一种混合式蒸汽发生系统和流量分配方法
阅读说明：本技术 一种混合式蒸汽发生系统和流量分配方法 (Hybrid steam generation system and flow distribution method ) 是由 张建元 许朋江 居文平 常东锋 吕凯 王妍 邓佳 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混合式蒸汽发生系统和流量分配方法,该系统由混合器一、混合器二、分流板、液位监测装置、用户、温度测点、压力测点和流量测点组成；本发明还公开了混合后蒸汽的流量分配方法；本发明提出了一种具备工程可操作性的混合式蒸发换热系统以及对应的流量分配控制方法,通过对间接信号的测量和转化,完成混合后蒸汽流量的准确分配,混合式蒸发器可节省大量的金属材料,在联合循环中具有广阔的应用前景。(The invention discloses a mixed steam generation system and a flow distribution method, wherein the system consists of a mixer I, a mixer II, a flow distribution plate, a liquid level monitoring device, a user, a temperature measuring point, a pressure measuring point and a flow measuring point; the invention also discloses a flow distribution method of the mixed steam; the invention provides a hybrid evaporation heat exchange system with engineering operability and a corresponding flow distribution control method, which can be used for accurately distributing the flow of mixed steam by measuring and converting indirect signals, and the hybrid evaporator can save a large amount of metal materials and has wide application prospect in combined circulation.)
技术领域
本发明属于蒸发换热技术领域，具体涉及一种混合式蒸汽发生系统和流量分配方法，适用于含有混合式换热器的热力系统的设计，能够显著降低换热器成本并实现混合后流量的准确分配。
背景技术
换热器是热工基础设备，在化工、动力及其它许多工业生产中具有重要地位，蒸发器是其中重要的一种，它将高温流体的热量传递给低温流体，最终使低温流体蒸发完成相变形成蒸汽。混合式蒸汽发生器是一种特殊的蒸发器，两股不同相态的同一种工质在发生器中混合换热后最终形成状态参数相同的蒸汽，两种相态一般是汽态和液态且压力基本相等，汽态工质处于过热状态，两股工质混合后经过传热传质过程，汽态工质将热量直接传递给液态工质导致其发生相变。混合式蒸汽发生器的优点是大幅度降低了换热器用的金属材料量，因为一般换热器都是间壁式换热器，两股换热流体互不接触，为执行传热过程必须利用金属材料形成传热壁面，液体蒸发必须克服大量潜热，所以一般蒸发器面积都会非常大，消耗的金属材料量也很大。混合式蒸汽发生器能用于复合循环发电系统，以提高整体循环的发电效率，因为蒸汽很容易被压缩所以流量无法较为准确的测量，所以大规模应用混合式蒸汽发生器必须解决两股流体混合换热后的流量分配问题，否则较大的流量偏差会直接影响系统整体的稳定性和经济性。
发明内容
为解决混合式蒸发器的流量配比问题，本发明提出一种混合式蒸汽发生系统和流量分配方法，通过对间接信号的测量和转化，完成混合后蒸汽流量的分配，使得分离的两股蒸汽的质量流量分别与混合前液态工质和汽态工质的质量流量相等。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种混合式蒸汽发生系统，由液态温度测点1、液态压力测点2、液态流量测点一3、第一阀门4、液态流量测点二5、混合器一6、混合器二7、分流板8、用户一9、汽态温度测点10、汽态压力测点11、第二阀门12、第三阀门13、液位监测装置14、用户二15、第四阀门16、混合汽温度测点一17、混合汽压力测点一18、混合汽温度测点二19和混合汽压力测点二20组成；
所述用户一9出口工质相态为液态，液态工质分为两路，一路通过第一阀门4与混合器一6液态入口连接，另一路通过第四阀门16与混合器二7液态入口连接；用户二15出口工质相态为汽态，汽态工质分为两路，一路通过第二阀门12与混合器二7汽态入口连接，另一路通过第三阀门13与混合器一6汽态入口连接；混合器一6和混合器二7内上部接近液态入口位置设有分流板8，混合器一6和混合器二7内下部设有液位监测装置14，混合器一6蒸汽出口与用户一9入口连接，混合器二7蒸汽出口与用户二15入口连接；液态温度测点1、液态压力测点2和液态流量测点一3布置在用户一9出口总管路上，液态流量测点二5布置在第一阀门4与混合器一6之间，汽态温度测点10和汽态压力测点11布置在用户二15出口总管路上，混合汽温度测点一17和混合汽压力测点一18布置在混合器一6出口蒸汽管路上，混合汽温度测点二19和混合汽压力测点二20布置在混合器二7出口蒸汽管路上。
所述温度、压力和流量测点获取的数据用于计算通往混合器一6和混合器二7的质量流量比例。
所述液位监测装置14用于间接反映混合器一6和混合器二7内的热交换状态。
该系统将混合式蒸发器分为两部分，通过对间接信号的测量和处理实现混合后蒸汽流量的控制分配，使得分离的两股蒸汽的质量流量分别与混合前的液态工质和汽态工质的质量流量相等。
所述的一种混合式蒸汽发生系统按照以下方法进行：
用户一9出口液体工质分为两部分，一部分通过第一阀门4的控制进入混合器一6，另一部分通过第四阀门16的控制进入混合器二7；同时，用户二15出口汽态工质也分为两部分，一部分通过第三阀门13的控制进入混合器一6，另一部分通过第二阀门12的控制进入混合器二7；在混合器一6中液态工质与汽态工质混合换热后变为蒸汽，蒸汽随后全部进入用户一9，混合器二7中液态工质与汽态工质混合换热后变为蒸汽，蒸汽随后全部进入用户二15；分流板8用于强化液体工质和汽态工质的之间换热，第二阀门12和第三阀门13的阀门开度根据液位监测装置14的示数进行调整。
为实现用户一9的进口汽态工质和出口液态工质的质量流量相等，以及用户二15的进口汽态工质和出口液态工质的质量流量相等，系统运行还需使用以下流量分配方法：
液态温度测点1、液态压力测点2、液态流量测点一3、液态流量测点二5、汽态温度测点10、汽态压力测点11、混合汽温度测点一17、混合汽压力测点一18、混合汽温度测点二19和混合汽压力测点二20测得的数据分别用tL、pL、mL、mL,1、tV、pV、t1、p1、t2和p2表示，用户二15出口汽态工质的质量流量未知并用mV表示，工质的热力学比焓使用函数h(t,p)表示，系统运行过程中须保持t1和t2相等、p1和p2相等，液位监测装置14监测到的液位高度稳定，则通往混合器一6的工质流量比例为，
h(tL,pL)·mL+h(tV,pV)·mV＝(mL+mV)·h(t1,p1)
用户一9出口设有液态流量测点一3，第一阀门4与混合器一6之间设有液态流量测点二5，通过流量监测以及调整第一阀门4和第四阀门16的开度，保证mL,1与mL的比值符合上述计算式，就能实现用户一9和用户二15进出口质量流量相等。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明混合式蒸汽发生系统和流量分配方法，提出了一种具备工程可操作性的混合式蒸发换热系统以及对应的流量分配控制方法，通过对间接信号的测量和转化，完成混合后蒸汽流量的准确分配，混合式蒸发器可节省大量的金属材料，在联合循环中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图中：1-液态温度测点 2-液态压力测点 3-液态流量测点一 4-第一阀门 5-液态流量测点二 6-混合器一 7-混合器二 8-分流板 9-用户一 10-汽态温度测点 11-汽态压力测点 12-第二阀门 13-第三阀门 14-液位监测装置 15-用户二 16-第四阀门 混合汽温度测点一17 混合汽压力测点一18 混合汽温度测点二19 混合汽压力测点二20。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种混合式蒸汽发生系统，由液态温度测点1、液态压力测点2、液态流量测点一3、第一阀门4、液态流量测点二5、混合器一6、混合器二7、分流板8、用户一9、汽态温度测点10、汽态压力测点11、第二阀门12、第三阀门13、液位监测装置14、用户二15、第四阀门16、混合汽温度测点一17、混合汽压力测点一18、混合汽温度测点二19和混合汽压力测点二20组成。
所述用户一9出口工质相态为液态，液态工质分为两路，一路通过第一阀门4与混合器一6液态入口连接，另一路通过第四阀门16与混合器二7液态入口连接；用户二15出口工质相态为汽态，汽态工质分为两路，一路通过第二阀门12与混合器二7汽态入口连接，另一路通过第三阀门13与混合器一6汽态入口连接；混合器一6和混合器二7内上部接近液态入口位置设有分流板8，混合器一6和混合器二7内下部设有液位监测装置14，混合器一6蒸汽出口与用户一9入口连接，混合器二7蒸汽出口与用户二15入口连接；液态温度测点1、液态压力测点2和液态流量测点一3布置在用户一9出口总管路上，液态流量测点二5布置在第一阀门4与混合器一6之间，汽态温度测点10和汽态压力测点11布置在用户二15出口总管路上，混合汽温度测点一17和混合汽压力测点一18布置在混合器一6出口蒸汽管路上，混合汽温度测点二19和混合汽压力测点二20布置在混合器二7出口蒸汽管路上。
所述的一种混合式蒸汽发生系统按照以下方法进行流量分配：
用户一9出口液体工质分为两部分，一部分通过第一阀门4的控制进入混合器一6，另一部分通过第四阀门16的控制进入混合器二7；同时，用户二15出口汽态工质也分为两部分，一部分通过第三阀门13的控制进入混合器一6，另一部分通过第二阀门12的控制进入混合器二7；在混合器一6中液态工质与汽态工质混合换热后变为蒸汽，蒸汽随后全部进入用户一9，混合器二7中液态工质与汽态工质混合换热后变为蒸汽，蒸汽随后全部进入用户二15；分流板8用于强化液体工质和汽态工质的之间换热，第二阀门12和第三阀门13的阀门开度根据液位监测装置14的示数进行调整。
用户一9表示工质从混合器一6出口处蒸汽状态转变为液态所经历的热力过程，用户二15表示工质从混合器二7出口处蒸汽状态转变为另一蒸汽状态所经历的热力过程，用户一9和用户二15的进出口质量流量只有处于平衡状态时才能维持整个系统的稳定性，这也是混合式蒸汽发生器的设计难点。虽然蒸汽流量不容易准确测量，但是根据目前的仪表水平，液体工质的流量是能够比较准确测量的，本发明将对蒸汽流量的测量转化为对温度、压力和液体工质流量的测量，并利用热量平衡原理准确的控制回到用户一9和用户二15的工质流量。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种双回路循环冷却装置