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一种高温换热系统的制作方法

2022-02-21 15:51:46 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及高温热能设备技术领域,尤其涉及一种高温换热系统。


背景技术:

2.在机械、钢铁、化工、石油天然气等工业领域,可以将高温热能设备产生的热量换热给其他流体,已对外提供热能。通常,高温热能设备可以使用燃气蒸汽锅炉、燃气热水锅炉、燃油蒸汽锅炉、余热锅炉等热能设备,这些热能设备通过消耗燃料产生热能。
3.然而,在实际应用中,上述热能设备在燃烧燃料产生热能的过程,通常无法吸收系统外的热量,导致消耗的燃料较多,运行成本较高。


技术实现要素:

4.本实用新型实施例提供一种高温换热系统,用于解决目前的高温换热系统的燃料消耗较多,运行成本较高的问题。
5.为解决上述技术问题,本实用新型实施例是这样实现的:
6.第一方面,提出一种高温换热系统,包括换热单元、可吸收系统外低温热的至少一个第一加热单元以及控制单元,其中:
7.所述至少一个第一加热单元通过管线与所述换热单元连接,用于向所述换热单元提供高温热能;
8.所述换热单元包括第一流体入口和第一流体出口,第一流体通过所述第一流体入口进入所述换热单元,所述换热单元用于将所述高温热能提供给所述第一流体进行换热,换热后的所述第一流体通过所述第一流体出口流出;
9.所述控制单元与所述至少一个第一加热单元以及所述换热单元连接,用于对所述至少一个第一加热单元产生的高温热能进行控制,以及对所述换热单元的换热进行控制。
10.本实用新型实施例采用的技术方案能够达到以下有益效果:
11.本实用新型实施例提供的高温换热系统包括换热单元、可吸收系统外低温热的至少一个第一加热单元以及控制单元,至少一个第一加热单元通过管线与换热单元连接,用于向换热单元提供高温热能;换热单元包括第一流体入口和第一流体出口,第一流体通过第一流体入口进入换热单元,换热单元用于将高温热能提供给第一流体进行换热,换热后的第一流体通过第一流体出口流出;控制单元与至少一个第一加热单元以及换热单元连接,用于对至少一个第一加热单元产生的高温热能进行控制,以及对换热单元的换热进行控制。由于可以采用可吸收系统外低温热的加热单元提供第一流体换热所需的高温热能,因此,相较于不可吸收系统外低温热的加热单元而言,在相同条件下可以节省燃料,进而降低运行成本。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本实用新型的一个实施例高温换热系统的结构示意图;
14.图2是本实用新型的一个实施例换热单元的结构示意图;
15.图3是本实用新型的一个实施例第一加热单元的结构示意图;
16.图4是本实用新型的一个实施例第一高温热能设备的结构示意图;
17.图5是本实用新型的一个实施例多个第一加热单元的结构示意图;
18.图6是本实用新型的一个实施例高温换热系统的结构示意图;
19.图7是本实用新型的一个实施例第二加热单元的结构示意图;
20.图8是本实用新型的一个实施例高温换热系统的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
22.以下结合附图,详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
23.图1是本实用新型的一个实施例高温换热系统的结构示意图。图1所示的高温换热系统具体包括换热单元11、控制单元12以及至少一个可吸收系统外低温热的第一加热单元13-1n。其中,n为大于或等于3的整数,“第一加热单元”中的“第一”是为了区分不同种类的加热单元,没有其他含义。
24.图1中,至少一个第一加热单元13-1n通过管线101与换热单元11连接,用于通过管线向换热单元11提供高温热能,以便换热单元11基于该高温热能进行换热。其中,若第一加热单元的数量为多个,则每个第一加热单元可以分别通过管线101与换热单元11连接,以便换热单元11可以基于多个第一加热单元提供的总的高温热能进行换热。
25.换热单元11包括第一流体入口111和第一流体出口112,第一流体可以通过第一流体入口111进入换热单元11,换热单元11用于将至少一个第一加热单元13-1n提供的高温热能提供给第一流体进行换热,使得第一流体的温度升高,换热后的第一流体可以通过第一流体出口112流出。
26.控制单元12与至少一个第一加热单元13-1n以及换热单元11连接,用于对至少一个第一加热单元13-1n产生的高温热能进行控制,以及对换热单元11 的换热进行控制。这里的对第一加热单元产生的高温热能进行控制可以理解为对第一加热单元的产热过程进行控制,包括对第一加热单元的燃料的控制,对产生的高温热能的多少的控制等。对换热单元11的换热进行控制可以理解为对第一流体的换热过程的控制,包括对第一流体的流量的控制,对第一流体换热后的热量的控制等。
27.需要说明的是,上述“第一流体入口”中的“第一”是为了区分不同的流体入口,没有其他含义,相应的,“第一加热单元”中的“第一”也是为了区分不同功能的加热单元,也没
有其他含义。
28.图1所示的高温换热系统,由于可以采用可吸收系统外低温热的加热单元提供第一流体换热所需的高温热能,因此,相较于不可吸收系统外低温热的加热单元而言,在相同条件下可以节省燃料,进而降低运行成本。
29.在一种可能的实现方式中,图1所示的换热单元11可以包括入口管线113、第一流体换热前管线114、换热元件115、第一流体换热后管线116、第二流体换热前管线117、第二流体换热后管线118。如图2所示。
30.图2中,入口管线113上依次设置有第一流体入口111、入口截断阀1131 和流体调节控制单元1132,第一流体换热前管线113和第一流体换热后管线 114之间设置有换热元件115,所述第一流体换热后管线116上依次设置有出口截断阀1161、单向阀1162和第一流体出口112。第二流体换热前管线117 和第二流体换热后管线118之间设置有换热元件115,第二流体换热前管线117 上设置有截断阀1171。
31.上述入口截断阀1131可以用于接通或截断第一流体,可选地,入口截断阀1131可以包括执行机构和阀位传感器(图2并未示出),执行机构可以是气动执行机构,也可以是手柄。流体调节控制单元1132可以用于对第一流体的流量进行调节控制,可选地,流体调节控制单元1132可以包括增压泵和电机等(图2也未示出)。换热元件115可以用于对第一流体进行换热,即第一流体在换热元件15中完成换热过程。出口截断阀1161的作用和结构与入口截断阀1131相同,这里不再赘述。单向阀1162用于控制换热后的第一流体的流向,避免换热后的第一流体回流,本实施例中,换热后的第一流体的流向具体可以是图2所示的沿第一流体出口112的方向流出。
32.上述第二流体来自于图1所示的至少一个第一加热单元13-1n,具体地,在至少一个第一加热单元13-1n产生高温热能的过程中,第二流体可以流经至少一个第一加热单元13-1n,然后携带至少一个第一加热单元13-1n产生的高温热能通过第二流体换热前管线117流入换热元件115,然后再经第二流体换热后管线118流出。第二流体在换热元件115中可以将携带的高温热能换热给第一流体,实现第一流体的换热。
33.图2中,第二流体的流向是从右往左的方向,可选地,也可以是从左往右的方向,图2仅以左右往左的方向为例进行说明。
34.图2中,第二流体换热前管线117上设置有截断阀1171,截断阀1171的作用与图2中入口截断阀1131的作用相同,这里不再赘述。
35.可选地,为了保证第二流体能够顺利流经换热元件115,第二流体换热前管线117可以依次与泵和缓冲器(图2并未示出)连接,这样,携带有高温热能的第二流体在流入第二流体换热前管线117之前,可以先依次流入缓冲器和泵,然后再经第二流体换热前管线117流入换热元件115。其中,缓冲器和泵可以为第二流体提供动力。
36.可选地,缓冲器中可以设置液位检测元件,液位检测元件用于检测第二流体在缓冲器中的液位,泵的出口处还可以设置有压力检测单元,压力检测单元用于检测第二流体在泵的出口处的压力。通过检测液位和压力,可以实现对第二流体流动情况的监控。
37.可选地,图2所示的第一流体换热前管线114上可以设置流量计量元件和温度传感器(图2未示出),流量计量元件可以用于检测第一流体换热前的流量,温度传感器可以用于检测第一流体换热前的温度。相应的,第一流体换热后管线116上也可以设置温度传感器,
该温度传感器可以用于检测第一流体换热后的温度。第二流体换热前管线117和第二流体换热后管线118上也可以均设置温度传感器,该温度传感器可以分别检测第二流体在流经换热元件115前后的温度。
38.可选地,上述流量计量元件和各温度传感器可以均与控制单元12连接,连接方式可以是网络连接等,这样,控制单元12可以获取到第一流体的流量、第一流体换热前后的温度,第二流体流经换热元件115前后的温度,以便基于这些流量和温度对第一流体的换热进行控制和调节。
39.针对图1所示的每个第一加热单元,以第一加热单元13为例,在一种可能的实现方式中,第一加热单元13可以包括第二流体入口管线131、第一高温热能设备132、第二流体出口管线133、缓冲汇管134、第三流体入口管线135。具体请参见图3。
40.图3所示的第一加热单元13中,第二流体入口管线131上设置有入口截断阀1311,第二流体出口管线133上设置有出口截断阀1331和止回阀1332,第三流体入口管线135上设置有入口截断阀1351和第三流体调节控制单元 1352。其中,入口截断阀1311和入口截断阀1351的作用和结构与图2所示的入口截断阀1131相同,出口截断阀1331的作用和结构和图2所示的出口截断阀1161相同,这里都不再赘述。止回阀1332可以用于控制第二流体倒流,第三流体调节控制单元1352可以用于对第三流体的流量进行调节控制,以便控制第一高温热能设备132产生的热能,可选地,第三流体调节控制单元1352 可以包括增压泵和电机等(图3未示出)。
41.图3中,第二流体可以经第二流体入口管线131流入第一高温热能设备 132,经第一高温热能设备132后携带第一高温热能设备132产生的高温热能经第二流体出口管线133流出,再经缓冲汇管134流入换热单元11。第三流体经第三流体入口管线135流入第一高温热能设备132,为第一高温热能设备132 提供燃料,以便第一高温热能设备132产生高温热能。可选地,第二流体可以是水或其他能够承载高温热能的流体,第三流体可以是气态燃料(比如气态的燃气),也可以是液态燃料(比如液态的燃油),还可以是固态燃料(比如固态的燃料),这里不做具体限定。
42.可选地,第二流体入口管线131和第三流体入口管线135上可以均设置流量计(图3并未示出),流量计可以分别检测第二流体和第三流体的流量。第二流体入口管线131和第二流体出口管线133上可以均设置温度传感器(图3 并未示出),温度传感器可以用于检测第二流体流经第一高温热能设备132前后的温度。
43.可选地,第二流体入口管线131、第二流体出口管线133和第三流体入口管线135上设置的流量计和传感器可以均与图1所示的控制单元12连接,以便控制单元12可以获取到第二流体和第三流体的流量、第二流体流经第一高温热能设备132前后的温度,进而基于这些流量和温度对第一高温热能设备 132产生的高温热能进行控制和调节,以及对第一高温热能设备132对换热单元11提供的高温热能进行控制和调节。
44.本实施例总,第一高温热能设备132为可吸收系统外低温热的设备,在一种可能的实现方式中,第一高温热能设备132可以包括燃料处理系统1321、动力系统1322、高温产热系统1323和调控系统1324,具体请参见图4。
45.图4中,燃料处理系统1321分别与动力系统1322和调控系统1324连接,燃料处理系统1321和动力系统1322的连接方式可以是机械连接,比如管道连接、机械结构间连接。燃料
处理系统1321和调控系统1324的连接方式可以是机械连接、电连接或气连接,比如通过电缆连接或控制气的管连接,或者,也可以是无线连接。动力系统1322分别与高温产热系统1323和调控系统1324 连接。其中,动力系统1322和高温产热系统1323的连接方式可以是机械连接。动力系统1322和调控系统1324的连接方式可以是电连接、气连接或无线连接。高温产热系统1323与调控系统1324连接,连接方式可以是电连接或无线连接。
46.在图4所示的第一高温热设备132中,第三流体可以输入燃料处理系统 1321,燃料处理系统1321用于在调控系统1324的作用下对第三流体进行杂质处理,并将处理后的第三流体输出至动力系统1322。第三流体可以是一种或多种来源的燃料,具体可以是井口气(套管气)、管道气、液化天然气、气化气、集气站和中心站的处理站来气、钢铁行业的焦炉气、环保行业的沼气、液化石油气(lpg)、包含可燃成分的放散气等,这里不做具体限定。第三流体可以是固态燃料,也可以是气态燃料还可以是液态燃料,这里也不做具体限定。杂质是指,其含量超出了作为高温热能燃料要求的成分,这里不做限定。杂质处理具体可以是杂质清除或杂质减量,杂质处理后的燃料中的成分和参数能够满足动力系统1322(或者是高温热能设备)对输入燃料的需求。
47.杂质处理后的第三流体输入到动力系统1322中后,动力系统1322可以在调控系统1324的作用下为高温产热系统1323提供动力和热源。高温产热系统 1323可以检测自身系统中多个不同区域的温度并将检测到的温度传输给调控系统1324。其中,该多个不同温度区域可以是系统内或系统外的低温区域、中温区域、高温区域以及输出温度的区域。调控系统1324在接收到多个不同区域的温度后,可以基于这些温度控制高温产热系统1323吸收自身系统的热和外部余热并输出高温热能。该高温热能可以是≥100℃的热。
48.可选地,图4所示的第一高温热能设备132还可以包括框架及辅助系统(图 4并未示出)。该框架及辅助系统可以与燃料处理系统1321、动力系统1322、高温产热系统1323以及调控系统1324连接,具体用于提供为实现第一高温热能设备132功能所需的辅助功能。比如,为燃料处理系统1321、动力系统1322、高温产热系统1323以及调控系统1324提供固定、支撑等。在一种可能的实现方式中,该框架及辅助系统具体可以是橇装底座及辅助系统或固定式底座及辅助系统,也可以是底盘车及辅助系统,或者还可以是半挂车及辅助系统。可以理解的是,根据实际情况的不同,该框架及辅助系统还可以是其他框架及辅助系统,只要能对实现第一高温热能设备132功能起到辅助作用即可,这里不再一一举例说明。
49.在图4所示的第一高温热能设备132中,由于高温产热系统1323能够将不同温度区域的温度传输给调控系统1324,由调控系统1324对高温产热系统 1323不同温度区域的温度进行调控,因此,可以使得高温产热系统1323能够同时吸收自身系统的热和外部余热并输出高温热,进而提高高温热能设备的热效率,在相同条件下,相较于不可吸收系统外低温热的高温热能设备,可以节省燃料,进而降低运行成本。
50.可选地,图4所示的调控系统1324可以与图1所示的控制单元11连接,这样,控制单元11可以通过调控系统1324对第一高温热能设备132产生的高温热能进行控制。
51.在一种实现方式中,若图1所示的第一加热单元的个数为多个,即n为大于3的整数,则多个第一加热单元之间的连接方式可以是串联,也可以是并联,还可以是串并联的方式,这里不做具体限定。
52.以并联的连接方式为例,结合图3所示的第一加热单元的结构,多个第一加热单元
的连接方式可以如图5所示。
53.图5中包括多个第一加热单元,分别是第一加热单元13、第一加热单元 14、
……
、第一加热单元1n,每个第一加热单元的具体结构可以参见图3所示的实施例,这里不再具体说明。从图5可以看出,第一加热单元13-1n之间是并联的连接关系,来自上游的第二流体可以同时从左侧的第二流体入口管线分别流入第一加热单元13-1n,在流经多个第一加热单元13-1n中的第一高温热能设备132-1n2之后经右侧的第二流体出口管线流出,在缓冲汇管134汇合,之后经缓冲汇管134流入换热单元11(图5并未示出),以向换热单元11提供高温热能,第二流体在换热单元11完成换热后,可以从换热单元11流出,再从图5所示的第二流体入口管线流入多个第一加热单元13-1n,如此形成循环,可以持续地为换热单元11提供高温热能。
54.来自上游的第三流体也可以同时分别从左侧的第三流体入口管线流入第一加热单元13-1n,为第一加热单元13-1n提供燃料,以便第一加热单元13-1n 可以产生高温热能。
55.若多个第一加热单元的连接方式是串联,则第三流体可以同时分别流入多个第一加热单元,具体请参见图5,这里不再详细说明。针对第二流体而言,第二流体将不再同时流经多个第一加热单元,而是依次流经多个第一加热单元,然后再经缓冲汇管流入换热单元,这里也不再详细说明。
56.在一种可能的实现方式中,图1所示的高温换热系统还可以包括不可吸收系统外低温热的至少一个第二加热单元,至少一个第二加热单元可以通过管线与图1所示的换热单元11连接,用于向换热单元11提供高温热能,且至少一个第二加热单元还可以与图1所示的控制单元12连接,控制单元12用于对至少一个第二加热单元产生的高温热能进行控制。此外,该至少一个第二加热单元和至少一个第一加热单元之间的连接关系可以是串联也可以并联,在连接方式为串联的情况下,至少一个第二加热单元可以位于至少一个第一加热单元的上游或下游,由此可以匹配更多的应用场景,比如,若至少一个第二加热单元位于至少一个第一加热单元的下游,则可以满足不可吸收系统外低温热的热能设备前端有现场空间或满足工艺要求的需要,若至少一个第二加热单元位于至少一个第一加热单元的上游,则可以满足不可吸收系统外低温热的热能设备后端有现场空间或满足工艺要求的需要。
57.以至少一个第二加热单元和至少一个第一加热单元之间并联为例,图1所示的高温换热系统可以如图6所示。
58.图6中的高温换热系统中包括换热单元11、控制单元12、至少一个可吸收系统外低温热的第一加热单元13-1n以及至少一个不可吸收系统外低温热的第二加热单元23-2n,n为大于或等于3的整数。图6中,第二加热单元23-2n 与控制单元12连接,且与第一加热单元13-1n并联,第二加热单元23-2n还通过管线201与换热单元11连接,用于向换热单元11提供高温热能。也就是说,在图6中,第一加热单元13-1n以及第二加热单元23-2n可以同时向换热单元 11提供高温热能,以供换热单元11进行换热。
59.可选地,若第二加热单元的个数为多个,则多个第二加热单元之间的连接方式可以是串联,也可以是并联,还可以是串并联的方式。具体可以参见上述、多个第一加热单元之间的连接方式,这里不再详细说明。
60.针对图6所示的每个第二加热单元,以第二加热单元23为例,在一种可能的实现方式中,第二加热单元23可以包括第二流体入口管线231、第二高温热能设备232、第二流体出
口管线233、缓冲汇管234、第三流体入口管线235. 具体请参见图7。
61.图7所示的第二加热单元23中,第二流体入口管线231上设置有入口截断阀2311,第二流体出口管线233上设置有出口截断阀2331和止回阀2332,第三流体入口管线235上设置有入口截断阀2351和第三流体调节控制单元 2352。其中,入口截断阀2311和入口截断阀2351的作用和结构与图3所示的入口截断阀1311相同,出口截断阀2331的作用和结构和图3所示的出口截断阀1331相同,这里都不再赘述。止回阀2332可以用于控制第二流体倒流,第三流体调节控制单元2352可以用于对第三流体的流量进行调节控制,以便控制第二高温热能设备232产生的热能,可选地,第三流体调节控制单元2352 可以包括增压泵和电机等(图7未示出)。
62.图7中,第二流体可以经第二流体入口管线231流入第二高温热能设备 232,经第二高温热能设备232后携带第二高温热能设备232产生的高温热能经第二流体出口管线233流出,再经缓冲汇管234流入换热单元11。第三流体经第三流体入口管线235流入第二高温热能设备232,为第二高温热能设备232 提供燃料,以便第二高温热能设备232产生高温热能。可选地,第二流体可以是水或其他能够承载高温热能的流体,第三流体可以是气态燃料(比如气态的燃气),也可以是液态燃料(比如液态的燃油),还可以是固态燃料(比如固态的燃料),这里不做具体限定。
63.可选地,第二流体入口管线231和第三流体入口管线235上可以均设置流量计(图7并未示出),流量计可以分别检测第二流体和第三流体的流量。第二流体入口管线231和第二流体出口管线233上可以均设置温度传感器(图7 并未示出),温度传感器可以用于检测第二流体流经第二高温热能设备232前后的温度。
64.可选地,第二流体入口管线231、第二流体出口管线233和第三流体入口管线235上设置的流量计和传感器可以均与图1所示的控制单元12连接,以便控制单元12可以获取到第二流体和第三流体的流量、第二流体流经第二高温热能设备232前后的温度,进而基于这些流量和温度对第二高温热能设备 232产生的高温热能进行控制和调节,以及对第二高温热能设备232对换热单元11提供的高温热能进行控制和调节。
65.本实施例中,上述第二高温热能设备232为不可吸收系统外低温热的设备,可选地,该第二高温热能设备232可以是现有技术中的燃气锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉、余热锅炉等。
66.图8是本实用新型的一个实施例高温换热系统的结构示意图,图8所示的高温换热系统包括换热单元11、多个第一加热单元13-1n、多个第二加热单元 23-2n、控制单元12,多个第一加热单元13-1n之间并联,多个第二加热单元 23-2n之间并联,多个第一加热单元13-1n和多个第二加热单元23-2n之间也是并联。其中,多个第一加热单元13-1n和多个第二加热单元23-2n均通过管线与换热单元11连接,用于向换热单元11提供高温热能,换热单元11包括第一流体入口101和第一流体出口102,第一流体通过第一流体入口101进入换热单元11,换热单元11用于将多个第一加热单元13-1n和多个第二加热单元 23-2n提供的高温热能提供给第一流体进行换热,换热后的第一流体通过第一流体出口102流出。
67.控制单元12与多个第一加热单元13-1n、多个第二加热单元23-2n以及换热单元11连接,用于对多个第一加热单元13-1n和多个第二加热单元23-2n产生的高温热能进行控制,以及对换热单元11的换热进行控制。
68.需要说明的是,图8所示的换热单元11中包括的各结构可以参见图2所示实施例中的相应结构,每个第一加热单元中包括的各结构可以参见图3所示实施例中的相应结构,每个第二加热单元中包括的各结构可以参见图7所示实施例中的相应结构,这里都不再详细说明。
69.本实用新型实施例提供的高温换热系统,由于可以采用可吸收系统外低温热的加热单元对需要换热的第一流体提供高温热能,因此,相较于不可吸收系统外低温热的加热单元而言,在相同条件下可以节省燃料,进而降低运行成本。此外,本实用新型实施例提供的高温换热系统至少还可以实现以下技术效果:
70.1)通过在可吸收系统外低温热的高温热能设备前的第二流体入口管线和第三流体入口管线上设置截断阀,可以对第二流体和第三流体进行有效控制,从而最大限度地节省运行成本。
71.2)将可吸收系统外低温热的高温热能设备(稳定运行最高输出温度≥ 110℃)设置在不可吸收系统外低温热的高温热能设备的上游,使得第二流体在进入不可吸收系统外低温热的高温热能设备之前,先流经可吸收系统外低温热的高温热能设备,一方面可以降低高温热能设备的运行成本降低,另一方面还可以满足不可吸收系统外低温热的热能设备前端有现场空间的或满足工艺要求的需要。
72.3)在高温换热系统仅包括可吸收系统外低温热的高温热能设备,不包括不可吸收系统外低温热的高温热能设备的情况下,相较于同处理量的不可吸收系统外低温热的热能设备,不仅可以降低运行成本,还可以减少设备投资。
73.4)由于可吸收系统外低温热的高温热能设备可以根据工况需要,对输出的温度进行调整,因此,可以满足不同环境温度下的热能输出的稳定性。
74.5)将可吸收系统外低温热的高温热能设备设置在不可吸收系统外低温热的高温热能设备的下游,使得第二流体在流经不可吸收系统外低温热的高温热能设备后再流经可吸收系统外低温热的高温热能设备,可以满足不可吸收系统外低温热的热能设备后端有现场空间或满足工艺要求的需要。
75.6)在可吸收系统外低温热的高温热能设备和不可吸收系统外低温热的热能设备后均设置温度传感器,由控制单元基于温度传感器检测到的温度进行调节和控制,可以满足高温以及其他工况的需求。
76.本实用新型提供的高温换热系统可以通过以下步骤进行控制(以下步骤的执行主体可以是高温换热系统中的控制单元):
77.s902:获取第一流体换热前的第一热量和换热后的第二热量。
78.这里的第一热量和第二热量均为第一流体的实际热量,具体可以通过第一流体换热前后的温度、流量、密度和焓值等参数确定得到。其中,第一流体换热前后的温度可以通过设置在第一流体换热前管线和第一流体换热后管线上的温度传感器测量得到,流量可以通过设置在第一流体入口管线上的流量计量元件测量得到,密度可以通过测量得到,焓值可以基于第一流体的密度、流量等参数计算得到。
79.s904:将第二热量与预先确定的第三热量进行比较,第三热量为第一流体在当前工况下经换热单元换热后得到的与第一热量对应的热量理论值。
80.本实施例中,可以预先通过试验、历史数据或模拟计算的方式,确定第一流体在不
同工况下换热前后的热量理论值,得到在不同工况下第一流体换热前后的热量理论值之间的对应关系,这样,在已知第一流体换热前的第一热量的情况下,可以根据该对应关系确定得到与第一流体的第一热量对应的热量理论值,即第三热量。
81.在确定第一流体在不同工况下换热前后的热量理论值时,具体地,首先,可以通过试验、历史数据或模拟计算的方式确定第一流体在不同工况下,换热前后的温度理论值,然后确定其中指定的多个温度点下的第一流体的密度、流量和焓值等参数,最后,基于这些参数确定得到第一流体在不同工况下换热前后的热量理论值。
82.在将第二热量与第三热量进行比较后,若第二热量小于第三热量(差值大于预设阈值),则可以执行s906;反之,若第二热量高于第三热量(差值大于预设阈值),则可以执行s908。
83.s906:若第二热量小于第三热量,则增加至少一个第一加热单元中的第一目标加热单元的热负荷,第一目标加热单元为热负荷未达到最大额定负荷的加热单元。
84.若第二热量小于第三热量,则可以说明第一流体换热后得到的热量不满足实际需求,此时需要提高第一流体换热后的热量,具体的实现方式可以是提高至少一个第一加热单元向换热单元提供的高温热能,即确定至少一个第一加热单元中未达到最大额定负荷的加热单元,为了便于区分,这些加热单元可以称为第一目标加热单元,之后,可以增加第一目标加热单元的热负荷,以提高象换热单元提供的高温热能。
85.由于第一加热单元可以吸收系统外低温热,因此,在增加热负荷时,相较于不可吸收系统外低温热的热能设备而言,使用较少的燃料就可以实现增加热负荷的目的,从而可以有效节省燃料,降低运行成本。
86.可选地,在增加第一目标加热单元的热负荷的过程中,可以实时检测第二热量并比较第二热量与第三热量的大小,若第二热量仍小于第三热量,则可以继续增加第一目标加热单元的热负荷,直至第二热量等于第三热量或与第三热量的差值小于预设阈值。
87.可选地,若将所有的第一加热单元的热负荷均增加至最大额定负荷后,第二热量仍小于第三热量,则可以控制减小第一流体的流量,从而通过流量控制增加第一流体换热后的热量,直至第二热量等于第三热量或与第三热量的差值小于预设阈值。
88.s908:若第二热量大于第三热量,则减小至少一个第一加热单元的热负荷。
89.若第二热量大于第三热量,则可以说明第一流体换热后得到的热量超过了实际需求,此时需要降低第一流体换热后的热量,具体的实现方式可以是减少至少一个第一加热单元向换热单元提供的高温热能,即减小至少一个第一加热单元的热负荷。其中,在减小至少一个第一加热单元的热负荷时,具体可以是减少其中一个加热单元的热负荷,也可以是同时减少多个加热单元的热负荷,这里不做具体限定。
90.可选地,在减少至少一个第一加热单元的热负荷的过程中,可以实时检测第二热量并比较第二热量与第三热量的大小,若第二热量仍大于第三热量,则可以继续减少至少一个第一加热单元的热负荷,直至第二热量等于第三热量或与第三热量的差值小于预设阈值。
91.可选地,在减少至少一个第一加热单元的热负荷的过程中,还可以同时控制增加第一流体的流量,从而通过流量控制减少第一流体换热后的热量,直至第二热量等于第三热量或与第三热量的差值小于预设阈值。
92.在一种实现方式中,若高温换热系统中还包括不可吸收系统外低温热的至少一个第二加热单元,则在第二热量大于第三热量的情况下,还可以优先减小至少一个第二加热单元的热负荷直至关闭至少一个第二加热单元。在关闭至少一个第二加热单元后,若第二热量仍大于第三热量,则可以减小至少一个第一加热单元的热负荷。也就是说,在高温换热系统包括可吸收系统外低温热的高温热能设备和不可吸收系统外低温热的高温热能设备的情况下,在减少第一流体的热量时,可以优先减少不可吸收系统外低温热的高温热能设备的热负荷直至关闭,即尽可能的由可吸收系统外低温热的高温热能设备提供高温热能,从而可以节省燃料,降低运行成本。
93.可以理解的是,在高温换热系统中包括可吸收系统外低温热的至少一个第一加热单元和不可吸收系统外低温热的至少一个第二加热单元的情况下,在启动高温换热系统时,可以优先运行至少一个第一加热单元,由至少一个第一加热单元提供换热所需的高温热能。在运行过程中,若第一流体换热后的热量小于理论值,则可以增加第一加热单元中未达到最大额定负荷的加热单元的热负荷直至所有的第一加热单元均达到最大额定负荷。若此时第一流体换热后的热量仍小于理论值,则可以选择开启其中一个或多个第二加热单元,以增加第一流体换热所需的高温热能。
94.总的来说,若在对第一流体换热后的热量进行调整之前,高温换热系统中只有第一加热单元运行,则可以通过调整第一加热单元的热负荷和第一流体的浏览来调整第一流体换热后的热量;若在对第一流体换热后的热量进行调整之前,高温换热系统中第一加热单元和第二加热单元均在运行,则在需要降低第一流体换热后的热量的情况下,先降低第二加热单元的热负荷直至关闭,再降低第一加热单元的热负荷和/或增加第一流体的流量,在需要增加第一流体换热后的热量的情况下,先增加第一加热单元的热负荷直至达到最大额定负荷,同时可以减小第一流体的流量,之后若仍需要增加第一流体的热量,则增加第二加热单元的热负荷,由此可以尽可能的使用可吸收系统外低温热的第一加热单元提供高温热能,从而有效节省燃料,降低运行成本。
95.上述对本实用新型特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
96.总之,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
97.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
98.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。
计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia),如调制的数据信号和载波。
99.还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
100.本实用新型中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
再多了解一些

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