩压管的工作也会失效。因为不能形成扩压管所需要的临界断 面，又变成文丘里管，从而也很难达到我们所需要的压力及抽吸能力。

通过上述的分析可见：蒸汽喷射器(热泵)的工作范围只允许在较小的变 化范围内工作，对于负荷变化较大的情况则难以适应。而大量正在应用的蒸汽 系统其负荷往往在较大范围内波动，这就限制了上述系统的应用范围。即使增 加了最好的自动调节设备，也难以解决上述矛盾。

为此，则急需寻找一种从系统结构上的合理配置，以求达到蒸汽回收系统 可较好地适应实际运行负荷变化的需求，并能达到最大限度的节汽效果的新系 统。

发明内容