CN215892760U - 一种利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统，其特征在于，至少包括与热设备连接的一蒸汽加热器和一空气加压热泵；所述蒸汽加热器输出蒸汽至热设备中，对热设备中的水进行加热形成饱和水和饱和蒸汽混合物；所述空气加压热泵对所述热设备中的饱和水和饱和蒸汽混合物进行加压使饱和蒸汽形成饱和水产生潜热同压缩空气本身产生的压缩热二者之和作为温差加热的辅助热源。本实用新型利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热的节能方法，取消了饱和水的循环泵的温差加热方法，利用空气热泵的压缩潜热对蒸汽直接加热的辅助加热，比利用饱和水循环加热的方法，省去了泵，不用排空气，系统简单并且节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及过压饱和水加热领域，具体涉及一种利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统。
背景技术
中国发明专利ZL201610430580.7公开的“饱和水循环加热方法”中，其电加热器、泵和用户设备构成一个密闭循环加热系统。加热过程所消耗的电能量是电加热器的预热加热和循环的温差加热所消耗的电能和泵电机所消耗的能量之和。
整个封闭系统要彻底排出空气，包括溶解的空气和游离的空气，如果水中有空气会造成泵的气腐蚀，缩短泵的寿命。
系统排空气时间较长，密闭排气系统复杂。泵在长期饱和水高温高压循环工作条件，要求密封部件耐高温高压，对泵要求质量较高，经常损坏，维修任务重。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统。
为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：
一种利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统，至少包括与热设备连接的一蒸汽加热器和一空气加压热泵；所述蒸汽加热器输出蒸汽至热设备中，对热设备中的水进行加热形成饱和水和饱和蒸汽混合物；所述空气加压热泵对所述热设备中的饱和水和饱和蒸汽混合物进行加压使饱和蒸汽被压缩成饱和水产生相变的压缩潜热和压缩空气本身产生的压缩热之和作为温差加热的辅助热源。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述热设备为一过压饱和水热交换器，所述过压饱和水热交换器内设置有壳程和管程，所述过压饱和水热交换器的壳程上至少设置有加压加热空气进口、蒸汽进口；所述过压饱和水热交换器的壳程上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述过压饱和水热交换器的壳程上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，还包括一水箱并在所述过压饱和水热交换器的壳程上设置有进水口和余热蒸汽出口，在所述水箱上设置有两个出水口和一个余热蒸汽回收口，所述水箱上的一个出水口通过第一输水管和第一输水阀与所述过压饱和水热交换器的壳程上的进水口连接，所述水箱上的另一个出水口通过第二输水管和第二输水阀与所述蒸汽加热器上的进水口连接；所述水箱上的余热蒸汽回收口通过余热蒸汽回收管和余热蒸汽阀门与所述过压饱和水热交换器的壳程上余热蒸汽出口连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述过压饱和水热交换器的管程上设置被加热介质进口和被加热介质出口，所述被加热介质进口和被加热介质出口通过用热管道和用空气热泵与用热设备循环连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述热设备为一水溶性物料水解罐，在所述水溶性物料水解罐上设置有加压加热空气进口、蒸汽进口和泄料口，所述水溶性物料水解罐上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述水溶性物料水解罐上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述水溶性物料水解罐的泄料口上还连接有一泄料罐。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述热设备为过压饱和水翅片式热交换器，在所述过压饱和水翅片式热交换器中设置有蛇形管，所述蛇形管上设置有加压加热空气进口、蒸汽进口，所述蛇形管上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述蛇形管上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述蛇形管上设置有放气阀。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述过压饱和水翅片式热交换器的壳体上设置进风口和出风口，在所述进风口上通过进风管和进风阀连接有一风机，由所述进风口送入的冷空气经过所述过压饱和水翅片式热交换器中的蛇形管加热后，形成热空气从出风口送出。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述蒸汽加热器为电加热蒸汽加热器、燃气加热蒸汽加热器、燃油加热蒸汽加热器中的一种。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述空气加压热泵为中国实用新型专利ZL202020126412.0公布的“一种用于提高往复活塞式空气压缩机排气温度的结构”。
本实用新型的有益效果在于：
利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热的节能方法，取消了饱和水的循环泵的温差加热方法，利用空气热泵的压缩饱和蒸汽形成的饱和水放出的相变潜热和压缩空气本身产生的压缩热二者之和对蒸汽加热进行辅助加热，比利用饱和水循环加热的方法，省去了泵，不用排空气，系统简单并且节能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图一。
图2为本实用新型的结构示意图二。
图3为本实用新型的结构示意图三。
具体实施方式
如图1-3所示的利用过压饱和水的压缩潜热辅助加热系统，包括了热设备100，和与热设备100连接的蒸汽加热器300和空气加压热泵400，蒸汽加热器300输出蒸汽至热设备100中，对热设备100中的水进行加热形成饱和水和饱和蒸汽混合物；空气加压热泵400对热设备100中的饱和水和饱和蒸汽混合物进行加压产生压缩潜热转化成加压空气和过压饱和水的混合物作为温差加热的辅助热源。
蒸汽加热器300为电加热蒸汽加热器、燃气加热蒸汽加热器、燃油加热蒸汽加热器中的一种。空气加压热泵400为中国实用新型专利ZL202020126412.0公布的“一种用于提高往复活塞式空气压缩机排气温度的结构”。
重点如图1所示，热设备100为过压饱和水热交换器，过压饱和水热交换器内设置有壳程和管程(图中未示出)，过压饱和水热交换器的壳程上设置有加压加热空气进口101和蒸汽进口102；过压饱和水热交换器的壳程上的蒸汽进口102通过蒸汽管道110和蒸汽阀门111与蒸汽加热器300的蒸汽出口301连接；过压饱和水热交换器的壳程上的加压加热空气进口101通过加压加热空气输送管道120和空气阀门121与空气加压热泵400连接。
在过压饱和水热交换器的壳程上设置有进水口103和余热蒸汽出口104，水箱200上设置有两个出水口201、202和余热蒸汽回收口203，水箱200上的出水口201通过第一输水管210和第一输水阀211与过压饱和水热交换器的壳程上的进水口103连接，水箱200上的另一个出水口202通过第二输水管220和第二输水阀221与蒸汽加热器300上的进水口302连接；水箱200上的余热蒸汽回收口203通过余热蒸汽回收管230和余热蒸汽阀门231与过压饱和水热交换器的壳程上余热蒸汽出口104连接。过压饱和水热交换器的管程上设置被加热介质进口105和被加热介质出口106，加热介质进口105和被加热介质出口106通过用热管道110和用空气热泵111与用热设备500循环连接。
打开用热设备500和用空气热泵111的阀门，使得用料设备500当中需要被加热的水或物料进入过压饱和水热交换器100的管程(图中未示出)当中被间接加热到下限温度，后出料至被加热水或物料的泄料罐600当中。
当过压饱和水热交换器100的管程(图中未示出)被用料设备500当中通入的加热水或物料通过热交换降到80℃时，过压饱和水热交换器100的壳程(图中未示出)的过压空气和饱和水的温度降到下限温度130℃时，此时压力也在降低。
过压饱和水热交换器100的壳程(图中未示出)放气阀门降压到0.3Mpa时，打开蒸汽加热器300的阀门进行通气操作，用蒸汽加热到150℃时形成饱和水，此时只需要加热20分钟然后关停。
接着打开空气加压热泵400加压至0.8Mpa时，此时只需要2分钟，利用过压饱和水热源加热和过压产生的饱和蒸汽转化成饱和水放出相变的压缩潜热进行辅助加热，这样的热能消耗比同等条件下130℃－150℃的单纯饱和水循环加热要节能20％。
重点如图2所示，图中的热设备为水溶性物料水解罐10，在水溶性物料水解罐10上设置有加压加热空气进口11、蒸汽进口12和泄料口13，泄料口13上还连接有泄料罐14。
水溶性物料水解罐10上的蒸汽进口12通过蒸汽管道20和蒸汽阀门21与蒸汽加热器30的蒸汽出口31连接；水溶性物料水解罐10上的加压加热空气进口11通过加压加热空气输送管道40和空气阀门41与空气加压热泵50连接。
首先向水溶性物料水解罐10注入占容积80％的水，之后通过利用蒸汽加热器30的蒸汽直接向水溶性物料水解罐10进行蒸汽加热，用30分钟加热到水溶性物料水解罐10中的物料温度达130℃的饱和水后关停，再用空气加压热泵50进行直接加压到0.9Mpa，2分钟时关停。
在整个水水溶性物料水解罐10中的物料保持整个水解过程2小时130℃温度不下降，也不再消耗热能。比饱和水循环间接加热要节能30％。
重点如图3所示，图中的热设备为过压饱和水翅片式热交换器60，在过压饱和水翅片式热交换器60中设置有蛇形管(图中未示出)，蛇形管上设置有加压加热空气进口61、蒸汽进口62，蒸汽进口62通过蒸汽管道70和蒸汽阀门71与蒸汽加热器80的蒸汽出口81连接；蛇形管上的加压加热空气进口61通过加压加热空气输送管道90和空气阀门91与空气加压热泵93连接。另外在蛇形管上设置有放气阀(图中未示出)。
在过压饱和水翅片式热交换器60的壳体上设置进风口63和出风口64，在进风口63上通过进风管65和进风阀66连接有风机67，由进风口63送入的冷空气经过过压饱和水翅片式热交换器60中的蛇形管加热后，形成热空气从出风口64送出。
向过压饱和水翅片式热交换器60中的蛇形管注入80％容积的水，由蒸汽加热器80的蒸汽向过压饱和水翅片式热交换器60中的蛇形管中的水进行加热到温度达150℃，形成饱和水和饱和蒸汽的混和物，此时加热只用了20分钟然后关停。
打开空气加压热泵93进行2分钟的加压操作，使蛇形管内的压力升高到0.9Mpa，使蛇形管内的饱和蒸汽转化成饱和水产生相变压缩潜热和空气压缩本身产生的压缩热二者之和作为辅助热源，打开风机67经过压饱和水翅片式热交换器60的放热操作，通过风机67进行吹风使得环境的空气温度由25℃升高到100℃，此方案当中蒸汽加热的间隔时间为32分钟，比单纯用饱和水循环加热节能了22％。
综上，本实用新型所消耗的能量包括蒸汽加热的热能和空气热泵加压的拖动电机的电能之和，比现有技术当中的饱和水的预热加热和饱和水用泵循环的连续温差加热同泵本身消耗的电能之和相比较要明显节能。
以上描述了本实用新型的基本原理，主要技术特征和本实用新型的优越性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型原理和应用范围的前提下，本实用新型会有各种变化和改进，这些变化和改进，都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围内由所附的权利要求及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，至少包括与热设备连接的一蒸汽加热器和一空气加压热泵；所述蒸汽加热器输出的蒸汽至热设备中，对热设备中的水进行加热形成饱和水和饱和蒸汽混合物；所述空气加压热泵对所述热设备中的饱和水和饱和蒸汽混合物进行加压产生压缩热作为温差加热的辅助热源；
所述热设备为一过压饱和水热交换器，所述过压饱和水交换器内设置有壳程和管程，所述过压饱和水交换器的壳程上至少设置有加压加热空气进口、蒸汽进口；所述过压饱和水交换器的壳程上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述过压饱和水交换器的壳程上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
2.如权利要求1所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，还包括一水箱并在所述过压饱和水交换器的壳程上设置有进水口和余热蒸汽出口，在所述水箱上设置有两个出水口和一个余热蒸汽回收口，所述水箱上的一个出水口通过第一输水管和第一输水阀与所述过压饱和水交换器的壳程上的进水口连接，所述水箱上的另一个出水口通过第二输水管和第二输水阀与所述蒸汽加热器上的进水口连接；所述水箱上的余热蒸汽回收口通过余热蒸汽回收管和余热蒸汽阀门与所述过压饱和水交换器的壳程上余热蒸汽出口连接。
3.如权利要求1所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，所述过压饱和水交换器的管程上设置被加热介质进口和被加热介质出口，所述被加热介质进口和被加热介质出口通过用热管道和用热泵与用热设备循环连接。
4.如权利要求1所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，所述热设备为一水溶性物料水解罐，在所述水溶性物料水解罐上设置有加压加热空气进口、蒸汽进口和泄料口，所述水溶性物料水解罐上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述水溶性物料水解罐上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
5.如权利要求4所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，在所述水溶性物料水解罐的泄料口上还连接有一泄料罐。
6.如权利要求1所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，所述热设备为过压饱和水翅片或热交换器，在所述过压饱和水翅片或热交换器中设置有蛇形管，所述蛇形管上设置有加压加热空气进口、蒸汽进口，所述蛇形管上的蒸汽进口通过蒸汽管道和蒸汽阀门与所述蒸汽加热器的蒸汽出口连接；所述蛇形管上的加压加热空气进口通过加压加热空气输送管道和空气阀门与所述空气加压热泵连接。
7.如权利要求6所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，在所述蛇形管上设置有放气阀；
在所述过压饱和水翅片或热交换器的壳体上设置进风口和出风口，在所述进风口上通过进风管和进风阀连接有一风机，由所述进风口送入的冷空气经过所述过压饱和水翅片或热交换器中的蛇形管加热后，形成热空气从出风口送出。
8.如权利要求1所述的一种利用过压饱和水的压缩热辅助加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热器为电加热蒸汽加热器、燃气加热蒸汽加热器、燃油加热蒸汽加热器中的一种。
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Cited By (1)
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| CN113531902A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-10-22 | 刘文治 | 一种利用过压饱和水的压缩潜热和显热进行辅助加热的节能方法 |
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2021
- 2021-04-14 CN CN202120759623.2U patent/CN215892760U/zh active Active
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| CN113531902A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-10-22 | 刘文治 | 一种利用过压饱和水的压缩潜热和显热进行辅助加热的节能方法 |
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