用於集中供熱的保養提效系統的製作方法

2023-06-03 16:54:51 2

專利名稱：用於集中供熱的保養提效系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於集中供熱的保養提效系統，主要適應於各種規模的集中供熱系統，也適應於其他相關的場合。
背景技術：
集中供熱是現代化城市必不可缺的基礎設施，也是城市公用事業的重要組成部分，供熱系統包括用於燃燒產熱的鍋爐以及用於輸送蒸汽或水的供熱管網，所述供熱管網通常包括與鍋爐形成循環的一次管網和與採暖器或其他用熱設備形成循環的二次管網，一次管網中的介質和二次管網中的介質在熱交換器進行熱交換，以便將熱能傳送至二次管網，根據各地區氣候的變換，每年冬季前後為採暖季，由供熱系統向用戶供熱，而在非採暖季則停止供熱。我國的集中供熱事業已經有了較大的發展，不僅在設計、施工、運行管理等方面積累了豐富的經驗，而且在設備、儀器儀表、材料等方面亦有了較大的進步。但是，現有的集中供熱系統還存在著許多不足，如供熱系統能耗高、效率低，缺少有效的保養使得管網設施 (泛指構成介質循環通道的各種管道和設備等，下同)使用壽命短、運行維護量大，如何保養提效的問題突出。由於缺少有效的保養和提效方法及相應的裝置，通常在非供暖期，現有的集中供熱系統的管網設施基本談不上什麼保養，往往是停止供暖後，整個管網設施留存的水由於管網設施洩漏點的存在會很快流淨，造成空氣快速充盈整個管網設施，這樣在七八個月的非供暖期，整個管網設施的各管路內壁由於空氣的氧化作用而產生較嚴重的氧化腐蝕，而且會逐年漸重，大大降低了集中供熱系統管網設施的運行使用壽命；而在供暖期，現有的集中供熱系統的各能耗設備、燃料，如風機、燃煤等，基本上是在各設備的額定效率及燃料的燃燒效率以下運行使用，供熱熱源的熱效率較低，能耗較高。

發明內容
為克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種用於集中供熱的保養提效系統， 採用這種系統可以有效地減少供熱系統管網設施在非採暖季的氧化腐蝕，並可以有效地提高鍋爐的燃燒效率，降低動力消耗。本發明所採用的技術方案是
一種用於集中供熱的保養提效系統，包括無氧氣體發生裝置，所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過無氧氣體供氣管道連接供熱系統。所述供熱系統通常可設有用於充入所述無氧氣體的無氧氣體進氣口和用於排放所述無氧氣體的無氧氣體排氣口，所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過所述無氧氣體供氣管道連接所述供熱系統上的無氧氣體進氣口，所述無氧氣體排氣口連通大氣環境， 所述無氧氣體進氣口至所述無氧氣體排氣口的無氧氣體通道包括了所述供熱系統內需要進行無氧氣體保養的全部空間。
所述無氧氣體進氣口的數量可以為一個或多個，所述無氧氣體排氣口的數量也可以為一個或多個。通常，所述無氧氣體排氣口可以設有控制閥。所述供熱系統通常應設有用於輸入所述無氧氣體的無氧氣體進氣口和用於排放所述無氧氣體的無氧氣體排氣口，所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過所述的無氧氣體供氣管道接入所述供熱系統上的無氧氣體進氣口，所述無氧氣體排氣口通過無氧氣體回氣管道連接所述無氧氣體發生裝置的氣體進口，所述無氧氣體進氣口至所述無氧氣體排氣口的氣體通道(即所述供熱系統內的無氧氣體通道)通常應包括了所述供熱系統內需要進行無氧氣體保養的全部空間。所述供熱系統內的無氧氣體的相對壓力優選為0_700kPa，氧含量為優選 0. 01-5%。所述無氧氣體供氣管道上通常可以設有氣泵。優選地，所述無氧氣體發生裝置可以為以空氣為原料氣製備氮氣的氮氣發生裝置，其副產品為富氧氣體，所述富氧氣體可通過富氧氣體輸出管道連接富氧氣體儲氣裝置， 所述富氧氣體儲氣裝置設有富氧氣體供氣口，所述富氧氣體供氣口通過富氧氣體供氣管道連接所述供熱系統的鍋爐的進風口。所述富氧氣體供氣管道內的供氣壓力優選為0. l_5kPa，並以不影響所述鍋爐內煙氣流速的壓力為最佳壓力值，所述富氧氣體的氧含量優選為30-50%，並以提高燃煤熱效率較高的氧含量為最佳氧含量值；所述富氧氣體的流量優選為1-15 Nm7min，並以不影響所輸送富氧氣體的鍋爐內煙氣流速、且提高燃煤熱效率較高的流量為最佳流量值。所述無氧氣體供氣管道中的管道連接處和/或所述供熱系統中涉及無氧氣體保養的管道中的管道連接處設有密封圈，所述密封圈優選改性橡膠密封圈。本發明的有益效果是由於設置了無氧氣體發生裝置，並通過將無氧氣體供氣管道在非採暖季將無氧氣體充入所述供熱系統的管網設施中進行無氧氣體保養，有效地避免了空氣對管網設施的氧化腐蝕，可以明顯地提高管網設施的使用壽命；由於可以採用以空氣為原料的氮氣發生裝置製取所述的無氧氣體，空氣中的氮氣含量高，製備成本低，可以有效地減少管網設施無氧氣體保養的成本；由於可以採用開放式和循環式兩種不同的保養方式，可以適宜於各種供熱系統的實際情況；由於可以通過控制閥進行排放流量和管網內無氧氣體壓力的控制，選定適宜範圍內的無壓或正壓，並且還可以根據實際需要採用間隙式的工作方式，可以在保證無氧氣體保養效果的同時，儘可能地減少運行成本；由於可以將氮氣發生裝置產生的富氧氣體送入儲氣裝置，並通過儲氣裝置在鍋爐工作時以適當的壓力和流量送入鍋爐，由此可以有效地提高鍋爐進風中的氧含量，有助於改善燃燒狀態，提高燃燒效率，降低鍋爐風機的動力消耗，進而節省能源、減少汙染物排放，減低供暖成本。經測算，本發明可提高管網設施運行使用壽命5-10年，減少運行維護量20-40% ； 降低鍋爐風機的負荷15%以上，提高鍋爐燃煤的燃燒效率10-20%。


圖1為本發明所述系統的一種實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面，結合附圖進一步說明本發明所述的保養提效系統及其工作方式。在圖1所示的實施例中，本發明在現有供熱系統中增加無氧氣體發生裝置1，以空氣為原料，將空氣分離為以氮氣為主的無氧氣體及副產品富氧氣體，並在非供暖期通過管道將無氧氣體充入管網設施中進行無氧氣體保養，而將富氧氣體儲存起來以備採暖季鍋爐使用。在非採暖季，無氧氣體發生裝置1產生的一定純度和壓力的無氧氣體，通過無氧氣體供氣管道2灌充或補充到集中供熱系統的熱交換器5兩端的一次管網或/和二次管網的供回水管路11或/和12中，包括用戶建築群6的所有供暖熱用戶13的供熱管路中並保持一定的壓力和流量。
具體實施方式
是停止供暖後，集中供熱系統管網設施的管路會存有一定量的水，由於集中供熱系統的管網設施複雜龐大且距離遠，難免有些管路有洩漏點， 通常1-2天管路內的水就會漏完，這樣管路內就會充滿空氣，潮溼的空氣在七八個月漫長的非供暖期，會對管網設施的管路產生較嚴重的管內腐蝕且逐年漸重，嚴重影響了集中供熱系統管網設施的運行效率和使用壽命；基於此，在停止供暖後，優選人為地將管網設施管路的存水放空，當然也可以不進行人為放空，然後，啟動無氧氣體發生裝置1，所示實施例中的無氧氣體發生裝置1優選為空分制氮機，空分制氮機進入正常產氮(即可輸送97%以上純度的氮氣)後，開始通過無氧氣體供氣管道2向一次管網或二次管網的供回水管路11或12 灌充氮氣，所充氮氣壓力優選為O-lOOkPa，並以保證環境空氣不能進入所保養的管網設施管內所需的最小壓力作為最佳壓力值，通常情況下流量優選為0. 1-0. 5Nm7min，並以保證 M小時內將其所保養的管網設施的全部管路充滿至所述的最佳壓力值所需的流量為最佳流量值。上述過程實際是用輸送的氮氣逐漸將管網設施管路內的空氣或空氣加水(不放空時)進行置換的過程，最終管網設施管路內充滿氮氣，利用氮氣幾乎不和其它物質發生反應的特性，在漫長的非供暖期，對管網設施的所有管路進行有效的保養，解決了非供暖期管網設施各管路內的氧化腐蝕問題，大大提高了其運行使用壽命和效率。根據實際需要，所述無氧氣體發生裝置可以間隙式工作，以補充管網設施中因洩露而減少的無氧氣體，使無氧氣體的壓力始終保持在一個適宜的範圍內。上述充氮氣保養可採用開放式充氮保養或循環式充氮保養，開放式充氮保養是指空分制氮機生產的氮氣灌充或補充到集中供熱系統的管網設施後，由安裝在管網設施管路的適當位置的排放口進行適量排放，以保證灌充或補充的氮氣能有效的置換管網設施管路內的氣體，並維持保養所需的流量，所述排放口可以設置控制閥等用於控制和調節的裝置；循環式充氮保養是指空分制氮機生產的氮氣灌充或補充到管網設施後，經安裝在管網設施管路的適當位置的排放口，通過無氧氣體回氣管道3排放到空分制氮機的吸入口，其排放量為保證灌充或補充的氮氣能有效的置換管網設施管路內的氣體所需的保養維持流量；本實施例優選為循環式充氮保養，優點是由於空分制氮機要分離的氣體的氧含量越來越少，所充氮氣的純度會越來越高，可達99. 5%以上，從而進一步提高保養效果；同時，空分制氮機的負荷也比較輕，可提高其產氮效率，延長其使用壽命。在集中供熱系統管網設施管路的適當位置，設有帶信號傳輸或不帶信號傳輸的氧含量檢測器14或/和壓力檢測器15或/和流量檢測器16，各種檢測器可以根據管網結構進行各種靈活設置，其中氧含量檢測器14實時檢測管網設施管路內氮氣的氧含量，壓力檢測器15實時檢測管網設施管路內氮氣的壓力，流量檢測器16實時檢測管網設施管路內氮氣的流量；以上數據均可遠傳到控制系統以便實時監控，並設有異常報警功能，保證了充氮保養的安全有效，並可以依據這些信號通過控制櫃或其他形式的控制裝置對所述無氧氣體發生裝置的工作狀態進行控制。對管網設施管路內灌充或補充的氮氣壓力實時有效的檢測監控尤為重要，控制氮氣壓力的原則是灌充或補充的氮氣壓力為能保證環境空氣不能進入所保養的管網設施管內所需的最小壓力即微正壓如5-lOkPa，當壓力檢測器15檢測的壓力小於或大於此值時， 上述空分制氮機根據所傳數據會自動補充或減少充氮量以滿足其壓力。在供暖期，先將集中供熱系統管網設施管路中的無氧氣體排空，然後再對其注水以便進行供暖。供暖時(即集中供熱鍋爐房7的供熱鍋爐8運行時)，無氧氣體發生裝置1優選為空分制氮機，生產的副產品即富氧氣體在富氧氣體儲氣裝置4 (例如儲氣罐)中保壓儲存，並通過富氧氣體供氣管道10向集中供熱鍋爐房7內的供熱鍋爐8的爐內燃燒系統或/ 和供熱鍋爐風機9的送風口(優選)輸送一定量的富氧氣體以達到高效助燃，降低鍋爐風機負荷，提高燃料燃燒效率的目的。根據實際需要，可以將非採暖季製備的富氧氣體儲存起來用於鍋爐，也可以在採暖季啟動無氧氣體發生裝置1以製備用於鍋爐的富氧氣體。綜合考慮成本和設備條件以及鍋爐的實際需要特點，可選擇所述富氧氣體的壓力小於IOOkPa,富氧氣體的氧含量為25%-65%，富氧氣體的流量小於60Nm7min。上述富氧氣體的壓力優選為0. l_5kPa，並以不影響所輸送富氧氣體的鍋爐內煙氣流速的壓力為最佳壓力值；富氧氣體的氧含量優選為30%_50%，並以提高燃煤熱效率較高的氧含量為最佳氧含量值；富氧氣體的流量優選為1-15 Nm7min，並以不影響所輸送富氧氣體的鍋爐內煙氣流速，且提高燃煤熱效率較高的流量為最佳流量值；並根據供熱鍋爐8 的運行工況適時適量的輸送富氧氣體。對於上述各種管道和其他設施的管道連接處，通常採用橡膠密封圈進行密封，所述橡膠密封圈優選改性橡膠密封圈。為提高密封效果，本發明還同時提供了一種可用作所述改性橡膠密封圈的合成橡膠，其配方和製備方法為
原料
異丁烯100kg，純度要求正丁烯含量低於0. 5% ； 異戊二烯:3kg，純度應高於98% ； 非極性溶劑
正己烷，300-1500Kg,純度應高於95% ； 引發劑
溴化鋅1. 5kg+三氯化鋁0. 85kg溶於6kg丙二醇丁醚中； 催化抑制劑
硬脂酸0. 5kg+硬脂酸鈣0. 4kg+高嶺土 0. 6kg+硅藻土 0. 3kg+聚乙二醇0. 25kg溶(混) 於0. 25kg水中；
其中，硬脂酸、硬脂酸鈣、高嶺土和硅藻土均為納米級粉； 聚合溫度-30°C ； 製備方式
首先將異丁烯和異戊二烯共同製成正己烷溶液，在_30°C、惰性氣體保護環境下加入配製好的引發劑溶液混合4-5分鐘後，立即在持續混合狀態下連續加入催化抑制劑至反應結束，催化抑制劑的加入速率優選根據反應過程逐漸降低，全部反應時間通常可以為0. 8 1 小時。以上述合成橡膠製備的密封圈，適應於供暖系統的管道條件，同常見的市售密封圈相比，具有良好的密封性能和抗老化性能，不僅使用壽命長，還可以有效地減少供暖系統涉及的氣水(汽)的洩露，有利於減少供暖系統的補水量、能耗和無氧氣體保養的成本。以上所述僅為本發明的一個優選實施例，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化；凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於集中供熱的保養提效系統，包括無氧氣體發生裝置，其特徵在於所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過無氧氣體供氣管道連接供熱系統。
2.如權利要求1所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述供熱系統設有用於充入所述無氧氣體的無氧氣體進氣口和用於排放所述無氧氣體的無氧氣體排氣口，所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過所述無氧氣體供氣管道連接所述供熱系統上的無氧氣體進氣口，所述無氧氣體排氣口連通大氣環境，所述無氧氣體進氣口至所述無氧氣體排氣口的無氧氣體通道包括了所述供熱系統內需要進行無氧氣體保養的全部空間。
3.如權利要求2所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述無氧氣體進氣口和所述無氧氣體排氣口的數量分別為一個或多個。
4.如權利要求3所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述無氧氣體排氣口設有控制閥。
5.如權利要求2所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述供熱系統設有用於輸入所述無氧氣體的無氧氣體進氣口和用於排放所述無氧氣體的無氧氣體排氣口，所述無氧氣體發生裝置的無氧氣體出口通過所述的無氧氣體供氣管道接入所述供熱系統上的無氧氣體進氣口，所述無氧氣體排氣口通過無氧氣體回氣管道連接所述無氧氣體發生裝置的氣體進口，所述無氧氣體進氣口至所述無氧氣體排氣口的氣體通道包括了所述供熱系統內需要進行無氧氣體保養的全部空間。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述供熱系統內的無氧氣體的相對壓力為0-700kPa，氧含量為0. 01-5%。
7.如權利要求6所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述無氧氣體供氣管道上設有氣泵。
8.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述無氧氣體發生裝置為以空氣為原料氣製備氮氣的氮氣發生裝置，其副產品為富氧氣體， 所述富氧氣體通過富氧氣體輸出管道連接富氧氣體儲氣裝置，所述富氧氣體儲氣裝置設有富氧氣體供氣口，所述富氧氣體供氣口通過富氧氣體供氣管道連接所述供熱系統的鍋爐的進風口。
9.如權利要求8所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述富氧氣體供氣管道內的供氣壓力優選為0. l_5kPa，並以不影響所述鍋爐內煙氣流速的壓力為最佳壓力值，所述富氧氣體的氧含量優選為30-50%，並以提高燃煤熱效率較高的氧含量為最佳氧含量值；所述富氧氣體的流量優選為1-15 Nm7min，並以不影響所輸送富氧氣體的鍋爐內煙氣流速、且提高燃煤熱效率較高的流量為最佳流量值。
10.如權利要求1、2、3、4、5、6、7、8和9所述的用於集中供熱的保養提效系統，其特徵在於所述無氧氣體供氣管道中的管道連接處和/或所述供熱系統中涉及無氧氣體保養的管道中的管道連接處設有密封圈，所述密封圈優選改性橡膠密封圈。
全文摘要
本發明涉及一種用於集中供熱的保養提效系統，包括無氧氣體發生裝置，所述無氧氣體發生裝置優選以空氣為原料氣製備氮氣的氮氣發生裝置，其無氧氣體出口通過所述無氧氣體供氣管道連接所述供熱系統上的無氧氣體進氣口，所述供熱系統內的無氧氣體通道包括了所述供熱系統內需要進行無氧氣體保養的全部空間，其富氧氣體出口通過富氧氣體輸出管道連接富氧氣體儲氣裝置，所述富氧氣體儲氣裝置設有富氧氣體供氣口，所述富氧氣體供氣口通過富氧氣體供氣管道連接所述供熱系統的鍋爐的進風口。本發明可以有效地減少供熱系統管網設施在非採暖季的氧化腐蝕，並可有效地提高鍋爐的燃燒效率，減低動力消耗，主要適應於各種規模的集中供熱系統。
文檔編號F24D19/00GK102537589SQ20121001250
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者朱海龍 申請人:北京市旭廣廈暖通節能設備有限責任公司