过热蒸汽温差分级供热工艺及其设备

摘要

一种印染工业过热蒸汽温差分级供热工艺及其设备，由蒸汽锅炉、过热器及减温减压器或背压式汽轮发电机组送出的过热蒸汽进入汽/气换热器管程换热以后再送入用汽热机台使用，换热器壳程产生的热风在电热室、循环风机与烘室构成的热风循环闭路系统中用于热风加热工艺。本发明节电节能、无污染、投资少、操作维修方便，同时控温质量较高。可取代印染工业160℃以上加热工艺中原有的煤气、电加热、热油炉及燃煤风炉。

说明书

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本发明涉及印染工业中一种供热工艺及其设备，特别是对过热蒸气施行温差分级供热的工艺与相应的设备。

在印染行业中，加热工艺按温度划分一般可分为三个层次：100℃以下;100～160℃;160～220℃。160℃以下加热工艺的热源普遍为蒸汽，利用蒸汽的潜热采用直接或间接加热方式。蒸汽使用流量大，负荷稳，压力低。一条印染生产线，蒸汽负荷一般为6～12t/h。压力为0.3Kpa以下。蒸汽来源多数工厂为自备低压或次中压蒸汽锅炉，产出蒸汽通过减温减压或背压发电后，供印染生产工艺使用。160℃以上加热工艺，一般有热辐射和热风对流两种方式，依各个工艺环节的工艺要求而定。对采用热风对流加热方式的工艺，如热定型、焙烘、高温拉幅等，目前采用的热源有四种：煤气、电热、热油炉、热风炉。这四种热源都存在各自的不足之处，如下所述：

1、煤气：城市煤气供应紧张，气源难以保障;自制水煤气由于一次性投资大，生产工艺复杂，需占用较大的场地，有相当严格的安全要求，故一般印染企业难以采用。

2、电加热：电加热清洁、无污染，控制简易。但由于电力供应严重不足，电费不断上涨，电力供应限荷、限量，使许多采用电加热方式的机台难以连续运行。在供热质量上，电加热存在着供热温度波动幅度较大，电器设备动作频繁，供热质量不高的缺陷。从合理用能的角度考虑，电是一种高品位能源，用于加热，造成能源的品质浪费。

3、热油炉：热油炉是以煤、油等为燃料，以导热油为热载体的供热设备。采用这种方式供热，需要专门的加热炉工房，配备一套油泵、贮槽等设备，需要专人操作，开炉升温时较长，操作有一定要求。导热油使用含有一定毒性，要可靠地防止泄漏。燃烧煤、油等对环境有一定污染。在经济上一次性投资较大，一般在30万元左右。全套系统维修工作量较大，运行费用也较大。

4、燃煤热风炉：使用燃煤热风炉供热，需要有专门的工房，热风炉与用热设备之间要有较大截面的供风与回风管道，要有人专门操作，在温度调节上波动较大，控制较困难。在对温度要求较高的供热工艺上应用较为困难，热风炉燃烧排烟，造成对环境新的污染。在经济上，一次性投资较大，维修费用较高。

针对以上各种加热热源存在的不足之处，本发明提出以过热蒸汽为加热热源，采用特定的工艺流程及相应的控制、调节方式与设备，以更加合理、更加有效、更加经济的供热方式，替代原采用电加热为热源的供热设备，达到了节电、省能，提高供热质量，降低供热成本，简化供热设备操作的目的。

本发明方案如下：与传统工艺相同的蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽经过热器过热为过热蒸汽，经背压式汽轮发电机组或减温减压器进行减温减压，在送至印染生产工艺之前，先进行汽/气换热，利用蒸汽的高温产生热空气，换热后的蒸汽再送至印染机台使用。换热产生的热空气进入热风流程，在用热设备内形成闭路循环;经电加热后送至烘室用于加热工艺，然后再返回换热器。换热后排出的蒸汽如仍有足够温度，还可设置第二级甚至多级换热与热风流程，进一步利用其温差。一般只要有30°-50°的温差即可设置一级。最后排出的蒸汽，用于160°以下的用汽加热印染工艺。减温减压后的蒸汽除进入上述主流程之外，如有余量，亦可设一旁路直接进入用汽工艺。

上述工艺的相应设备中，蒸汽锅炉、过热器、减温减压器、背压式汽轮发电机组及它们之间送气管道与阀门的设置与传统工艺相同。减温减压器与背压式汽轮发电机组两种减温减压装置可以只设其中之一，亦可同时设置。减温减压装置后的主送汽管道经阀门通到用以转换热风的汽/气换热器管程，换热后经由排气阀送出至印染机台。汽/气换热器壳程内的循环回风进入电加热室，由循环风机送至烘室用于工艺，然后返回汽/气换热器形成闭路循环。以上循环回路一般均安装在用热机台本体中。在换热流程之前，设置旁通阀门及管道，直通换热器的排汽口，以旁路释放多余的过热蒸汽。当需要设置两级及两级以上的换热及热风流程时，下一级换热器的进汽管与前一级换热器排气管相连。换热器可以是市售汽/气换热器，也可根据本工艺温差小、需防尘与风阻要小等特点设计专用换热器。

在印染行业采用“过热蒸汽温差分级供热工艺”技术，与其它供热方式相比，具有以下明显的特点。

1、节电。采用该技术，可以直接替代原电加热、煤气、热油炉、热风炉等方式供热，可以节约75%～98%的电力。

2、省能。一台耗热8.5×10⁴千焦/时的热设备，采用该技术，每年可节约标煤300吨左右。

3、无污染。

4、投资少。投资只有热油炉或热风炉的1/3左右。用此方式替代电加热，一年即可收回投资。

5、体积小。该技术所需的设备，一般可以安装在原机台本体，无需占用新的空间。

6、操作方便，运行、维修费用低。

7、控温质量高。采用该系统，温度波动可控制在±1.5℃范围内。

8、易于采用。所需新增设备为通用设备，便于设计制造。

现结合附图与实施例作进一步说明。

图1为本发明工艺流程图;

图2为汽/气换热器结构示意图。

参照图1，在该供热工艺中，由蒸汽锅炉（1）产生饱和蒸汽，经过热器（2）过热为过热蒸汽，经背压式汽轮发电机组（3）（4）或减温减压器（5），由主供汽管（6）送出至加热机台（7），用以转换热风的汽/气换热器（8）一般安装在用热机台（7）本体中，当汽/气换热器（8）工作时，蒸汽旁通阀（9）关闭，过热蒸汽经供汽阀（10）进入汽/气换热器（8）管程，经换热后由排汽阀（11）送出至印染机台供汽管道（12），供其它各用汽热设备使用。热风流程（13）在用热设备（7）内形成闭路循环。循环回风经汽/气换热器（8）壳程换热升温，经电加热室（14），由循环风机（15）送至烘室（16）用于工艺。（17）为混浊空气排风口，（18）为新鲜空气自然补充口，补充口的新鲜空气与排风室平衡，保持循环热风的洁净度。（19）为循环风体内分流调节阀，用以调节热风温度。

该工艺的控制系统应用分程控制原理，采用“蒸汽分流供热，电热微调补充，热风短路调节”，以工艺温度为主控制参数的闭路控制循环系统。

该工艺所需设备除图1所示内容以外，汽/气换热器应考虑印染工业热风中含尘量较大，汽/气换热时温差较小，同时又要求换热器风阻较小，因此采用列管式换热器，同时其列管的外壁应抛光以减少尘积。例如LGR型汽/气热交换器，结构如图2所示，其中（21）为进汽管;（22）为排汽管;（23）为换热器前管箱;（24）为前管板;（25）为疏水口;（26）为换热管;（27）为后管板;（28）为后管箱;（29）为排空口;（30）为挡风板。

该工艺目前已在中国人民解放军第三五零三厂印染车间热定型机上使用。换热器进口蒸汽温度为240～250℃，出口蒸汽温度为205℃左右，定型工艺温度为199±1℃。机台耗电由原来的240千瓦/时降至60～0千瓦/时，节电率为75～100%。