[发明专利]一种分级换热的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，本发明涉及一种基于分级换热的分控相变换热系统及换热方法。

背景技术

在国内外强化传热技术以及专用于余热回收利用的技术中，利用汽体凝结和液体沸腾蒸发换热系数高且温度均匀的特点，开发出许多高效相变换热技术。

分控相变技术通过将传统统一的相变换热过程分为独立的单元和不同过程，根据需要分别控制不同单元的相变参数，从而使得相变换热的适应性和经济性得到很大的提高。分控相变换热系统可根据不同的使用条件，开发出不同的系统方案，以获得最佳的效果。

对于热源换热器尾部换热面来说，回收烟气的排烟温度较低，往往已接近烟气的酸露点，因而对换热器壁温的控制要求更高；在申请号为201110177569.1，主题为“一种基于两级汽液换热器的分控相变换热系统及换热方法”的专利中，公开了一种实现了分控相变的方法，较好地解决了冷凝液过冷以及蒸汽过热的问题。但是在该发明中系统控制冷凝液过冷度时，主要靠冷凝液与热源换热器产生的蒸汽换热，热源换热负荷较低时，产生的蒸汽量不足，对过冷度的控制就有限；另外，之前系统的过冷液与蒸汽换热在升压泵前，在低负荷时，相对热源换热器的蒸发液仍然有过冷度；有过冷度的冷凝液直接进入外部烟气温度较低的热源换热器的末级受热面，末级受热面发生低温腐蚀的几率增大；热源换热器水位控制采用了水位计和液流调节阀，系统较为复杂，且液流调节阀关闭时升压泵易于发生汽蚀；热源换热器换热控制多采用内部循环工质的参数来控制换热器壁温，对于热流通量比较小或比较稳定的工况较好，壁温控制也比较稳定，但对于热流通量变化较大的工况，壁温波动范围也较大，因而设定的被调工质参数就可能常在最佳范围之外，影响系统的最佳经济性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述问题，提供了一种基于分级换热的分控相变换热系统。

本发明的再一目的在于为了克服上述问题，提供了一种基于分级换热的分控相变换热方法。

为了实现上述目的，本发明提供的基于分级换热的分控相变换热系统包括冷源换热器11、热源换热器、汽液换热器21和贮液箱14，其中，冷源换热器11的上集箱经汽液换热器出汽管10与汽液换热器21相连通；冷源换热器11的下集箱和贮液箱14的下部液侧分别经冷凝液管16与汽液换热器21相连通；贮液箱14的上部汽侧与冷源换热器11的上集箱相联通，冷凝液管16上设有冷凝液温度传感器15，所述热源换热器上设有温度传感器；

所述热源换热器包括串联设置的低温级热源换热器4和高温级热源换热器25，所述低温级热源换热器4和高温级热源换热器25上的汽侧连通管合并为蒸汽管9与汽液换热器21的汽侧进汽口相连通；

所述汽液换热器21的液侧出口通过汽液换热器出液管23与高温级热源换热器25的上集箱相连通，并经高温级热源换热器25和低温级热源换热器4后通过溢流管3与贮液箱14的上部汽侧连通；

所述溢流管道3上设置一级或多级液封装置26，用于不同相变参数的热源换热器与冷源换热器相隔离；

所述的蒸汽管9上设置汽流调节阀8，用于调节蒸汽管9内蒸汽的流量，所述汽流调节阀8与汽流调节阀控制器7通讯相联。作为上述方案的一种改进，所述低温级热源换热器4的上集箱与高温级热源换热器25的上集箱通过汽侧连通管联通，低温级热源换热器4的下集箱与高温级热源换热器25的下集箱通过液侧连通管5联通；

或者，所述低温级热源换热器4的上集箱经液侧连通管5与高温级热源换热器25的下集箱连通；

或者，低温级热源换热器4的下集箱经液侧连通管5与高温级热源换热器25的的上集箱连通。

作为上述方案的又一种改进，所述低温级热源换热器4和溢流管道3之间设置贮液容器1，贮液容器1的汽侧和液侧分别与低温级热源换热器4的上集箱和下集箱连通。

所述溢流管道3或贮液容器1上设有溢水调节装置，用于调节热源换热器内的水位，使蒸发相变换热效率达到最佳状态。

作为上述方案的再一种改进，所述汽液换热器21汽侧的进汽口设置外接蒸汽管20)，外接蒸汽管20上设有外接汽流调节阀19；所述外接汽流调节阀19与外接汽流调节阀控制器18通讯相连。

作为上述方案的再一种改进，所述靠近冷源换热器11的汽液换热器出汽管10上设有冷源换热器内压力传感器12，用于测量冷源换热器内部汽体压力，

所述汽流调节阀8前的蒸汽管9上连接安装热源换热器内压力传感器6，用于测量反映热源换热器内部汽体压力；