一种用于减少管网热质损失的储汽装置、系统及储汽方法
【技术领域】
本发明属于热网综合利用领域，涉及一种用于减少管网热质损失的储汽装置、系统及储汽方法。
【背景技术】
随着大气污染防治工作的持续深入推进，燃煤清洁集中供热逐渐成为工业用汽、居民采暖的主要热源。工业供汽领域，工业供热系统属于以需调供方式，用汽用户分散分布、生产规律导致昼多夜少甚至夜晚停工等实际情况导致工业用热量并不是稳定不变的。热源侧和供汽管网的设计需满足用汽用户生产高峰需求，当夜晚用汽量降低时因流速大幅降低将引起蒸汽大量冷凝并外排；极端情况下夜晚用汽终止，白天用汽时需整体暖管，亦产生极大的工质和能量浪费。用汽量峰谷差引起供汽管网热质损失问题，目前未有解决方案。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种用于减少管网热质损失的储汽装置、系统及储汽方法。本发明可有效减小当前因峰谷差引起大量疏水损失，改善了供汽管网频繁疏放水和暖管带来的安全隐患，大幅提高供汽系统整体经济效益。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于减少管网热质损失的储汽装置，包括：
储水箱体，所述储水箱体的下部为储水区，上部为雾化换热区；储水区的底部开设低温除盐水补水入口和自循环水出口，上部开设供汽出口；
储水箱体上部的雾化换热区为立式圆柱状筒形结构，雾化换热区的侧面开设若干入口，其中半周为蒸汽入口，另一半周为除盐水入口；蒸汽入口与工业蒸汽环管相连通，除盐水入口与除盐水环管相连通。
本发明进一步的改进在于：
所述工业蒸汽环管的末端与除盐水环管的末端均设置有雾化喷嘴，这些雾化喷嘴在雾化换热区形成环状管网。
所述雾化喷嘴在圆周方向及高度方向均匀布置。
所述循环水出口上连接自循环管道泵，自循环管道泵的出口与除盐水环管的入口相连通。
一种分布式储汽系统，包括若干储汽单元，每个储汽单元连接在对应用户供热端入口的供汽母管上，所有用户并联在供汽母管上；所述储汽单元包括储汽装置，以及设置在用户供热端入口供汽母管上的第一阀门组；储汽装置的蒸汽入口连接在第一阀门组入口处的供汽母管上，供汽出口连接在第一阀门组出口处的供汽母管上；储汽装置供汽出口与供汽母管之间的管路上设置有减压阀。
上述储汽系统的进一步的改进在于：
所述储汽装置蒸汽入口与供汽母管之间的管路上设置有第二阀门组，储汽装置的除盐水入口处的管路上设置有第四阀门组。
一种储汽方法，包括以下步骤：
当夜晚用汽量下降时，热源侧及整个蒸汽管网供汽量仍按照设计范围下限进行供给运行，以维持整个供汽管网压损和温降处于最优范围内；开启每个储汽单元的第二阀门组，关闭第三阀门组、第四阀门组以及减压阀，供汽量除满足用户需求外，其余进入各个储汽单元的储汽装置，储汽装置进入储汽状态：工业供汽和储汽装置内部的除盐水不断接触换热，当储汽装置内部的除盐水温度达到压力对应的饱和温度时，认为储汽过程结束，工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储；
当白天用汽量增加时，关闭每个储汽单元的第二阀门组，开启第三阀门组、第四阀门组以及减压阀，储汽装置开启放汽状态，高压、高温的近饱和水汽化后作为工业蒸汽补充，进入供汽母管供给用户，随着上层高压、高温的近饱和水逐步汽化外排，低温除盐水通过第四阀门组进入各储汽装置；储汽装置上层不断汽化外排，下层不断注入等量低温除盐水，储汽装置内部始终处于满水状态，高温水和低温水始终处于分层状态，整个放汽过程中低温水自下而上推动高温水汽化外排，当高压、高温的近饱和水全部汽化外排，储汽装置内部全部充满低温除盐水，放汽过程结束。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在夜晚用汽低谷时，将满足用户需求之外的“多余”蒸汽以高温饱和水的形式储存，可维持蒸汽管网流速在设计范围内从而有效降低热质损失，白天用汽高峰时再减压汽化，补充至供汽管网供给用汽用户。应用条件为线状或网状分布的工业供汽管路系统，有效降低当前因昼夜用户端用汽量峰谷差引起的大量热质损失问题，改善了供汽管网频繁疏放水和暖管带来的安全隐患，大幅提高供汽系统整体经济效益。
【附图说明】
图1为本发明储汽装置的结构示意图；
图2为本发明储汽装置上部雾化换热区的俯视图；
图3为本发明分布式储汽系统的示意图。
其中：1-第一阀门组；2-第二阀门组；3-第三阀门组；4-第四阀门组；5-减压阀；6-储汽装置；7-工业蒸汽环管；8-除盐水环管；9-自循环管道泵。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一种用于减少管网热质损失的储汽装置，包括储水箱体，储水箱体的下部为储水区，上部为雾化换热区；储水区的底部开设低温除盐水补水入口和自循环水出口，上部开设饱和热水汽化出口；如图2所示，储水箱体上部的雾化换热区为立式圆柱状筒形结构，雾化换热区的侧面开设若干入口，其中半周为蒸汽入口，另一半周为除盐水入口；蒸汽入口与工业蒸汽环管7相连通，除盐水入口与除盐水环管8相连通。工业蒸汽环管7的末端与除盐水环管8的末端均设置有雾化喷嘴，这些雾化喷嘴在雾化换热区形成环状管网。雾化喷嘴在圆周方向及高度方向均匀布置。循环水出口上连接自循环管道泵9，自循环管道泵9的出口与除盐水环管8的入口相连通。
参见图3，本发明一种基于上述储汽装置的分布式储汽系统，包括若干储汽单元，每个储汽单元连接在对应用户供热端入口的供汽母管上，所有用户并联在供汽母管上；所述储汽单元包括储汽装置6，以及设置在用户供热端入口供汽母管上的第一阀门组1；储汽装置6的蒸汽入口连接在第一阀门组1入口处的供汽母管上，供汽出口连接在第一阀门组1出口处的供汽母管上；储汽装置6供汽出口与供汽母管之间的管路上设置有减压阀5。储汽装置6蒸汽入口与供汽母管之间的管路上设置有第二阀门组2，储汽装置6的除盐水入口处的管路上设置有第四阀门组4。
本发明还公开了一种基于上述分布式储汽系统的储汽方法，包括以下步骤：
当夜晚用汽量下降时，热源侧及整个蒸汽管网供汽量仍按照设计范围下限进行供给运行，以维持整个供汽管网压损和温降处于最优范围内；开启每个储汽单元的第二阀门组2，关闭第三阀门组3、第四阀门组4以及减压阀5，供汽量除满足用户需求外，其余进入各个储汽单元的储汽装置6，储汽装置6进入储汽状态：工业供汽和储汽装置6内部的除盐水不断接触换热，当储汽装置6内部的除盐水温度达到压力对应的饱和温度时，认为储汽过程结束，工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储；
当白天用汽量增加时，关闭每个储汽单元的第二阀门组2，开启第三阀门组3、第四阀门组4以及减压阀5，储汽装置6开启放汽状态，高压、高温的近饱和水汽化后作为工业蒸汽补充，进入供汽母管供给用户，随着上层高压、高温的近饱和水逐步汽化外排，低温除盐水通过第四阀门组4进入各储汽装置6。储汽装置6上层不断汽化外排，下层不断注入等量低温除盐水，储汽装置内部始终处于满水状态，高温水和低温水始终处于分层状态，整个放汽过程中低温水自下而上推动高温水汽化外排，当高压、高温的近饱和水全部汽化外排，储汽装置6内部全部充满低温除盐水，放汽过程结束。
本发明的结构原理：
储汽装置由雾化换热区、储水区、蒸汽输入管路、自循环系统、减压供汽系统、补水管路等组成。雾化换热区采用筒形结构，蒸汽和除盐水以环状管网形式各占半区，环状管网上均匀布置雾化喷嘴。储汽过程：蒸汽和除盐水以对向形式高速雾化接触换热，以水滴形式落入下方储水区。为提升混合加热效果，设置有自循环管路系统，储水区的下层水经管道循环泵加压后以雾化形式进入雾化换热区，依次反复加热，可实现工业蒸汽以高压、高温的近饱和状态水的形式储存。放汽过程：逐步开启减压阀，高压、高温的近饱和水略微减压即可实现汽化，汇入工业园区的蒸汽母管，供给用户。储汽装置开启放汽状态，随着上层高压、高温的近饱和水逐步汽化外排，低温除盐水进入各储汽装置。储汽装置上层不断汽化外排，下层不断注入等量低温除盐水，储汽装置内部始终处于满水状态，高温水和低温水始终处于分层状态，整个放汽过程中低温水自下而上推动高温水汽化外排，当高压、高温的近饱和水全部汽化外排，储汽装置内部全部充满低温除盐水，放汽过程结束。
本发明的分布式储汽装置宜根据布置点工业园区昼夜峰谷差的用汽负荷差值、持续时间进行选型设计，可维持整个储汽系统的安全可靠运行。
当夜晚工业园区用汽量大幅下降，热源侧及整个蒸汽管网供汽量仍按照设计范围下限进行供给运行，以维持整个供汽管网压损和温降处于最优范围内，工业供汽量除满足工业园区需求外，其余进入分布式储汽装置6，此时阀门组2开启，阀门组3和4关闭，减压阀5关闭，工业蒸汽以高压、高温的近饱和水形式存储。当白天工业园用汽量增加时，分布式储汽装置6开启放汽状态，阀门组2关闭，阀门组3和4开启，减压阀5开启，高压、高温的近饱和水汽化后作为工业蒸汽补充，进入供汽母管供给园区，低温除盐水通过阀门组4进入分布式储汽装置6，从下到上以分层形式逐步替换高压、高温的近饱和水。
分布式储汽装置根据整个管网的大型工业园区数量及位置进行统筹布局设置。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
