无疏水阀不等压蒸汽加热技术

资料一注：压力均衡器结构原理不是很明白重庆多谱能源技术研究所电话：案例：重庆长江橡胶厂摩胎分厂供热系统改造陕西旬阳卷烟厂《高效蒸汽供热系统》（简称“该专利”）是本所在蒸汽供热领域获得的第一项发明专利，其系统构成突破了传统系统的构成模式，具有如下技术特征：1、系统完善闭合，不再使用疏水阀疏水，疏水阀的泄漏被全部挽回；2、用热设备疏水不畅的问题彻底消除，工艺加热处于最佳工作状态；3、蒸汽携带的潜热，除正常表面散热损失外全部向被加热介质释放；4、回收凝结水和显热不需要外施任何动力机械，全部有效回收利用；5、与系统改造配套的专用设备无易损件，可靠性高、不维修周期长。

显而易见，上述技术特征与现行使用疏水阀的系统比较，已独具优势，系统构成有了质的飞跃。

1994年3月，作为重庆市经委的示范项目，该专利第一次在重庆长江橡胶厂摩胎分厂应用，节汽率达到43.68％。

1995年该专利在重庆有机化工厂苯酚车间应用，由于该车间未装蒸汽流量计，不能给出节汽率指标，但重庆市能源监测站的检测结论为：“在运行工况下，该装置无蒸汽泄漏”。

即该车间系统漏汽率为零。

1997年2月该专利又在重庆中策轮胎有限公司内胎车间应用，节汽率也达40％（注：实际节汽率为41.37％），如再计入凝结水余热回收，总节能率超过50％（见典型案例3图表曲线说明）。

上面所述案例均为等压系统，其应用均取得了预期的效果。

但实际上，大多数企业的供热系统均为不等压系统，即各用热设备的用汽压力不完全相等。

例如卷烟厂项目，其烟机设备的用汽压力最低为0.15MPa，最高达到1.1MPa，其他还有若干不同压力等级的烟机设备，系统构成复杂。

如仍用该专利技术对其改造，不同用汽压力的烟机设备排出的凝结水会互相干扰，导致低用汽压力的烟机设备不能工作。

为解决这一问题，本所通过研究和实践探索，在《高效蒸汽供热系统》发明专利的系统构成基础上又提出了新的系统构成理念，即在《高效蒸汽供热系统》发明专利的系统构成基础上，新增加了专用设备“压力均衡器”，利用其具有的压力均衡功能，使各用热设备产生的凝结水的排放压力，在进入凝结水汇集管时达到基本相等的状态，即所谓的准均压状态，再实行集中疏水。

由此，不等压系统也达到了完善闭合运行的目的。

经过十余年在化工、烟草、覆铜板等行业的应用，均达到了预期的目的，实现了预期的发明构想。

为此，本所又以《无疏水阀不等压蒸汽供热系统》为题向国家知识产权局申请了发明专利，继续为企业节能降耗增效和低碳经济服务。

下图为《无疏水阀不等压蒸汽供热系统》（注：简称“新发明”）工作流程图：新发明是不等压蒸汽供热系统的一种新的系统构成形式。

压力均衡器为新增的专用设备。

定压装置和调节装置是《高效蒸汽供热系统》发明专利已经成功应用的技术。

根据图示，其工作流程如下：锅炉生产的蒸汽经分汽缸、输汽管网B送入各用热设备C，在其内完成热交换，所产生的凝结水通过压力均衡器D阻汽排水，并使不同压力等级的凝结水转换成为压力基本相等的准均压状态后进入定压装置F，由于定压装置F的定压作用，使之前共网的凝结水管道E 内压力略低于系统压力再进入调节装置G，由于压力均衡器D和调节装置G内的调节阀流通口径足够大，没有疏水阀节流降压的问题存在，因而凝结水能够凭借自身拥有的压力返回除氧器或软水箱H。

由此，新系统实现了真正意义上的闭合。

疏水阀已被取消，由此而造成的蒸汽泄漏已不复存在，新蒸汽不可能通过压力均衡器D、更不可能通过调节装置G泄漏入凝结水管道E。

从而消除了破坏系统闭合的各种因素。

新系统除自然散热损失外，蒸汽携带的潜热已全部得到有效利用。

凝结水和显热也全部回收。

这样的系统，其热效率已非常接近理想用能状态，已得到所有实施案例的证明。

系统新增专用设备简介压力均衡器该设备是专为不等压蒸汽供热系统设计的。

以卷烟厂烟机设备膨化塔使用的疏水阀和系统改造后使用的压力均衡器为例作比较，两者凝结水流通孔径之比为5∶25（mm）后者流通面积是前者（疏水阀）的25倍。

因此，使用压力均衡器后膨化塔内积水的可能性几乎为零，从而保证了膨化塔的工艺加热处于最佳工作状态。

疏水阀通径小，容易被杂物堵塞。

压力均衡器孔径大，被堵塞的可能性极小。

因而压力均衡器能够在相当长的时间内正常工作而勿需维修。

压力均衡器还具有自动节流降压适应系统压力关系，拥有让不同用汽压力设备顺利共网的功能，并能适应高背压工作条件的要求。

由于使用压力均衡器后消除了疏水阀存在的各种问题，从而为系统的完善闭合和集中疏水创造了条件。

根据用户要求，为了不影响生产，新增的压力均衡器只能与原疏水阀并联安装。

当调试投运完成后，疏水阀前后的阀门被关闭，可视为被旁路取消。

其后，拆除与否由企业自主决定。

压力均衡器与疏水阀的功能比较见下表。

定压装置顾名思义，可以起到为系统某个环节定压的作用。

以车间单元系统为例，定压装置处的压力应略低于车间系统内最低用热设备压力的压力值，以保证车间内所有用热设备的凝结水能够顺利流向定压装置而不会相互干扰。

定压装置处的压力由设计人员根据工艺参数要求设定。

调节装置该装置内设置有大口径精密调节阀，是杜绝新蒸汽泄漏的忠实守护神。

装置内部设计有感知水位元件，无凝结水时调节阀可靠关闭。

正常工作时，调节阀在水位感知元件的控制下，变成了一个大小可调的通道，凝结水凭借自身拥有的压力返回除氧器或软水箱，不再需要任何动力机械。

在系统完善闭合后，因疏水阀造成的泄漏全部被挽回，系统漏汽率为零。

由此，本发明通过新的系统构成形式，使不等压蒸汽供热系统也得到完善闭合，并同样具有了《高效蒸汽供热系统》发明专利具有的所有技术特征，再简要归纳如下：1）不使用疏水阀，彻底消除了疏水阀堵塞和蒸气泄漏2）设备积水问题彻底消除，实现了最佳工艺加热要求3）不使用电泵动力输送机械，凝结水及显热全部回收4）封闭式结构专用设备无易损件，保证≥三年不维修注：上述技术特征归纳后可作为验收条件写入合同。

蒸汽应用于工业生产，凝结水从人工排放到发明疏水阀自动疏水，再到“密闭式冷凝水回收装置”技术的应用，凝结了无数科技人员的心血，功不可没。

但是，随着科学技术的不断向前发展，今天的先进技术明天就有可能成为过去。

这是历史发展的必然规律。

《高效蒸汽供热系统》和《无疏水阀不等压蒸汽供热系统》两项发明专利正是遵循这一规律诞生的。

两项专利均不再使用疏水阀，解决了因疏水阀负面影响带来的一系列问题，使系统的漏汽率可以作到为零。

压力均衡器允许在任何背压下工作，由于其流通孔径足够大，没有如疏水阀节流降压的问题存在，因此，凝结水能够依凭自身拥有的压力返回除氧器或软水箱，因而系统不再需要电泵输送凝结水。

通过上述介绍，可以得出这样的结论，采用本发明专利改造传统供热系统，不仅大幅度减少了能源的消耗，也免除了因疏水阀和动力机械存在而带来的维修工作。

更重要的是，用热设备疏水不畅的问题彻底解决，使加热时间缩短，工艺加热处于最佳工作状态，这极有利于产品质量和产能的提高。

陕西生益华电科技有限公司是原电子工业部生产覆铜板的企业，生产线由日本引进。

由于设计的供热系统存在问题，其年产量一直徘徊在237万张水平上，多年未能解决，制约了企业的发展。

2005年该公司采用本所专利技术对其供热系统改造后，原24层大型热压机疏水不畅、积水和模具层间温差过大（有的高达8℃）的问题彻底消除，加热时间的缩短和系统免维修，增加了大量的有效生产时间，使该公司 2006年的年产量突破了原产能设计能力，从原年产量237万张一下跃升至337万张，增产约三分之一，因此而产生的经济效益远远超过了节能效益。

在这个问题上，一些使用了本所发明专利技术的企业体会深刻。

《高效蒸汽供热系统》和《无疏水阀不等压蒸汽供热系统》——面向二十一世纪的供热系统发明专利技术，值得企业关注。

资料二内容提要：本讲座向本网站读者介绍无疏水阀《高效蒸汽供热系统》发明专利。

该发明专利是一种系统构成理论严谨、完备、效能更高、不使用传统疏水阀的供热系统技术。

其蒸汽潜热利用率（除表面散热外）近百分之百；除接口、破口等泄漏点外，凝结水回收率为百分之百，且自动返回热源勿需外施动力，凝结水显热随同回收。

此外，专用装置没有动力机械、易损件和对大气的动密封组件，因此，可靠性很高，不维修周期很长。

根据查新报告、监测报告以及专家鉴定意见，本专利技术优于当前其他供热系统技术。

讲座题目第一讲前言第二讲供热系统现状第三讲全面认识、评价疏水阀第四讲供热系统技术流派简介第五讲提高供热系统效能的方向第六讲无疏水阀《高效蒸汽供热系统》基本原理第七讲《高效蒸汽供热系统》的局限性及其发展第八讲无疏水阀供热系统技术的的适用范围第九讲无疏水阀供热系统效能分析第十讲节能效益的规范计算方法结语参考文献第一讲前言《高效蒸汽供热系统》发明专利是我国供热系统技术领域中唯一获得国家发明专利授权的新型供热系统技术，也是首例优于发达国家技术水平的专利技术。

本专利使用热设备中蒸汽潜热的有效利用率（除表面散热外）近百分之百、蒸汽凝结水近全部回收，其显热随同回收。

可以预见，本专利技术在提高供热系统热能利用率方面将会起到一定推动作用。

众所周知，提高供热系统的热能利用率是非常困难的。

从1911年美国人阿姆斯特朗发明疏水阀应用于间接加热的供热系统，至今已近100年，但系统的构成还没有出现质的变化。

特别是现行的间接加热供热系统（简称“现行系统”）中的疏水阀，历来被看作是获得系统高效能极其重要、必不可少的部件，甚至称之为”节能阀”。

由于它在系统中的作用如此重要，以至于各发达国家都把研制、开发高可靠性、长寿命疏水阀作为提高系统效能的主要研究方向，至今仍然如此。

但是，疏水阀所带来的负面影响也早已引起人们的关注，如：由疏水阀自身阻汽排水功能所决定，系统中每台用热设备必须配用一只。

热负荷大的用热设备还可能需要并联多只疏水阀。

其用量必然很大；难于保证在线的每只疏水阀都不失效（严重漏汽或堵塞）；饱和状态下蒸汽凝结水通过疏水阀的流通孔时，要产生闪蒸汽，工作压力越高闪蒸量越大；泄漏的新蒸汽和凝结水闪蒸汽充斥凝结水管道，最终使系统难以闭合，严重时使系统成为事实上的开式系统，能源浪费严重。

……我国一些大型企业采用了发达国家的技术，系统走向闭合，但由于各种原因效果不尚理想。

而大多数供热系统仍处于实际上的半开式或开式的低效状态。

我们认为，我国供热系统的效能低于发达国家（系统不能或难以闭合）与疏水阀自身功能所带来的上述负面影响密切相关，企业对此体会尤深。

尽管上世纪70年代末，发达国家相继开发了以电、汽、气为动力源的各类高温凝结水回收装置（实为不同动力源的凝结水输送泵，如日本直呼为“输送机”）应用于供热系统，但都不能从根本上消除疏水阀的负面影响。

怎样才能解决疏水阀不利于系统闭合的问题？能否考虑不使用传统的疏水阀？逆向思维使我们找到了大幅度提高供热系统热能利用率新的研究方向，发明了《高效蒸汽供热系统》技术。