CN108800086B - 一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，属于节能环保领域。高压水罐经循环泵连接至引射器的入口，引射器的出口经加热器连接至温湿调节器的第一入口，温湿调节器的出口连接至用汽单元的入口，用汽单元的出口与缓冲罐的入口连通，缓冲罐的底部出口连接至高压水罐的上部入口A，缓冲罐的顶部出口连接至引射器的喉部入口；高压泵的入口端连接供水装置，高压泵出口第一支路连接加热器入口，高压泵出口第二支路连接温湿调节器的第二入口。将用汽单元外排高温高压水或者湿蒸汽升温升压转化为目标高温高压蒸汽，再次送回用汽单元入口，实现用汽单元外排流体的循环利用，节能环保效果明显，可广泛应用于节能环保领域。

Description

一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置

技术领域

本发明属于节能环保领域，涉及一种高压蒸汽发生装置，具体涉及一种能够实现高温高压水、湿蒸汽循环利用的节能型高压蒸汽发生装置。

背景技术

高温高压蒸汽作为一种高品质热源，已广泛用作各类换热设备的加热介质以及石油化工行业工艺介质。在换热领域，当高温高压蒸汽作为温度较高待加热工质的热源时，热源蒸汽将自身部分显热、部分乃至全部潜热传递给待加热介质后，自身温度略有下降或者不变，仍具有较高的温度值；高温高压热源蒸汽流经换热设备及输送管道时，克服各类沿程及局部阻力引发压力损失，自身压力将适当降低。故而，热源蒸汽流经此类换热设施后变为压力低于初始压力的高温高压水或者湿蒸汽。在稠油、超稠油开采领域，蒸汽热采已成为改善稠油采收率的有效手段。注入油藏的高温蒸汽，携带的热量对原油进行加热，原油粘性会急剧下降，流动性增强，从而提高油藏采收率。稠油热采井下工具及其工艺管柱是成功高效实施热采工艺的关键组件，其旨在实现对各油层之间的分隔以及注蒸汽流量的控制。高温高压蒸汽测试平台是研究、优化、开发热采井下工具及其工艺管柱的硬件基础。该平台进口介质为高温高压湿蒸汽、饱和蒸汽或过热蒸汽，出口介质为压力略有下降的湿蒸汽或者过热蒸汽。

高温高压蒸汽流经上述部分换热设施、研究平台后，自身压力下降、温度下降或者不变，所携带能量不足，不能再次返回换热设施、研究平台入口直接作为热源使用。现有传统工艺，通常采用开放式系统，制取新的高温高压蒸汽以满足换热设施及上述平台的需要，而直接将换热设施或者上述研究平台的出口高温高压水、湿蒸汽或过热蒸汽用循环冷却水冷却下来，从而浪费了大量的能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，该装置能够解决高温高压蒸汽用汽单元直接外排高温高压水、湿蒸汽造成极大能源浪费的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，包括高压水罐、循环泵、加热器、温湿调节器、用汽单元、高压泵、缓冲罐和引射器；

高压水罐的下部出口B经循环泵连接至引射器的入口，引射器的出口经加热器连接至温湿调节器的第一入口，温湿调节器的出口连接至用汽单元的入口，用汽单元的出口端与缓冲罐的入口连通，缓冲罐的底部出口连接至高压水罐的上部入口A，缓冲罐的顶部出口经控制阀V5连接至引射器的喉部入口；

高压泵的入口端连接供水装置，高压泵出口端的第一支路通过控制阀V3连接加热器入口，高压泵出口端的第二支路通过控制阀V4连接温湿调节器的第二入口。

优选地，所述供水装置为除盐水箱，除盐水箱的出口与高压泵的入口相连，高压泵出口端的第三支路经控制阀V2接回除盐水箱。

优选地，在用汽单元的进、出口管路间设有分支旁路，在该分支旁路上设有控制阀V1。

优选地，在高压水罐顶部设置有排气管及排气减压降温组件。

优选地，还包括与高压水罐分别相连的冷凝器和冷却器，且冷凝器和冷却器共用一套冷却介质进、出管路。

进一步优选地，高压水罐的底部出口C通过排水背压阀与冷却器相连。

进一步优选地，冷凝器设置在缓冲罐的底部出口与高压水罐上部入口A之间。

优选地，在温湿调节器的出口与用汽单元入口连接的管路上设有蒸汽干度仪、温度计和第一压力表。

优选地，高压水罐上设有第二压力表。

优选地，缓冲罐上还设有液位计。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，将用汽单元外排高温高压水或者湿蒸汽引入缓冲罐，在缓冲罐内形成汽液两相分布态，即上部为饱和蒸汽、下部为高压水，或者在缓冲罐内形成高温高压水单相流体；高压水由缓冲罐底部流出，继而在循环泵的作用下完成升压过程，并作为引射流体进入引射器，缓冲罐的顶部出口经第五控制阀接至引射器的喉部入口，使得来自循环泵的引射流体将压力较低的高焓值饱和蒸汽或者高压水由缓冲罐顶部引射过来，二者混合形成目标压力值的高压流体，在控制阀及循环泵共同调节下，维持引射器出口工质压力，使其符合预设高温高压蒸汽压力，再借助于加热器适当补热；同时，当加热器出口蒸汽温度、干度不符合目标要求时，由于温湿调节器第二入口与高压泵相连，通过高压泵能够控制合适的喷水量，以保证温湿调节器出口流体达到目标流体的温度和干度；本装置将用汽单元外排高温高压水或者湿蒸汽直接转变提升至用汽单元入口目标高温高压蒸汽，实现了用汽单元外排高温高压水或者湿蒸汽储能的充分回收利用，节能效果明显。

进一步，通过在在缓冲罐的出口与高压水罐的入口之间设置冷凝器，缓冲罐底部流出的高压水经冷凝器适当冷却形成一定的过冷度，避免了高压水在高压水罐内发生汽化。此外，通过在高压水罐的底部出口连接冷却器，通过排水背压阀调节高压水罐的压力，同时将高压水罐排出的高压水降温排放。冷凝器和冷却器共用一套冷却工质进出水设备，充分合理利用资源。其中，冷却介质，不限于冷却水、冷却油。

进一步，通过顶部的排气减压降温组件将高压水罐中的不凝结气体排出。

进一步，通过在管路上设置温度计、压力表及蒸汽干度仪，及时监测流体的温度、压力及干度，就可以及时通过控制各个控制阀来调节流体的相关参数，使其满足工艺要求。

进一步，通过在缓冲罐上安装液位计，能够及时监控罐中液位的高度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

其中，1为高压水罐；2为循环泵；3为加热器；4为温湿调节器；5为用汽单元；6为冷凝器；7为除盐水箱；8为高压泵；9为冷却器；10为排水背压阀；11为排气减压降温组件；12为缓冲罐；13为液位计；14为引射器；X1为蒸汽干度仪；T1为温度计；P1为第一压力表；P2为第二压力表。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明公开的循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，包括高压水罐1、循环泵2、加热器3、温湿调节器4、用汽单元5、高压泵8、缓冲罐12和引射器14；高压水罐1的下部出口B经循环泵2连接至引射器14的入口，引射器14的出口经加热器3连接至温湿调节器4的第一入口，温湿调节器4的出口连接至用汽单元5的入口，用汽单元5的出口端与缓冲罐12的入口连通，缓冲罐12的底部出口连接至高压水罐1的上部入口A，缓冲罐12的顶部出口经控制阀V5连接至引射器14的喉部入口；高压泵8的入口端连接供水装置，高压泵8出口端的第一支路通过控制阀V3连接加热器3入口，高压泵8出口端的第二支路通过控制阀V4连接温湿调节器4的第二入口。

所述供水装置为除盐水箱7，除盐水箱7的出口与高压泵8的入口相连，高压泵8出口端的第三支路经控制阀V2接回除盐水箱7。在用汽单元5的进、出口管路间设有分支旁路，在该分支旁路上设有控制阀V1。

优选地，在高压水罐1顶部设置有排气管及排气减压降温组件11。

还包括与高压水罐1分别相连的冷凝器6和冷却器9，且冷凝器6和冷却器9共用一套冷却介质进、出管路。冷凝器6设置在缓冲罐12的底部出口与高压水罐1上部入口A之间。高压水罐1的底部出口C通过排水背压阀10与冷却器9相连。

优选地，温湿调节器4的出口与用汽单元5入口连接的管路上设有蒸汽干度仪X1、温度计T1和第一压力表P1；高压水罐1上设有第二压力表P2。缓冲罐12上还设有液位计13。

本发明公开的循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，工作时：

在高压泵8泵送作用下，除盐水由除盐水箱7流出，经高压泵8和控制阀V3进入加热器3加热，使低温低压的除盐水变为高温高压流体，高温高压流体接着流经温湿调节器4进入用汽单元5，与用汽单元5进行换热，换热后高温高压流体自身温度和压力会有所下降，换热后的流体经缓冲罐12进入冷凝器6，经冷凝器6适当冷却形成一定的过冷度，避免其在高压水罐1内汽化。

冷凝后的液体经高压水罐1上部入口A进入高压水罐1，随着时间推移，高压水罐1内液位升高，其内不凝结气体由高压水罐1顶部经排气减压降温组件11排出，高压水罐1充满水后，停止其顶部排气。开启并调节排水背压阀10，防止高压水罐1中的压力骤增，使高压水罐1内压力逐步上升至压力表P2预设压力值。同时需要关闭控制阀V3，停止高压泵8向加热器3入口处充水。少量除盐水由除盐水箱7流出，经高压泵8和控制阀V2后返回除盐水箱7，是为了维持高压泵8出口压力略高于第二压力表P2预设压力值。

启动循环泵2和加热器3，高压水罐1中的高压水经循环泵2升压至略高于第一压力表P1的目标高温高压蒸汽压力后，进入引射器14作为引射流体，引射流体将压力较低的高焓值饱和蒸汽或者高压水由缓冲罐12顶部引射过来，并在引射器14内完成两股流体的混合，引射器14出口工质压力，在控制阀V5及循环泵2共同调节下维持至目标高温高压蒸汽压力。接着，引射器14出口流体在加热器3内吸热升温至符合目标温度和干度的高温高压蒸汽，由温湿调节器4第一入口进入温湿调节器4中。当加热器3出口流体的蒸汽温度或干度过高时，启动控制阀V4，除盐水可由高压泵8出口第二支路流经控制阀V4进入温湿调节器4第二入口，以保证温湿调节器4出口流体达到目标温度及干度的高温高压蒸汽。目标高温高压蒸汽流经用汽单元5换热后压力降低至能够满足高压水罐1的入口压力，之后换热后的蒸汽先进入缓冲罐12。若目标高温高压蒸汽与用汽单元5换热后外排流体为高温高压流体，则缓冲罐12内充满高压水；若外排流体是高温湿蒸汽时，则缓冲罐12内形成上部饱和蒸汽、下部液相高压水的两相分布。缓冲罐12内的高压水由底部出口流出，进入冷凝器6，形成一定的过冷度，具有一定过冷度的高压水由冷凝器6出口进入高压水罐1，经循环泵2流入引射器14，再经加热器3和温湿调节器4进入用汽单元5，以此重复循环。

同时缓冲罐12内的高压水或者上部饱和蒸汽在来自循环泵2出口高压流体的引射作用下被引射入引射器14。在控制阀V5及循环泵2共同调节下，维持引射器14出口工质压力，使其符合目标高温高压蒸汽压力。

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。

Claims (10)

1.一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，包括高压水罐(1)、循环泵(2)、加热器(3)、温湿调节器(4)、用汽单元(5)、高压泵(8)、缓冲罐(12)和引射器(14)；

高压水罐(1)的下部出口B经循环泵(2)连接至引射器(14)的入口，引射器(14)的出口经加热器(3)连接至温湿调节器(4)的第一入口，温湿调节器(4)的出口连接至用汽单元(5)的入口，用汽单元(5)的出口端与缓冲罐(12)的入口连通，缓冲罐(12)的底部出口连接至高压水罐(1)的上部入口A，缓冲罐(12)的顶部出口经控制阀V5连接至引射器(14)的喉部入口；

高压泵(8)的入口端连接供水装置，高压泵(8)出口端的第一支路通过控制阀V3连接加热器(3)入口，高压泵(8)出口端的第二支路通过控制阀V4连接温湿调节器(4)的第二入口。

2.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，所述供水装置为除盐水箱(7)，除盐水箱(7)的出口与高压泵(8)的入口相连，高压泵(8)出口端的第三支路经控制阀V2接回除盐水箱(7)。

3.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，在用汽单元(5)的进、出口管路间设有分支旁路，在该分支旁路上设有控制阀V1。

4.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，在高压水罐(1)顶部设置有排气管及排气减压降温组件(11)。

5.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，还包括与高压水罐(1)分别相连的冷凝器(6)和冷却器(9)，且冷凝器(6)和冷却器(9)共用一套冷却介质进、出管路。

6.根据权利要求5所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，高压水罐(1)的底部出口C通过排水背压阀(10)与冷却器(9)相连。

7.根据权利要求5所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，冷凝器(6)设置在缓冲罐(12)的底部出口与高压水罐(1)上部入口A之间。

8.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，在温湿调节器(4)的出口与用汽单元(5)入口连接的管路上设有蒸汽干度仪(X1)、温度计(T1)和第一压力表(P1)。

9.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，高压水罐(1)上设有第二压力表(P2)。

10.根据权利要求1所述的一种循环运行的节能型高压蒸汽发生装置，其特征在于，缓冲罐(12)上还设有液位计(13)。