CN116428578A - 一种自适应调节的蒸汽储能装置及蒸汽储能方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应调节的蒸汽储能装置及蒸汽储能方法,包括连通管道、储能罐与平衡罐，储能罐内设置有将储能罐分隔呈第一内腔与第二内腔的隔板，第一内腔内设置有将第一内腔分隔呈上层腔室与下层腔室的滤网，上层腔室与第二内腔互相连通，第二内腔与平衡罐之间通过连通管道互相连通，储能罐外接有进气管道、抽气管道、排污管道与第一水位传感器，进气管道与下层腔室连通，抽气管道与第二内腔连通，排污管道与下层腔室连通，平衡罐外接有排水管道与第二水位传感器，排水管道与平衡罐的下部连通。本发明的平衡罐会自适应调节储能罐的液面高度，从而起到削峰填谷的作用，能够将无用间歇性蒸汽化为可用连续性蒸汽，使蒸汽充分利用，更节能环保。

Description

一种自适应调节的蒸汽储能装置及蒸汽储能方法

技术领域

本发明涉及蒸汽储能技术领域，具体涉及一种自适应调节的蒸汽储能装置及蒸汽储能方法。

背景技术

钢铁冶金厂在生产中冷却时间歇性冲水冷却，产生大量的间歇性放散蒸汽，高温高压的波动蒸汽直接排放，造成大量的余热浪费。一般制药厂采用蒸汽发生器进行消毒灭菌，同样是间歇性放散蒸汽消毒之后便直接排空。除此之外，食品行业、纺织印染、生物化工、制药行业、洗涤行业等工业生产行业以及其他行业里都会利用蒸汽进行供热、生产等用途，继而会产生大量的非连续性蒸汽，不再利用直接排空。

一些利用蒸汽或产生蒸汽的设备由于其不连续工作而产出放散蒸汽。例如高温高压蒸汽冲洗设备每次运作至少10分钟以上，间歇式运转导致蒸汽冲洗完只能排放。例如蒸汽干燥机在长期运作过程会不定期产生大量水蒸气和有机物质。这些蒸汽设备产生的废气直接排放，不仅浪费巨大，且污染环境。

发明内容

本发明旨在提供一种自适应调节的蒸汽储能装置,以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种自适应调节的蒸汽储能装置,包括连通管道、储能罐与平衡罐，储能罐内设置有隔板，隔板将储能罐分隔呈互相连通的第一内腔与第二内腔，第一内腔内设置有滤网，滤网将第一内腔分隔呈上层腔室与下层腔室，上层腔室与第二内腔互相连通，第二内腔与平衡罐之间通过连通管道互相连通，储能罐外接有进气管道、抽气管道、排污管道与第一水位传感器，进气管道与下层腔室连通，抽气管道与第二内腔连通，排污管道与下层腔室连通，第一水位传感器的上下两端口分别与储能罐的上层腔室、下层腔室连通，平衡罐外接有排水管道与第二水位传感器，排水管道与平衡罐的下部连通，第二水位传感器的上下两端口分别与平衡罐的上部、下部连通，排污管道上设置有电磁排污阀，抽气管道上设置有抽气阀，排水管道上设置有电磁排水阀。

在一个实施例中，进气管道外接在储能罐的顶部上方且进气管道的内管口依序穿过上层腔室、滤网与下层腔室连通，抽气管道外接在储能罐的顶部上方且与第二内腔连通，排污管道外接在储能罐的底部下方且与下层腔室连通。

在一个实施例中，储能罐与平衡罐均呈纵向竖立设置，连通管道水平设置在储能罐与平衡罐之间。

在一个实施例中，储能罐与平衡罐的尺寸大小相同。

在一个实施例中，连通管道的两端分别与储能罐的第二内腔的底部、平衡罐的底部连通。

本发明还提供一种自适应调节的蒸汽储能方法，包括上述任一所述的自适应调节的蒸汽储能装置，所述方法包括：

(1)开始工作前，即初始状态下，储能罐的第二内腔里的干净水的液面A与平衡罐里的干净水的液面B处于同一水平高度，抽气阀、电磁排水阀、电磁排污阀关闭，储能罐和平衡罐中气体压力相等且处于标准状态下的大气压，从而保证充气放气时有足够的空间裕度；

(2)开始充气，将参与工作后的间歇性废蒸汽汽水混合物通过进气管道充入到储能罐的下层腔室内，下层腔室内的干净水和蒸汽经过滤网进入上层腔室，杂质则被滤网阻挡在下层腔室内，在储能罐内的汽水分离后，气体存储于储能罐中，储能罐的第二内腔里的干净水经过连通管道进入平衡罐，此时液面A下降，液面B上升，当储能罐内的气压达到抽气阀设定的压力值时，打开抽气阀进行抽气；

(3)开始工作后，自适应调节有三种工况：

进气管道截面处的质量流量为m₁，抽气管道截面处的质量流量为m₂：

a.当进气管道继续充气，且m₁>m₂时，液面A继续下降，储能罐的第二内腔里的剩余干净水经过连通管道进入平衡罐，液面B继续上升,从而保证稳定抽气，即保证储能罐中压力稳定；

b.当进气管道继续充气，但m1<m2时，此时储能罐内的气体压力不足以支撑平衡罐的液面高度，液面B下降，平衡罐里的干净水通过连通管道进入储能罐，液面A上升，从而保证稳定抽气，即保证储能罐中压力稳定；

c.当进气管道停止进气，储能罐中气体压力瞬间减小，此时自适应调节情况与工况b相同。

本发明具有以下有益效果：

本发明包括连通管道、储能罐与平衡罐，储能罐内设置有隔板，隔板将储能罐分隔呈互相连通的第一内腔与第二内腔，第一内腔内设置有滤网，滤网将第一内腔分隔呈上层腔室与下层腔室，上层腔室与第二内腔互相连通，第二内腔与平衡罐之间通过连通管道互相连通，储能罐外接有进气管道、抽气管道、排污管道与第一水位传感器，进气管道与下层腔室连通，抽气管道与第二内腔连通，排污管道与下层腔室连通，第一水位传感器的上下两端口分别与储能罐的上层腔室、下层腔室连通，平衡罐外接有排水管道与第二水位传感器，排水管道与平衡罐的下部连通，第二水位传感器的上下两端口分别与平衡罐的上部、下部连通，排污管道上设置有电磁排污阀，抽气管道上设置有抽气阀，排水管道上设置有电磁排水阀，该设置具有以下优点：

一、依靠储能罐与平衡罐之间的瞬时压差和液面高度来保证稳定抽气，当抽气管道的抽气质量流量不足以满足要求时，平衡罐会自适应提高储能罐液面高度，稳定其气体压力；当抽气管道的抽气质量流量超过所需时，平衡罐会自适应降低储能罐液面高度，从而起到削峰填谷的作用，能够将无用间歇性蒸汽化为可用连续性蒸汽，使得蒸汽热能能够得到充分利用，避免造成过度浪费；

二、原理通俗易懂，结构简单，工艺性好，有很强的经济效益，平衡罐体积大高度高，有稳定的工作裕度；

三、用途范围广泛，抽出的连续蒸汽可用于发电、增压回收再重复利用等等，从而达到节能环保的目的。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的原理示意图。

附图标注：1进气管道，2电磁排污阀，3排污管道，4储能罐，41第一内腔，411上层腔室，412下层腔室，42第二内腔，5滤网，6连通管道，7平衡罐，8排水管道，9电磁排水阀，10第一水位传感器，11抽气管道，12抽气阀，13隔板，14第二水位传感器。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

参阅图1与2所示，作为本发明的实施例，提供一种自适应调节的蒸汽储能装置,包括连通管道6、储能罐4与平衡罐7，储能罐4内设置有隔板13，隔板13将储能罐4分隔呈互相连通的第一内腔41与第二内腔42，第一内腔41内设置有滤网5，滤网5将第一内腔41分隔呈上层腔室411与下层腔室412，上层腔室411与第二内腔42互相连通，第二内腔42与平衡罐7之间通过连通管道6互相连通，储能罐4外接有进气管道1、抽气管道11、排污管道3与第一水位传感器10，进气管道1与下层腔室412连通，抽气管道11与第二内腔42连通，排污管道3与下层腔室412连通，第一水位传感器10的上下两端口分别与储能罐4的上层腔室411、下层腔室412连通，平衡罐7外接有排水管道8与第二水位传感器14，排水管道8与平衡罐7的下部连通，第二水位传感器14的上下两端口分别与平衡罐7的上部、下部连通，排污管道3上设置有电磁排污阀2，当储能罐4的下层腔室412的底部沉积的杂质过多或储能罐4的上层腔室411的水位过高时，打开电磁排污阀2排出污水，达到控制第一内腔41的液面高度不越过隔板13和清理下层腔室412底部杂质的目的，抽气管道11上设置有抽气阀12，用于控制开启抽气管道11进行抽气，排水管道8上设置有电磁排水阀9，用于控制开启排水管道8进行排水。

本发明的自适应调节的蒸汽储能装置，在开始工作前，即初始状态下，为了保证充气放气时有足够的空间裕度，储能罐4的第二内腔42的液面A与平衡罐7的液面B处于同一水平高度，抽气阀12、电磁排水阀9、电磁排污阀2关闭，储能罐4和平衡罐7中气体压力相等且处于标准状态下的大气压；当开始充气，将参与工作后的间歇性废蒸汽汽水混合物通过进气管道1充入到储能罐4的下层腔室412内，下层腔室412内的干净水和蒸汽经过滤网5进入上层腔室411，杂质则被滤网5阻挡在下层腔室412内，在储能罐4内的汽水分离后，气体存储于储能罐4中，储能罐4的第二内腔42里的干净水经过连通管道6进入平衡罐7，此时液面A下降，液面B上升，当储能罐4内的气压达到抽气阀12设定的压力值时，打开抽气阀12进行抽气；当开始工作后，自适应调节有三种工况：

定义进气管道1截面处的质量流量为m₁，抽气管道11截面处的质量流量为m₂：

a.当进气管道1继续充气，且m₁>m₂时，为了保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定，液面A继续下降，储能罐4的第二内腔42里的剩余干净水经过连通管道6进入平衡罐7，液面B继续上升，其中，当进气管道1的进气质量流量m₁过大导致液面B过高达到临界值，则第二水位传感器14会打开电磁排水阀9，通过排水管道8排出一部分水；

b.当进气管道1继续充气，但m₁<m₂时，为了保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定，此时储能罐4内的气体压力不足以支撑平衡罐7的液面高度，液面B下降，平衡罐7里的干净水通过连通管道6进入储能罐4，液面A上升；

c.当进气管道1停止进气，储能罐4中气体压力瞬间减小，为了保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定，此时自适应调节情况与工况b相同，即此时储能罐4内的气体压力不足以支撑平衡罐7的液面高度，液面B下降，平衡罐7里的干净水通过连通管道6进入储能罐4，液面A上升。

综上所述，本发明具有以下优点：

一、该装置依靠储能罐4和平衡罐7两罐之间的瞬时压差和液面高度来保证稳定抽气，当抽气质量流量不足以满足要求时，平衡罐7会自适应提高储能罐4液面高度，稳定其气体压力；当抽气质量流量超过所需时，平衡罐7会自适应降低储能罐4液面高度，从而起到削峰填谷的作用，能够将无用间歇性蒸汽化为可用连续性蒸汽，使得蒸汽热能能够得到充分利用，避免造成过度浪费；

二、该装置原理通俗易懂，结构简单，工艺性好，有很强的经济效益，平衡罐7体积大高度高，有稳定的工作裕度；

三、用途范围广泛，抽出的连续蒸汽可用于发电、增压回收再重复利用等等，从而达到节能环保的目的。

本实施例中，气管道外接在储能罐4的顶部上方且进气管道1的内管口依序穿过上层腔室411、滤网5与下层腔室412连通，从而使得参与工作后的间歇性废蒸汽汽水混合物在充入到储能罐4的下层腔室412内的过程中能够快速进行冷却，抽气管道11外接在储能罐4的顶部上方且与第二内腔42连通，从而便于对储能罐4内部上方的气体进行快速抽离，排污管道3外接在储能罐4的底部下方且与下层腔室412连通，从而便于将下层腔室412的底部的杂质污水进行快速排放。

本实施例中，储能罐4与平衡罐7均呈纵向竖立设置，连通管道6水平设置在储能罐4与平衡罐7之间，储能罐4与平衡罐7的尺寸大小相同，该设置使得本发明的占用空间更小，同时自适应调节过程更加顺畅，平衡度更好。当然的，在其他情况下，储能罐4与平衡罐7不是纵向竖立设置也是可以的。

本实施例中，连通管道6的两端分别与储能罐4的第二内腔42的底部、平衡罐7的底部连通，自适应调节的平衡效果更好。

本发明还提供一种自适应调节的蒸汽储能方法，包括上述实施例所述的自适应调节的蒸汽储能装置，所述方法包括：

(1)开始工作前，即初始状态下，储能罐4的第二内腔42的液面A与平衡罐7的液面B处于同一水平高度，抽气阀12、电磁排水阀9、电磁排污阀2关闭，储能罐4和平衡罐7中气体压力相等且处于标准状态下的大气压，从而保证充气放气时有足够的空间裕度；

(2)开始充气，将参与工作后的间歇性废蒸汽汽水混合物通过进气管道1充入到储能罐4的下层腔室412内，下层腔室412内的干净水和蒸汽经过滤网5进入上层腔室411，杂质则被滤网5阻挡在下层腔室412内，在储能罐4内的汽水分离后，气体存储于储能罐4中，储能罐4的第二内腔42里的干净水经过连通管道6进入平衡罐7，此时液面A下降，液面B上升，当储能罐4内的气压达到抽气阀12设定的压力值时，打开抽气阀12进行抽气；

(3)开始工作后，自适应调节有三种工况：

进气管道1截面处的质量流量为m₁，抽气管道11截面处的质量流量为m₂：

a.当进气管道1继续充气，且m₁>m₂时，液面A继续下降，储能罐4的第二内腔42里的剩余干净水经过连通管道6进入平衡罐7，液面B继续上升,从而保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定，其中，当进气管道1的进气质量流量m₁过大导致液面B过高达到临界值，则第二水位传感器14会打开电磁排水阀9，通过排水管道8排出一部分水；

b.当进气管道1继续充气，但m₁<m₂时，此时储能罐4内的气体压力不足以支撑平衡罐7的液面高度，液面B下降，平衡罐7里的干净水通过连通管道6进入储能罐4，液面A上升，从而保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定；

c.当进气管道1停止进气，储能罐4中气体压力瞬间减小，此时自适应调节情况与工况b相同，即此时储能罐4内的气体压力不足以支撑平衡罐7的液面高度，液面B下降，平衡罐7里的干净水通过连通管道6进入储能罐4，液面A上升，从而保证稳定抽气，即保证储能罐4中压力稳定。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自适应调节的蒸汽储能装置,其特征在于：包括连通管道、储能罐与平衡罐，储能罐内设置有隔板，隔板将储能罐分隔呈互相连通的第一内腔与第二内腔，第一内腔内设置有滤网，滤网将第一内腔分隔呈上层腔室与下层腔室，上层腔室与第二内腔互相连通，第二内腔与平衡罐之间通过连通管道互相连通，储能罐外接有进气管道、抽气管道、排污管道与第一水位传感器，进气管道与下层腔室连通，抽气管道与第二内腔连通，排污管道与下层腔室连通，第一水位传感器的上下两端口分别与储能罐的上层腔室、下层腔室连通，平衡罐外接有排水管道与第二水位传感器，排水管道与平衡罐的下部连通，第二水位传感器的上下两端口分别与平衡罐的上部、下部连通，排污管道上设置有电磁排污阀，抽气管道上设置有抽气阀，排水管道上设置有电磁排水阀。

2.根据权利要求1所述的自适应调节的蒸汽储能装置,其特征在于：进气管道外接在储能罐的顶部上方且进气管道的内管口依序穿过上层腔室、滤网与下层腔室连通，抽气管道外接在储能罐的顶部上方且与第二内腔连通，排污管道外接在储能罐的底部下方且与下层腔室连通。

3.根据权利要求1所述的自适应调节的蒸汽储能装置,其特征在于：储能罐与平衡罐均呈纵向竖立设置，连通管道水平设置在储能罐与平衡罐之间。

4.根据权利要求1所述的自适应调节的蒸汽储能装置,其特征在于：储能罐与平衡罐的尺寸大小相同。

5.根据权利要求1所述的自适应调节的蒸汽储能装置,其特征在于：连通管道的两端分别与储能罐的第二内腔的底部、平衡罐的底部连通。

6.一种自适应调节的蒸汽储能方法，其特征在于：包括上述权利要求1-5任一所述的自适应调节的蒸汽储能装置，所述方法包括：

(1)开始工作前，即初始状态下，储能罐的第二内腔里的干净水的液面A与平衡罐里的干净水的液面B处于同一水平高度，抽气阀、电磁排水阀、电磁排污阀关闭，储能罐和平衡罐中气体压力相等且处于标准状态下的大气压，从而保证充气放气时有足够的空间裕度；

(2)开始充气，将参与工作后的间歇性废蒸汽汽水混合物通过进气管道充入到储能罐的下层腔室内，下层腔室内的干净水和蒸汽经过滤网进入上层腔室，杂质则被滤网阻挡在下层腔室内，在储能罐内的汽水分离后，气体存储于储能罐中，储能罐的第二内腔里的干净水经过连通管道进入平衡罐，此时液面A下降，液面B上升，当储能罐内的气压达到抽气阀设定的压力值时，打开抽气阀进行抽气；

(3)开始工作后，自适应调节有三种工况：

进气管道截面处的质量流量为m₁，抽气管道截面处的质量流量为m₂：

a.当进气管道继续充气，且m₁>m₂时，液面A继续下降，储能罐的第二内腔里的剩余干净水经过连通管道进入平衡罐，液面B继续上升,从而保证稳定抽气，即保证储能罐中压力稳定；

b.当进气管道继续充气，但m1<m2时，此时储能罐内的气体压力不足以支撑平衡罐的液面高度，液面B下降，平衡罐里的干净水通过连通管道进入储能罐，液面A上升，从而保证稳定抽气，即保证储能罐中压力稳定；

c.当进气管道停止进气，储能罐中气体压力瞬间减小，此时自适应调节情况与工况b相同。

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