CN103822356A - 一种节能有机热载体动态热能智能分配*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及供热***，提供一种智能化动态分配热能、锅炉和管道运行安全、供热性能稳定、节能效果优良、热能利用率高的节能有机热载体动态热能智能分配***，包括有机热载体锅炉、导热油循环动力装置、导热油输送管道网、导热油回油管道网、电动三通调节阀、膨胀缓冲罐、PLC控制器、油泵运行检测装置、多个管道运行检测装置，所述导热油输送管道网的各主输送管道和各分支输送管道及导热油回油管道网的各主回油管道和各分支回油管道上均设有管道运行检测装置，所述导热油循环动力装置上设有油泵运行检测装置，所述PLC控制器分别与导热油循环动力装置、电动三通调节阀、油泵运行检测装置和各个管道运行检测装置相连接。

Description

一种节能有机热载体动态热能智能分配***

技术领域

本发明涉及供热***，特别涉及一种节能有机热载体动态热能智能分配***。

背景技术

有机热载体锅炉是一种新型、安全、高效节能，低压（常压下或较低压力）并能提供高温热能的特种工业炉，以导热油为热载体，通过热油泵使热载体循环，将热量传递给用热设备。

有机热载体能量***是由有机热载体锅炉、热油循环泵、导热油输送管道网、用热设备、导热油回油管道网、三通调节阀和膨胀缓冲罐组成闭路循环***。用于间接加热其热能有效利用率比以饱和蒸汽为热载体的开路供热***高约25～30%，还能提供比饱和蒸汽高的工艺温度。但现有的有机热载体能量***存在以下的缺陷：

1.输出热量的大小由输出油温的高低决定

由于导热油的比热（C）及投入运行的热油循环泵出油量（M）基本固定，从热学公式Q=C·M·T中得知，要改变输出热量(Q)的大小就要改变输出油温(T)的大小。

实际生产过程中，为了提高输出油温(T)来满足设备用热负荷的增加，就通过加大煤层厚度、提高炉排速度、加大鼓风、加大引风来提高炉膛温度来实现。但由此导致锅炉烟气温度升高、排放量加大，同时燃料燃烬率下降，。最终导致能源浪费、生产成本提高。而炉膛温度过高、油温过高将造成炉体的燃烧***、受热***和导热油使用寿命大大缩小，甚至造成导热油迅速炭化、管道迅速结焦，换热管效率降低。结焦严重时将造成炉膛管爆裂，酿成安全事故。

2.由于有机热载体能量***是由有机热载体锅炉、热油循环泵、导热油输送管道网、用热设备、导热油回油管道网、三通调节阀和膨胀缓冲罐。***输出的导热油（热能）在用热设备停机时或用热量足够时，只要分、支管道的主阀门没有关闭，都得经过换热器前端的三通调节阀旁路回路的循环才回到锅炉，无用功较大，***越大无用功越大。

从热学公式Q=C·M·T中得知，在导热油的比热（C）、导热油温度（T）不变的情况下，要改变用热设备获得热量（Q）的多少，就要改变流过用热设备油量（M）的大小。由于更多的油量被旁通回路倒回锅炉，因此，一些瞬间用热量大的设备，在得不到更多油量的情况下，就不能保证工艺用热需求，保证不了工艺温度。

3.在能量***冷机启动时、或***内注入新油后启动时，会出现油泵“吸空”导致管道谐振产生轴向蹿动，危及锅炉和管道安全。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种智能化动态分配热能、锅炉和管道运行安全、供热性能稳定、节能效果优良、热能利用率高的节能有机热载体动态热能智能分配***。

为解决此技术问题，本发明采取以下方案：一种节能有机热载体动态热能智能分配***，包括有机热载体锅炉、导热油循环动力装置、导热油输送管道网、导热油回油管道网、电动三通调节阀和膨胀缓冲罐，所述有机热载体锅炉输出连接导热油循环动力装置，所述导热油循环动力装置经导热油输送管道网输送导热油至用热设备的输入端，所述用热设备的输出端经导热油回油管道网连接在电动三通调节阀上，所述电动三通调节阀一路连接在膨胀缓冲罐上，所述电动三通调节阀一路连接至导热油循环动力装置的导热油输入端，所述膨胀缓冲罐还分别与有机热载体锅炉输入端和导热油循环动力装置的导热油输入端相连接，所述节能有机热载体动态热能智能分配***还包括PLC控制器、油泵运行检测装置、多个管道运行检测装置以及多个电动比例调节阀，所述导热油输送管道网的各主输送管道和各分支输送管道上均通过一所述电动比例调节阀分别连接用热设备和所述导热油回油管道网，每个电动比例调节阀均连接一所述管道运行检测装置，所述导热油回油管道网的各主回油管道和各分支回油管道上均通过所述电动比例调节阀连接所述电动三通调节阀，每个电动比例调节阀均连接一所述管道运行检测装置，所述导热油循环动力装置上设有油泵运行检测装置，所述PLC控制器分别与导热油循环动力装置、电动三通调节阀、油泵运行检测装置和各个管道运行检测装置相连接。

进一步的，所述导热油循环动力装置包括至少一台主用循环油泵、一台备用循环油泵和变频控制器，所述PLC控制器通过变频控制器连接并控制备用循环油泵以变频的运行方式与主用循环油泵并列使用提供动力输出。

进一步的，所述油泵运行检测装置包括2个以上的电流脉冲信号传感器，各个所述电流脉冲信号传感器的一端分别与导热油循环动力装置的各个循环油泵相连接，另一端均与PLC控制器相连接。

进一步的，所述管道运行检测装置包括位移传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器，所述位移传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器一端均连接PLC控制器相连接，另一端均连接电动比例调节阀。

进一步的，还包括人机操控界面，所述人机操控界面与PLC控制器相连接。

进一步的，还包括远程计算机，所述PLC控制器通过网络与远程计算机通讯连接。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过在整个供热***中设置动态调节分配热能，即通过实时监测整个供热***的各处运行状况信息采集至PLC控制器，再通过PLC智能调控动态分配热能，使得整个节能有机热载体动态热能智能分配***具有以下优点：

1.实现导热油温度和流量的检测和调节功能，在单位时间内能够输出更多的热能。

2.导热油流量增加后管道内油体的流速加快，导热油对炉膛热能的吸收和热能的传输、交换都加快，而且减少了管道、换热器等的积炭、结焦的形成，***热能量换热可以保持较高效率。

3.增加流量调节功能后，只要保证工艺温度需求，导热油输出温度大幅降低，从而防止导热油高温裂解，延长导热油使用寿命。

4.电动三通调节阀控制部分导热油回到有机热载体锅炉，降低油温后，可以降低炉膛温度，起到保护锅炉、延长锅炉寿命、降低锅炉故障率。

5.可以提高燃烬率、降低排烟量、降低排烟温度，实现更高的热能效率。

6.电动比例调节阀可以隔离停机设备供热，PLC控制器可以根据管道运行检测装置检测的用热设备的用热量的大小，适时适量的提供热能，实现“多用多供、少用少供、不用不供”，提高热能使用效率，减少能源使用。

7.电动比例调节阀的合理控制可以有效消除因用热设备在长期使用后所产生积炭而引起的管道轴向蹿动，可靠保障***安全。

8.电动比例调节阀的合理控制还可以安全稳定地控制由于增加输送油量及关闭旁路、关闭或减小分管闭门阀度引起的***内压力的升高值，并使之始终处于锅炉及管道的规范压力范围内。

9.可以实时监控设备的运行状态，数据采集，形成历史记录，可在电脑上直观显示设备运转状态、设备开关操作，查看报表数据、历史曲线、报警信息等。

10.可以实现有机热载体能量***的全面智能化管理。***设置安全级别，操作、访问等可历史追踪。***按设定参数流程运行，可弥补人力所不能及的缺陷。

通过进一步的改进，即PLC控制器通过变频控制器连接并控制备用循环油泵以变频的运行方式与主用循环油泵并列使用提供动力输出，加强了流量的输出，且可以更有效消除管道轴向蹿动，保障***安全。同时将PLC控制器通过网络与远程计算机通讯连接，实现中央控制室内远程计算机与现场PLC控制器之间的数据通讯，采集全厂各个生产过程的工艺参数、电气参数、电气设备运行状态等信息，在中央控制室的LCD上显示全厂工艺动态流程图、供电***图及工艺参数、电气参数、电气设备的各种数据图表，建立各种数据库，保存工艺参数、电气参数、电气设备运行数据、控制数据、报警数据、故障数据等，自动生成历史数据库，为生产管理、事故分析、工艺控制寻优提供可靠的依据。中央控制室可指定技术人员进行工艺控制参数的修改和对整个***的维护。

附图说明

图1是本发明的***原理框图。

图2是导热油循环动力装置和油泵运行检测装置的内部原理框图。

图3是管道运行检测装置的原理框图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1，本发明的一种节能有机热载体动态热能智能分配***，包括有机热载体锅炉1、导热油循环动力装置2、导热油输送管道网3、导热油回油管道网4、电动三通调节阀5、膨胀缓冲罐6、PLC控制器7、油泵运行检测装置8、多个管道运行检测装置9、多个电动比例调节阀13、人机操控界面10、远程计算机11，所述有机热载体锅炉1输出连接导热油循环动力装置2，所述导热油循环动力装置2经导热油输送管道网3输送导热油至用热设备12的输入端，所述用热设备12的输出端经导热油回油管道网4连接在电动三通调节阀5上，所述电动三通调节阀5一路连接在膨胀缓冲罐6上，所述电动三通调节阀5一路连接至导热油循环动力装置2的导热油输入端，所述膨胀缓冲罐6还分别与有机热载体锅炉1输入端和导热油循环动力装置2的导热油输入端相连接，所述导热油输送管道网3的各主输送管道和各分支输送管道上均通过一所述电动比例调节阀13分别连接用热设备12和所述导热油回油管道网4，每个电动比例调节阀13均连接一所述管道运行检测装置9；所述导热油回油管道网4的各主回油管道和各分支回油管道上均通过所述电动比例调节阀13连接所述电动三通调节阀5，每个电动比例调节阀13均连接一所述管道运行检测装置9，所述导热油循环动力装置2上设有油泵运行检测装置8，所述PLC控制器7分别与导热油循环动力装置2、电动三通调节阀5、油泵运行检测装置8和各个管道运行检测装置9相连接。

如图2所示，所述导热油循环动力装置2包括两台主用循环油泵21、一台备用循环油泵22和变频控制器23，所述PLC控制器7通过变频控制器23连接并控制备用循环油泵22以变频的运行方式与主用循环油泵21并列使用提供动力输出。

所述油泵运行检测装置8包括3个电流脉冲信号传感器82，各个电流脉冲信号传感器82的一端分别与导热油循环动力装置2的两台主用循环油泵21和一台备用循环油泵22相连接，另一端均与PLC控制器7相连接。

图3所示，所述管道运行检测装置9包括位移传感器91、流量传感器92、温度传感器93和压力传感器94，所述PLC控制器7根据管道运行参数检测装置9提供的运行参数调节控制电动比例调节阀13进入用热设备12和导热油回油管道网4的油量，以及控制进入电动三通调节阀5的油量。所述人机操控界面10与PLC控制器7相连接。所述PLC控制器7通过工业以太网与远程计算机11相连接。

本发明中导热油循环动力装置2中主循环油泵21的个数可根据整个供热***大小来确定，而油泵运行检测装置8的电流脉冲信号传感器则根据导热油循环动力装置2中的主循环油泵21和备用循环油泵22总体个数来确定。

本发明的工作原理：由有机热载体锅炉出油口→导热油循环动力装置→导热油输送管道→用热设备→导热油回油管道网→电动三通调节阀→然后分两路：一路经膨胀缓冲罐回到有机热载体锅炉，可降低有机热载体锅炉的温度；另一路经导热油循环动力装置到导热油输送管道，然后继续，最后又到电动三通调节阀，组成一个循环管路。通过设置在导热油循环动力装置上的电流脉冲信号传感器采集导热油循环动力装置的循环油泵运行状况，通过设置导热油输送管道网和导热油回油管道网上的位移传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器采集导热油输送管道网以及导热油回油管道网上所有管道的温度、流量等参数，将采集到的循环油泵运行状况和管道的温度、流量等参数均传送至PLC控制器，由PLC控制器通过变频器控制备用循环油泵的输出动力，由PLC控制器控制电动三通调节阀和电动比例调节阀对整个供热***进行智能调节，通过与PLC相连的人机操控界面实现对整个供热***的监控，监视各个***的现场运行情况（包括各种运行参数的当前值，配电***，检测仪表和工艺设备是否异常等），通过人机对话方式，实现对现场设备的远程控制调节、工艺检测参数的设定、异常状态的报警和处理功能。

采用本发明通过在整个供热***中设置动态调节分配热能，即通过实时监测整个供热***的各处运行状况信息采集至PLC控制器，再通过PLC智能调控动态分配热能，使得整个节能有机热载体动态热能智能分配***具有以下优点：

通过进一步的改进，即PLC控制器通过变频控制器连接并控制备用循环油泵以变频的运行方式与主用循环油泵并列使用提供动力输出，加强了流量的输出，且可以更有效消除管道轴向蹿动，保障***安全。同时将PLC控制器通过网络与远程计算机通讯连接，实现中央控制室内远程计算机与现场PLC控制器之间的数据通讯，采集全厂各个生产过程的工艺参数、电气参数、电气设备运行状态等信息，在中央控制室的LCD上显示全厂工艺动态流程图、供电***图及工艺参数、电气参数、电气设备的各种数据图表，建立各种数据库，保存工艺参数、电气参数、电气设备运行数据、控制数据、报警数据、故障数据等，自动生成历史数据库，为生产管理、事故分析、工艺控制寻优提供可靠的依据。中央控制室可指定技术人员进行工艺控制参数的修改和对整个***的维护。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能有机热载体动态热能智能分配***，包括有机热载体锅炉、导热油循环动力装置、导热油输送管道网、导热油回油管道网、电动三通调节阀和膨胀缓冲罐，所述有机热载体锅炉输出连接导热油循环动力装置，所述导热油循环动力装置经导热油输送管道网输送导热油至用热设备的输入端，所述用热设备的输出端经导热油回油管道网连接在电动三通调节阀上，所述电动三通调节阀一路连接在膨胀缓冲罐上，所述电动三通调节阀一路连接至导热油循环动力装置的导热油输入端，所述膨胀缓冲罐还分别与有机热载体锅炉输入端和导热油循环动力装置的导热油输入端相连接，其特征在于：还包括PLC控制器、油泵运行检测装置、多个管道运行检测装置以及多个电动比例调节阀，所述导热油输送管道网的各主输送管道和各分支输送管道上均通过一所述电动比例调节阀分别连接用热设备和所述导热油回油管道网，每个电动比例调节阀均连接一所述管道运行检测装置，所述导热油回油管道网的各主回油管道和各分支回油管道上均通过所述电动比例调节阀连接所述电动三通调节阀，每个电动比例调节阀均连接一所述管道运行检测装置，所述导热油循环动力装置上设有油泵运行检测装置，所述PLC控制器分别与导热油循环动力装置、电动三通调节阀、油泵运行检测装置和各个管道运行检测装置相连接。

2.根据权利要求1所述的节能有机热载体动态热能智能分配***，其特征在于：所述导热油循环动力装置包括至少一台主用循环油泵、一台备用循环油泵和变频控制器，所述PLC控制器通过变频控制器连接并控制备用循环油泵以变频的运行方式与主用循环油泵并列使用提供动力输出。

3.根据权利要求1所述的节能有机热载体动态热能智能分配***，其特征在于：所述油泵运行检测装置包括2个以上的电流脉冲信号传感器，各个所述电流脉冲信号传感器的一端分别与导热油循环动力装置的各个循环油泵相连接，另一端均与PLC控制器相连接。

4.根据权利要求1所述的节能有机热载体动态热能智能分配***，其特征在于：所述管道运行检测装置包括位移传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器，所述位移传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器一端均连接PLC控制器相连接，另一端均连接电动比例调节阀。

5.根据权利要求1所述的节能有机热载体动态热能智能分配***，其特征在于：还包括人机操控界面，所述人机操控界面与PLC控制器相连接。

6.根据权利要求1所述的节能有机热载体动态热能智能分配***，其特征在于：还包括远程计算机，所述PLC控制器通过网络与远程计算机通讯连接。

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