CN111121295B - 一种真空相变锅炉排气***及排气方法 - Google Patents
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Abstract
一种真空相变锅炉排气***及排气方法，所述真空相变锅炉排气***包括锅炉本体，所述锅炉本体上设有排气口；所述排气口经抽气管道连接储气箱，所述储气箱经排气管道连接抽气装置；所述抽气管道上设有第一阀门和第二阀门，所述排气管道上设有第三阀门。本发明还包括一种真空相变锅炉的排气方法。本发明一方面能够将水蒸气与不凝性气体高度分离；且降低抽出气体中水蒸气的压力，避免影响抽气装置，排气***及排气方法使不凝性气体快速抽除，抽气效果显著；另一方面，在抽气过程中不会影响锅炉正常工作，大大提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空相变锅炉，特别是一种真空相变锅炉排气***及排气方法。
背景技术
真空相变锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水(溶液)，通过燃烧或其它方式加热热媒水，然后由热媒水蒸发、冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热的水。
真空相变锅炉中的热媒水是经过除垢防腐等特殊处理的水溶液，在出厂前一次充注完成，使用时在机组内部封闭循环（汽化→凝结→汽化），不增加也不减少，在机组使用寿命内不需要补充或更换。因此，真空锅炉炉体内部永远不会结垢、腐蚀，正常使用寿命可达20年以上，远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。真空相变锅炉的热媒水溶液，一般是软化水或者纯净水，添加缓蚀剂、阻垢剂、防冻剂构成，其主要成分仍然是水。由于生产或者运输过程中，热媒水溶液会接触大气，空气中的氮气和氧气等气体会溶解在其中。
此外，热媒水溶液与真空相变锅炉钢铁部件高温下反应会产生氢气，其数量受到缓蚀剂种类、运行温度等因素影响而不等，按化学反应式，56克铁可产生22.4升氢气。
再者，真空相变锅炉灌入热媒水溶液前，即使抽真空处理，仍然会有少量残留空气；或者灌装过程混入（吸入）空气。
以上三种来源的不凝性气体，在特殊情况下，可能达到几十升。不凝性气体会在真空相变锅炉工作，由于热媒水溶液沸腾时逸出气体，趋向于真空相变锅炉中温度最低的位置，即换热管附近，阻止水蒸气与换热管的接触，导致锅炉出力不足。并且不凝性气体的分压，会导致真空相变锅炉内气压超过大气压，不符合真空相变锅炉安全性规范。不凝性气体中的氧气还会导致钢铁部件锈蚀。因此，抽除这些气体是必须的。
如果采用真空泵抽气的方式，虽然真空泵具备抽不凝性气体的能力，但由于热媒水溶液本身的蒸气压很高，因此抽出的混合气体中水蒸气比例大，可导致真空泵油乳化、真空泵锈蚀、热媒水溶液浓度变化和水量减少等。
如果采用将热媒水加热的方式，虽然减少了不凝性气体的溶解度，并且可以扰动溶液，但水蒸气压力太大（其随水温度增加的幅度远大于不凝性气体随温度增加的幅度），以上现象更加明显。
如果采用降低热媒水溶液温度抽气的方式，虽然降低了水蒸气分压，但因为气体溶解度随温度下降而增加，不凝性气体溶解而难以逸出液面，特别是溶液中下层的溶解气体，因为液面压力，更加难以逸出和抽出。总体而言，抽气效果仍然不佳。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种抽气效果显著，速度快，工作效率高的真空相变锅炉排气***及排气方法。
本发明的技术方案是：
本发明之一种真空相变锅炉排气***，包括锅炉本体，所述锅炉本体上设有排气口；所述排气口经抽气管道连接储气箱，所述储气箱经排气管道连接抽气装置；所述抽气管道上设有第一阀门和第二阀门，所述排气管道上设有第三阀门。
进一步，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门连接控制***，所述控制***包括微处理器以及与微处理器连接的定时器或温度传感器；所述微处理器用于根据定时器的定时时间控制不同阀门的开闭；或者用于对储气箱内的温度与锅炉本体内的温度进行比较来控制不同阀门的开闭。
进一步，所述锅炉本体内设有换热器管群，所述抽气管道的一端直接伸入换热器管群位置处；或者抽气管道的一端连通抽气横管组，抽气横管组设于换热器管群位置处。
进一步，所述抽气横管组包含的管体数量≤20根。
进一步，所述管体上设有孔。
本发明之一种真空相变锅炉的排气方法，包括以下步骤：
S1：关闭第三阀门，打开第一阀门和第二阀门；
S2：锅炉本体处于正常运作状态；
S3：当热媒水升温并且沸腾时，不凝性气体逸出，分压高的不凝性气体随部分水蒸气运动，经抽气管道进入储气箱；在储气箱内的水蒸气凝结成水，回流到锅炉本体中，不凝性气体则留在储气箱中；
S4：关闭第一阀门，储气箱内温度下降，水蒸气凝结成水，留在第一阀门和第二阀门之间的抽气管道内；
S5：关闭第二阀门，将储气箱与S4中第一阀门和第二阀门之间的凝结水隔离；
S6：打开第三阀门，将储气箱内的不凝性气体抽除；
S7：重复步骤S1~S6，直至不凝性气体完全抽除；
S8：关闭所有阀门，机组正常工作。
进一步，S4中，从打开第一阀门、第二阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低2-5℃时，再关闭第一阀门。
进一步，S5中，从关闭第一阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低50℃以上并且整体温度低于60℃时，再关闭第二阀门。
进一步，S6中，从关闭第二阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低70℃以上并且整体温度低于50℃时，再打开第三阀门。
进一步，S7中，从打开第三阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒时，重复步骤S1~S6，直至不凝性气体完全抽除。
本发明的有益效果：一方面通过加入储气箱，并控制三个阀门的不同动作，能够将水蒸气与不凝性气体高度分离，不会影响热媒水溶液浓度变化和水量减少等现象，也不会影响真空泵的使用寿命；而且能够降低水蒸气的压力；另一方面，通过根据时间或温度差值来控制阀门动作，能够使不凝性气体的溶解度大大降低，使不凝性气体快速抽除，抽气效果显著；再者，本发明在抽气过程中不会影响锅炉正常工作。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1所示实施例的侧视图；
图3是本发明实施例换热器管群与抽气横管组的分布结构示意图；
图4是图3所示实施例的侧视图；
图5是本发明实施例换热器管群与抽气横管组的另一分布结构示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示：一种真空相变锅炉排气***，包括锅炉本体1，所述锅炉本体上设有排气口；所述排气口经抽气管道2连接储气箱，所述储气箱经排气管道3连接抽气装置；所述抽气管道2上设有第一阀门K1和第二阀门K2，所述排气管道3上设有第三阀门K3。
本实施例中，锅炉本体1内设有炉膛及烟道，炉膛的周围设有热媒水溶液，热媒水溶液的上方设有换热器管群11。通常水蒸气在换热器管群11处凝结，那么不凝性气体多数也集中在这个位置，因此，可将抽气管道2的一端延伸入换热器管群处，如换热器管群的中间位置或附近。另外，为了更好的将不凝性气体抽入储气箱内，本实施例可在抽气管道与换热器管群之间加额外的抽气横管组4，抽气横管组4与换热器管群11平行设置，与抽气管道垂直或接近垂直设置，且抽气横管组4混于换热器管群之间，并与抽气管道2相连通。
其中，抽气横管组4的管体数量≤20根，优选为1~10根，更优选为2~6根。每根管体上设有5~200个气孔。通过设置抽气横管组4，可以从接近换热器管群11的多点收集不凝性气体，进入抽气管道2，相比只有抽气管道的装置而言可以更好的抽出不凝性气体。
例如，如图3和图4所示，抽气横管组4仅有一根管体，设于换热器管群11之间，抽气横管组4与抽气管道2垂直设置且连通，通过抽气横管组4上的气孔或者管体两端的开口收集不凝性气体，再通过抽气管道2输送至储气箱内。
又例如，如图5所示：抽气横管组4包括三根管体，设于换热器管群11之间，且呈三角关系分布，抽气管道2的一端分成三条支路分别与三根管体相连通，每根管体上均设有多个气孔，用于收集不凝性气体。
本实施例中，第一阀门K1、第二阀门K2和第三阀门K3为电动阀或手动阀，为了省时省力，达到无人值守，优选为电动阀，如电磁阀。其中，第一阀门K1、第二阀门K2和第三阀门K3连接控制***，所述控制***包括微处理器以及与微处理器连接的定时器或温度传感器，微处理器的输出端连接三个阀门。微处理器用于根据定时器的定时时间控制不同阀门的开闭；或者用于对储气箱内的温度与锅炉本体内的温度进行比较来控制不同阀门的开闭。当通过温度差值来控制不同阀门的开闭时，需在锅炉本体和储气箱内均设置温度传感器。
本实施例中，抽气装置为抽真空装置，优选为真空泵。
本实施例通过设置储气箱和三个阀门，一方面能够将水蒸气与不凝性气体彻底分离，水蒸气的压力低，使不凝性气体快速抽除，抽气效果显著，且不会在锅炉本体内有残余；另一方面，在抽气过程中不会影响锅炉正常工作，大大提高工作效率。
本实施例真空相变锅炉的排气方法包括以下步骤：
S101：关闭第三阀门K3，打开第一阀门K1和第二阀门K2。这样，能够断开储气箱与真空泵之间的联系，便于不凝性气体进入储气箱存储。
S102：锅炉本体处于正常运作状态。
具体地，锅炉本体的炉膛内点火加热，换热器管群内通水，锅炉本体以较低负荷状态正常工作。
S103：当热媒水升温并且沸腾时，不凝性气体逸出，分压高的不凝性气体随部分水蒸气运动，经抽气管道进入储气箱；在储气箱内的水蒸气凝结成水，回流到锅炉本体中，不凝性气体则留在储气箱中。
具体地，当热媒水升温并且翻滚、沸腾时，不凝性气体逸出，随水蒸气运动。通常水蒸气在换热器管群处凝结，不凝性气体多数集中在这个位置。相对分压高的不凝性气体随部分水蒸气运动，通过排气管道到达储气箱，在储气箱内的水蒸气凝结成水，回流到锅炉本体中，不凝性气体则大部分留在储气箱中。此过程持续一段时间，使得储气箱内不凝性气体分压远高于锅炉本体的内部压力。
S104：关闭第一阀门K1，储气箱内温度下降，水蒸气凝结成水，留在第一阀门K1和第二阀门K2之间的抽气管道内。
具体地，当计时时间达到30~300秒（从打开阀门K1和K2后开始计时）；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低2-5℃时，再关闭第一阀门，阻断储气箱与锅炉本体之间的联系，此时，储气箱内温度下降，水蒸气凝结成水，留在第一阀门和第二阀门之间的抽气管道内。之所以检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低2-5℃时，再关闭第一阀门，是因为在此前，储气箱中不凝性气体含量较低，会逐渐增加；此时不凝性气体在储气箱中接近最高含量；此后，储气箱中不凝性气体含量基本停止增加，甚至可能扩散回流到锅炉中而下降。
S105：关闭第二阀门K2，将储气箱与S4中第一阀门K1和第二阀门K2之间的凝结水隔离。
具体地，当计时时间达到30~300秒（从关闭第一阀门K1后开始计时）；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低50℃以上并且整体温度低于60℃时（该温度表示储气箱内水蒸气基本凝结成为液体，并且达到温度和压力的平衡，若继续延长时间已经没有意义），再关闭第二阀门K2，将储气箱与S4中第一阀门和第二阀门之间的凝结水隔离。此时，储气箱中的不凝性气体具有较高的分压，而水蒸气分压因为储气箱内温度进一步降低，相对较低。
S106：打开第三阀门K3，将储气箱内的不凝性气体抽除。
具体地，关闭第二阀门K2就开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低70℃以上并且整体温度低于50℃时（此时储气箱内水蒸气凝结达到平衡，分压很低，对真空泵等不良影响已经可以接受），再打开第三阀门，接通真空泵，将储气箱内的不凝性气体抽除。
S107：重复步骤S1~S6，直至不凝性气体完全抽除。
具体地，当打开第三阀门K3后开始计时，时间达到30~300秒时，重复步骤S101~S106数次（通常为3-20次，但若锅炉非首次运行，重复2-5次；若首次抽真空或者有破真空的操作，则重复5-20次），不凝性气体可以抽除到不影响锅炉运行的程度，而水蒸气较少被抽出。并且，抽气过程在热媒水翻滚沸腾状态进行，效果好，速度快，不影响锅炉工作。
S108：关闭所有阀门，机组正常工作。
具体地，最终关闭所有阀门，机组正常工作；但如果因为产气或泄漏，导致真空度下降（或出力下降）时，则重复步骤S101~S106数次（通常为2-5次）。
综上所述，本发明一方面通过加入储气箱，并控制三个阀门的不同动作，能够将水蒸气与不凝性气体彻底分离，不会影响热媒水溶液浓度变化和水量减少等现象，也不会影响真空泵的使用寿命；而且能够降低水蒸气的压力；另一方面，通过根据时间或温度差值来控制阀门动作，能够使不凝性气体的溶解度大大降低，使不凝性气体快速抽除，抽气效果显著；再者，本发明在抽气过程中不会影响锅炉正常工作。
Claims (6)
1.一种真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，真空相变锅炉的排气***包括锅炉本体，所述锅炉本体上设有排气口；所述排气口经抽气管道连接储气箱，所述储气箱经排气管道连接抽气装置；所述抽气管道上设有第一阀门和第二阀门，所述排气管道上设有第三阀门；排气方法包括以下步骤：
S1：关闭第三阀门，打开第一阀门和第二阀门；
S2：锅炉本体处于正常运作状态；
S3：当热媒水升温并且沸腾时，不凝性气体逸出，分压高的不凝性气体随部分水蒸气运动，经抽气管道进入储气箱；在储气箱内的水蒸气凝结成水，回流到锅炉本体中，不凝性气体则留在储气箱中；
S4：从打开第一阀门、第二阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低2-5℃时，再关闭第一阀门，储气箱内温度下降，水蒸气凝结成水，留在第一阀门和第二阀门之间的抽气管道内；
S5：从关闭第一阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低50℃以上并且整体温度低于60℃时，再关闭第二阀门，将储气箱与S4中第一阀门和第二阀门之间的凝结水隔离；
S6：从关闭第二阀门开始计时，当计时时间达到30~300秒；或者检测到储气箱温度比锅炉本体内温度低70℃以上并且整体温度低于50℃时，再打开第三阀门，将储气箱内的不凝性气体抽除；
S7：重复步骤S1~S6，直至不凝性气体完全抽除；
S8：关闭所有阀门，机组正常工作。
2.根据权利要求1所述真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，S7中，当计时时间达到30~300秒时，重复步骤S1~S6，直至不凝性气体完全抽除。
3.根据权利要求1所述真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门连接控制***，所述控制***包括微处理器以及与微处理器连接的定时器或温度传感器；所述微处理器用于根据定时器的定时时间控制不同阀门的开闭；或者用于对储气箱内的温度与锅炉本体内的温度进行比较来控制不同阀门的开闭。
4.根据权利要求1或2所述真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，所述锅炉本体内设有换热器管群，所述抽气管道的一端直接伸入换热器管群位置处；或者抽气管道的一端连通抽气横管组，抽气横管组设于换热器管群位置处。
5.根据权利要求4所述真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，所述抽气横管组包含的管体数量≤20根。
6.根据权利要求5所述真空相变锅炉的排气方法，其特征在于，所述管体上设有孔。
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| CN211503262U (zh) * | 2020-01-17 | 2020-09-15 | 远大空调有限公司 | 一种真空相变锅炉排气*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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