CN210949190U - 一种自稳定的蒸汽增压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自稳定的蒸汽增压系统，热能回收率高，且自动化程度高。包括通过管路依次串联的进汽缓冲罐、进气阀、进汽喷水器、进汽导叶机构、压缩机第一级、级间喷水器、压缩机第二级、排汽喷水器、止回阀、排汽阀、排汽缓冲罐，进汽缓冲罐用于对蒸汽进行缓冲；进气阀、排汽阀作为系统开启与截断管路的阀门；进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器用于对过热蒸汽进行雾状喷淋，将过热蒸汽转变为饱和蒸汽；压缩机第一级、压缩机第二级，用于对输入的蒸汽压缩增压；进汽导叶机构通过调节导叶间喉口大小来控制进入压缩机第一级的蒸汽流量；排汽缓冲罐用于对输入蒸汽进行缓冲，并输出。

Description

一种自稳定的蒸汽增压系统

技术领域

本实用新型涉及节能环保技术领域，特别是涉及一种自稳定的蒸汽增压系统。

背景技术

随着环境污染的日益严重，能源的日趋紧张，节能环保已成为全球的热门话题之一，对各大重点工厂企业尤为突出。许多冶炼厂、造纸厂、发电厂中各类换热设备进行换热后会产生大量的废蒸汽，由于这些蒸汽压力偏低、品位较低，很难以直接进行回收利用，若是修建冷却塔用凝结法回收废蒸汽，也要耗费能量且收益不大，所以往往就直接排放至大气，这样不仅会造成环境污染，更是能源的巨大浪费。目前最常见的低压蒸汽回收利用的方式是将低压蒸汽增压成高品位、可利用的高压蒸汽。而常规的增压方式一种为蒸汽引射器，这种方式需要消耗高压蒸汽，且在高压蒸汽与低压蒸汽混合时伴随大量的能力损失，导致该方式能源利用率较低，并且由于蒸汽引射器没有运动部件，使得运行不易调节，自动化程度较低。另一种为罗茨式压缩机，由于罗茨式压缩机依靠两个转子之间严密控制的间隙实现密封，对高压蒸汽的密封效果欠佳，导致整机的效率很低，且出汽口有压力脉动，噪声大，会带来新的噪声污染问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自稳定的蒸汽增压系统，可以有效回收低压过热蒸汽，回收率高，且自动化程度高。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种自稳定的蒸汽增压系统，包括通过管路依次串联的进汽缓冲罐、进气阀、进汽喷水器、进汽导叶机构、压缩机第一级、级间喷水器、压缩机第二级、排汽喷水器、止回阀、排汽阀、排汽缓冲罐，所述进汽缓冲罐用于对输入的低压过热蒸汽进行缓冲；所述进气阀、排汽阀作为系统开启与截断管路的阀门；所述进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器用于对过热蒸汽进行雾状喷淋，将过热蒸汽转变为饱和蒸汽；所述压缩机第一级、压缩机第二级，用于对输入的蒸汽压缩增压；所述进汽导叶机构通过调节导叶间喉口大小来控制进入压缩机第一级的蒸汽流量；所述排汽缓冲罐用于对输入的高压饱和蒸汽进行缓冲，并输出。

进一步地，所述排汽喷水器的出汽端引出一支路，该支路上依次串联防喘调节阀、减温减压器、止回阀，再引入压缩机第一级的进汽端。

进一步地，所述进汽缓冲罐、排汽缓冲罐的底部连接有疏水阀，以排出冷凝水；所述压缩机第一级、压缩机第二级的排水口连接疏水阀，以排出冷凝水；所述减温减压器连接疏水阀，以排出冷凝水，各疏水阀均采用浮球式结构，实现连续排水。

进一步地，进汽喷水器、级间喷水器及排汽喷水器均为文丘里式减温喷水器；减温减压器采用气膜式蝶阀，进汽喷水器、级间喷水器及排汽喷水器、减温减压器集成在一起。

进一步地，所述进气阀、进汽喷水器之间设有进汽波纹管，排汽喷水器、止回阀之间设有排汽波纹管，进汽波纹管、排汽波纹管用于吸收管路的热胀冷缩，进汽波纹管和排汽波纹管均具有柔性接头，用于吸收管路中由于不对中产生的力。

一种自稳定的蒸汽增压系统的工作方法，

一次低压过热蒸汽进入进汽缓冲罐进行缓冲；

低压过热蒸汽进入进汽喷水器，进汽喷水器对低压过热蒸汽进行雾状喷淋，将低压过热蒸汽转变为低压饱和蒸汽；

低压饱和蒸汽进入进汽导叶机构，通过调节进汽导叶机构的导叶间喉口大小来控制进入压缩机第一级的低压饱和蒸汽流量；

低压饱和蒸汽进入压缩机第一级，压缩机第一级对低压饱和蒸汽第一次增压，将低压饱和蒸汽转变为一次高压过热蒸汽；

一次高压过热蒸汽进入级间喷水器，级间喷水器对一次高压过热蒸汽进行雾状喷淋，将一次高压过热蒸汽转变为一次高压饱和蒸汽；

一次高压饱和蒸汽进入压缩机第二级，压缩机第二级对一次高压饱和蒸汽第二次增压，将一次高压饱和蒸汽转变为二次高压过热蒸汽；

二次高压过热蒸汽进入排汽喷水器，排汽喷水器对二次高压过热蒸汽进行雾状喷淋，将二次高压过热蒸汽转变为二次高压饱和蒸汽；

二次高压饱和蒸汽进入排汽缓冲罐，排汽缓冲罐对二次高压饱和蒸汽进行缓冲，并输出。

进一步地，系统开机方法：

依次打开排汽阀、防喘调节阀和进气阀至满开度，将进汽导叶机构的导叶开度调至最小，依次打开进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器和减温减压器的进水通道，启动压缩机第一级、压缩机第二级至满转速，将进汽导叶机构的导叶开度逐渐调至最大，再将防喘调节阀的开度逐渐减小至关闭状态，若系统运行一切正常，则完成系统开机。

进一步地，系统正常停机方法：

打开防喘调节阀至满开度，将进汽导叶机构的导叶开度逐渐调至最小，停止压缩机第一级、压缩机第二级运转，依次关闭进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器和减温减压器的进水通道，依次关闭排汽阀、防喘调节阀和进气阀至最小开度，即完成系统正常停机。

进一步地，系统紧急停机方法：

停止压缩机第一级、压缩机第二级的运转，同时，打开防喘调节阀至满开度，将进汽导叶机构的导叶开度逐渐调至最小，依次关闭进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器和减温减压器的进水通道，依次关闭排汽阀、防喘调节阀和进气阀至最小开度，即完成了系统的紧急停机。

进一步地，当输入的低压过热蒸汽的流量波动较大，或者，管路中的压力波动较大时，系统自动开启防喘振模式，防喘振模式工作方法为：

首先，支路中的防喘调节阀打开至一定开度，开度值大小根据输入的低压过热蒸汽变化率/管路中的压力变化率确定，二次高压饱和蒸汽的一部分通过防喘调节阀进入支路，减温减压器降低蒸汽的压力、温度，再将蒸汽引入压缩机第一级的进汽端；

防喘振模式工作过程中，一方面强行将压缩机第一级进汽端流量增大，另一方面将压缩机第二级出汽端的流量减小，使得压缩机背压减小，从而使压缩机的运行点偏离喘振区域；

当输入的低压过热蒸汽的流量波动/管路中的压力波动消除后，自动将防喘调节阀开度关闭至最小，使系统重新回到稳定的正常运行工况。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型以高效的离心式蒸汽压缩机为核心设备，可靠的自动防喘技术，与其它必需附件一同构成了一套自稳定的蒸汽增压系统。

工作过程为全自动控制方式，可以及时准确地对喘振进行检测判断并作出有效的防喘振调节，这样一方面可以做到无人值守，解放劳动力，避免因人的因素而误判，另一方面可以避免因传统的停机察看方式造成生产的停止，各种附加成本的增加，人力物力的巨大浪费，对整个系统长期稳定的运行起着关键作用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

一种自稳定的蒸汽增压系统，结构原理图如图1所示，系统主要包括进汽缓冲罐1、进气蝶阀2、进汽波纹管3、进汽喷水器4、进汽导叶机构5、压缩机第一级6、级间喷水器7、压缩机第二级8、排汽喷水器9、防喘调节阀10、减温减压器11、排汽波纹管12、止回阀13、排汽蝶阀14、排汽缓冲罐15、疏水阀16、疏水阀17、止回阀18、疏水阀19、疏水阀20等组成。其中，进汽缓冲罐1和排汽缓冲罐15均配置安全阀，起到安全泄压的作用；进气蝶阀2和排汽蝶阀14均为开关型碟阀，起到开启与关断管路的作用；防喘调节阀10为比例型调节阀，可精确控制阀门的开度大小；进汽波纹管3和排汽波纹管12均具有柔性接头，可吸收管路一定程度的不对中；进汽喷水器4、级间喷水器7及排汽喷水器9均为文丘里式减温喷水器，比传统的喷嘴喷水更可靠；进汽导叶机构5采用内外双层结构形式来保证机构的密封性，19片机翼型叶片圆周分布于枢轴上，通过调节叶片间的喉口开度大小来调节流量，比传统的调阀门开度的方式气动效率更高；整个系统的核心部件压缩机采用两级高速离心式压缩机，效率高，增压能力强，噪音小，可靠性高；减温减压器11采用气膜式蝶阀与文丘里式减温喷水器于一体的集成装置，对蒸汽温度和压力波动的适应性更强；疏水阀16、疏水阀17、疏水阀19及疏水阀20均采用可以连续排水的浮球式结构；止回阀13和止回阀18均采用开启压力低的双平板带弹簧型结构，避免管路中的蒸汽倒流。

该蒸汽增压系统运行的蒸汽流量为15T/h，低压蒸汽压力为0.9Mpa.A，温度为270℃(过热蒸汽)，增压后的压力为1.9Mpa.A，温度为210℃(饱和蒸汽)，系统详细的运行原理及开停机过程如下：

一次低压过热蒸汽进入进汽缓冲罐1进行缓冲，进汽缓冲罐1底部设有疏水阀20，可连续进行冷凝水的排放；缓冲后的过热蒸汽先后通过进气蝶阀2、进汽波纹管3，随后进汽喷水器4对过热蒸汽进行雾状喷淋，将过热蒸汽(压力为0.9Mpa.A，温度为270℃)转变为饱和蒸汽(压力为0.9Mpa.A，温度为175℃)；通过进汽导叶机构5调节导叶间喉口大小来控制进入压缩机的蒸汽流量；饱和蒸汽进入压缩机第一级后先被一次增压，增压后的压力为1.36Mpa.A，温度为246.8℃(过热蒸汽)，随后通过级间喷水器7进行级间冷却，将一次增压后的过热蒸汽转变为饱和蒸汽进入压缩机第二级，经过第二次增压后得到的过热蒸汽压力为1.9Mpa.A，温度为242.3℃，再通过排汽喷水器9对第二次增压后得到的过热蒸汽进行喷淋冷却，使其转变为饱和的二次蒸汽(压力为1.9Mpa.A，温度为210℃)；二次饱和蒸汽依次通过排汽波纹管12、止回阀13、排汽蝶阀14后进入排汽缓冲罐15进行缓冲，排汽缓冲罐15底部设有疏水阀16，可连续进行冷凝水的排放；最后经过缓冲后的二次饱和蒸汽并入工厂的主管路中，满足工厂的各种工艺需要。

开机流程：依次打开排汽蝶阀14、防喘调节阀10和进气蝶阀2至满开度，将进汽导叶机构5的导叶开度调至最小，依次打开进汽喷水器4、级间喷水器7、排汽喷水器9和减温减压器11的进水通道，启动压缩机至满转速，将进汽导叶机构5的导叶开度逐渐调至最大，再将防喘调节阀10的开度逐渐减小至关闭状态，若系统运行一切正常，则表明完成了系统的开机。

正常停机流程：打开防喘调节阀10至满开度，将进汽导叶机构5的导叶开度逐渐调至最小，停止压缩机运转，依次关闭进汽喷水器4、级间喷水器7、排汽喷水器9和减温减压器11的进水通道，依次关闭排汽蝶阀14、防喘调节阀10和进气蝶阀2至最小开度，即完成了系统的正常停机。

紧急停机流程：停止压缩机运转的同时打开防喘调节阀10至满开度，将进汽导叶机构5的导叶开度逐渐调至最小，依次关闭进汽喷水器4、级间喷水器7、排汽喷水器9和减温减压器11的进水通道，依次关闭排汽蝶阀14、防喘调节阀10和进气蝶阀2至最小开度，即完成了系统的紧急停机。

如果实际运行中一次蒸汽的流量波动较大或工艺主管路的压力波动较大，可能会导致压缩机发生喘振，这时系统自动开启防喘振模式；防喘振模式开启后，首先支路中的防喘调节阀10打开至一定开度(开度值大小取决于一次蒸汽流量变化率或工艺主管路的压力变化率)，第二次增压后的过热蒸汽的一部分通过防喘调节阀10进入支路，随后通过减温减压器11进行蒸汽压力及温度的降低，将压力1.9Mpa.A、温度242.3℃的过热蒸汽转变为压力0.9Mpa.A、温度175℃的饱和蒸汽，并进入压缩机第一级的入口管路中，随一次蒸汽一同进入压缩机第一级进行增压；在此过程，一方面强行将压缩机进口流量增大，另一方面将压缩机出口主管路中的流量减小，使得压缩机背压减小，从而使压缩机的运行点偏离喘振区域；当管路的流量或压力波动消除后，自动将防喘调节阀10开度关闭至最小，使系统重新回到稳定的正常运行工况。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种自稳定的蒸汽增压系统，其特征在于：包括通过管路依次串联的进汽缓冲罐、进气阀、进汽喷水器、进汽导叶机构、压缩机第一级、级间喷水器、压缩机第二级、排汽喷水器、止回阀、排汽阀、排汽缓冲罐，所述进汽缓冲罐用于对输入的低压过热蒸汽进行缓冲；所述进气阀、排汽阀作为系统开启与截断管路的阀门；所述进汽喷水器、级间喷水器、排汽喷水器用于对过热蒸汽进行雾状喷淋，将过热蒸汽转变为饱和蒸汽；所述压缩机第一级、压缩机第二级，用于对输入的蒸汽压缩增压；所述进汽导叶机构通过调节导叶间喉口大小来控制进入压缩机第一级的蒸汽流量；所述排汽缓冲罐用于对输入的高压饱和蒸汽进行缓冲，并输出。

2.根据权利要求1所述的一种自稳定的蒸汽增压系统，其特征在于：所述排汽喷水器的出汽端引出一支路，该支路上依次串联防喘调节阀、减温减压器、止回阀，再引入压缩机第一级的进汽端。

3.根据权利要求2所述的一种自稳定的蒸汽增压系统，其特征在于：所述进汽缓冲罐、排汽缓冲罐的底部连接有疏水阀，以排出冷凝水；所述压缩机第一级、压缩机第二级的排水口连接疏水阀，以排出冷凝水；所述减温减压器连接疏水阀，以排出冷凝水，各疏水阀均采用浮球式结构，实现连续排水。

4.根据权利要求2所述的一种自稳定的蒸汽增压系统，其特征在于：进汽喷水器、级间喷水器及排汽喷水器均为文丘里式减温喷水器；减温减压器采用气膜式蝶阀，进汽喷水器、级间喷水器及排汽喷水器、减温减压器集成在一起。

5.根据权利要求1所述的一种自稳定的蒸汽增压系统，其特征在于：所述进气阀、进汽喷水器之间设有进汽波纹管，排汽喷水器、止回阀之间设有排汽波纹管，进汽波纹管、排汽波纹管用于吸收管路的热胀冷缩，进汽波纹管和排汽波纹管均具有柔性接头，用于吸收管路中由于不对中产生的力。

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