固体电储热湿蒸汽换热系统的制作方法

一种以10kv至110kv电压直接供电的固体电储热单元为热源，通过配置一组、两组或以上的热交换单元输出湿蒸汽，并设置有蒸汽干度冗余监控系统的一种固体电储热湿蒸汽换热系统。

背景技术：

1、目前油田注汽锅炉采用的大多数都是天然气锅炉，产生高温度和高压力的湿饱和蒸汽用于油井采油需要。随着国内国际的大环境变化，对环保压力的骤增和排碳指标的限制，各行各业都在寻求化石能源替代产品。如果将弃风电和弃光电等不能充分利用的清洁电能，经电网调度用10 kv～110kv电压等级的输、配电电源，向固体电蓄热炉供电，可以降低制取湿蒸汽的成本；高电压大功率固体电储热炉利用廉价的低谷电或弃风、弃光等电能作为能源，可以完全替代燃油、燃气锅炉为用户供热。本申请人以前发明的电蓄热蒸汽炉,一般都设置蒸汽输出汽包、饱和蒸汽换热器和预热蒸汽换热器换热结构，若给水含大量二氧化硅颗粒杂质就会沉淀在汽包内出现於堵现象，油田的给水正是含高盐度、高二氧化硅杂质水质的水源。电蓄热蒸汽炉在油田使用时，对排污有较严格的限制规定，所以带汽包的传统换热结构系统不适用油田供热；目前，油田使用的燃气注汽锅炉在保持湿蒸汽额定输出流量时，通过控制向锅炉输入的燃气流量，炉膛内的温度可以保持稳定，蒸汽干度测定不需要实时跟踪就能输出干度合格的蒸汽，因此燃气注汽锅炉主要以人工检测为主；而以固体电蓄热单元为热源时，固体储热体的输出风温，随放热时间延长输出的风温是降温过程，若同样保持湿蒸汽额定输出流量时，必须使用智控干度控制装置，实时监控输出蒸汽的干度变化，利用现有的成品在线蒸汽干度检测装置存在结构单一，可靠性耐久性差维护成本高的缺点。

技术实现思路

1、针对上述所存在的问题，本实用新型提供了一种以10kv至110kv电压直接供电的固体电储热单元为热源，通过配置一组、两组或以上的热交换单元输出湿蒸汽,并设置有蒸汽干度冗余监控系统的一种固体电储热湿蒸汽换热系统。

2、本实用新型所采用的技术方案如下：一种固体电储热湿蒸汽换热系统，它包括固体电储热单元、热交换单元、蒸汽干度冗余监控系统。固体电储热单元是由固体储能体、保温层、高压绝缘支柱、高温风区、低温风区、高压电接引电极和均匀布局在固体储能体阵列热风孔中的电热丝构成；所述热交换单元是由直流式蒸汽换热器、变频风机、上变频风机、回风管、上回风管、高温风通道、上高温风通道及管道连接构成；其特征在于：所述通过高温风通道、回风管、上回风管与固体电储热单元相连通的热交换单元，是由直流式蒸汽换热器、变频风机、上变频风机及连接通道所构成；直流式蒸汽换热器是由等长度的一根、两根或以上的换热管，经并行同程盘制成的管壳式换热结构；连接给水口的主给水管沿水流方向倾斜小于45度夹角会接各换热管首端；连接在换热管尾端的管板对接器与总蒸汽输出管连通；所述蒸汽干度冗余监控系统包括与总蒸汽输出管通过蒸汽采样管相连通的炉水电导率监控装置和与主给水管通过给水采样管相连通的给水电导率监控装置构成；炉水电导率监控装置内设置互为备份工作的炉水无极式电导率传感器和炉水电极式电导率传感器；给水电导率监控装置内设置互为备份工作的给水无极式电导率传感器和给水电极式电导率传感器；主给水管经主供水泵和主供水源连通，总蒸汽输出管连通至热用户。

3、本实用新型包括：管板对接器是由管板、缓冲直管段，同心变径段构成的耐压金属构件。

4、本实用新型包括：固体电储热单元可以与一组、两组或以上的热交换单元连接。

5、本实用新型包括：所述炉水电导率监控装置包括：蒸汽采样管其另一端依次与蒸汽取样阀、汽水分离器、冷却器、炉水取样流量器连接，该炉水取样流量器出口通过炉水管及电动阀a 和电动阀b 与炉水主采样器和炉水副采样器相连接；在炉水主采样器上分别设置有炉水无极式电导率传感器、溢流管a、排污管a、排污阀a构成的炉水电导率检测主传感器；上述炉水副采样器、以及炉水电极式电导率传感器、溢流管b、排污管b、排污阀b构成的炉水检测副传感器通过电动阀b接入炉水管。

6、炉水电导率监控装置是将汽水分离器、冷却器、炉水取样流量器及互为冗余备份的炉水电极式传感器和炉水无极式传感器组成的综合智能炉水电导率监测和控制装置。

7、本实用新型包括：所述给水电导率监控装置包括：给水采样管另一端与给水取样阀、给水取样流量器连接，通过电动阀c 和电动阀d分别与给水主采样器和给水副采样器相连，使由给水主采样器、以及给水无极式电导率传感器、溢流管c、排污管c、排污阀c构成的给水电导率检测主传感器与由给水副采样器、给水电极式电导率传感器、溢流管d、排污管d、排污阀d构成的给水电导率检测副传感器分别接入给水采样管。

8、给水电导率监控装置是将给水取样流量器及互为冗余备份的给水电极式传感器和给水无极式传感器组成的综合智能给水电导率监测和控制装置。

9、本实用新型具有以下优点效果：本实用新型提供的技术方案，可以克服传统带汽包的换热系统, 给水中的颗粒杂质在汽包内沉淀於堵汽包的现象，还可以克服因给水蒸发后, 在汽包内的残留水,各项离子指标浓度变大，必须设置固定排污结构的缺点。将主给水管和换热管中给水的流速设定在合理的区间(如:蒸汽压力在14mpa、蒸汽干度75%时,给水流速设置每秒2米～3米),使水质中的有害物质随蒸汽一起排出，保证设备内残留水中的有害物质浓度不累计，运行长久不易结垢。蒸汽干度冗余监控系统的设置实现了互为热备份的蒸汽干度的连续采集装置,能精准可靠地控制输出蒸汽的干度值达标。换热管尾端连接的管板对接器中设置的缓冲直管段和同心变径段,可以减少各换热管以每秒约20米速度流出的湿饱和蒸汽中夹带的二氧化硅固体颗粒对金属管壁的磨损。

技术特征：

1.一种固体电储热湿蒸汽换热系统，它包括有固体电储热单元、热交换单元、蒸汽干度冗余监控系统；固体电储热单元是由固体储能体、保温层、高压绝缘支柱、高温风区、低温风区、高压电接引电极和均匀布局在固体储能体阵列热风孔中的电热丝构成；热交换单元是由直流式蒸汽换热器、变频风机、上变频风机、回风管、上回风管、高温风通道、上高温风通道及管道连接构成；其特征在于：所述高温风通道、回风管、上回风管与固体电蓄热单元相连通的热交换单元，是由直流式蒸汽换热器、变频风机、上变频风机及连接通道所构成；直流式蒸汽换热器是由等长度的一根、两根或以上的换热管，经并行同程盘制成的管壳式换热结构；连接给水口的主给水管沿水流方向倾斜小于45度夹角会接各换热管首端；连接在换热管尾端的管板对接器与总蒸汽输出管连通；所述蒸汽干度冗余监控系统包括与总蒸汽输出管通过蒸汽采样管相连通的炉水电导率监控装置和与主给水管通过给水采样管相连通的给水电导率监控装置构成；炉水电导率监控装置内设置互为备份工作的炉水无极式电导率传感器和炉水电极式电导率传感器；给水电导率监控装置内设置互为备份工作的给水无极式电导率传感器和给水电极式电导率传感器；主给水管经主供水泵和主供水源连通，总蒸汽输出管连通至热用户。

2.根据权利要求1所述的固体电储热湿蒸汽换热系统，其特征在于：所述管板对接器是由管板、缓冲直管段、同心变径段构成的耐压金属构件。

3.根据权利要求1所述的固体电储热湿蒸汽换热系统，其特征在于：所述固体电储热单元与一组、两组或以上的热交换单元连接。

4.根据权利要求1所述的固体电储热湿蒸汽换热系统，其特征在于：所述炉水电导率监控装置包括：蒸汽采样管其另一端依次与蒸汽取样阀、汽水分离器、冷却器、炉水取样流量器连接，该炉水取样流量器出口通过炉水管及电动阀a 和电动阀b 与炉水主采样器和炉水副采样器相连接；在炉水主采样器上分别设置有炉水无极式电导率传感器、溢流管a、排污管a、排污阀a构成的炉水电导率检测主传感器；上述炉水副采样器、以及炉水电极式电导率传感器、溢流管b、排污管b、排污阀b构成的炉水检测副传感器通过电动阀b接入炉水管。

5.根据权利要求1所述的固体电储热湿蒸汽换热系统，其特征在于：所述给水电导率监控装置包括：给水采样管另一端与给水取样阀、给水取样流量器连接，通过电动阀c 和电动阀d分别与给水主采样器和给水副采样器相连，使由给水主采样器、以及给水无极式电导率传感器、溢流管c、排污管c、排污阀c构成的给水电导率检测主传感器与由给水副采样器、给水电极式电导率传感器、溢流管d、排污管d、排污阀d构成的给水电导率检测副传感器分别接入给水采样管。

技术总结一种固体电储热湿蒸汽换热系统，它包括固体电储热单元、热交换单元、蒸汽干度冗余监控系统。通过高温风通道、回风管、上回风管与固体电储热单元相连通的热交换单元，是由直流式蒸汽换热器、变频风机、上变频风机及连接通道构成；直流式蒸汽换热器是由等长度的一根、两根或以上的换热管，经并行同程盘制成的管壳式换热结构；连接给水口的主给水管沿水流方向倾斜小于45度夹角会接各换热管首端；连接在换热管尾端的管板对接器与总蒸汽输出管连通；蒸汽干度冗余监控系统由炉水电导率监控装置和给水电导率监控装置构成；蒸汽干度冗余监控系统的设置,实现了互为热备份的蒸汽干度连续采集系统,能精准可靠地控制输出蒸汽的干度。技术研发人员：朱建新,张帅,于通,赵士尧受保护的技术使用者：沈阳世杰电器有限公司技术研发日：20230119技术公布日：2024/1/13