[发明专利]一种直流低压超高温蒸汽过热装置及控制方法

权利要求书

1.一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：包括燃烧器、壳体和蒸汽管道，所述的蒸汽管道并排设置在壳体内部并将壳体内部空间分割成回流式气流通道，所述的燃烧器设置在壳体一端，用于向气流通道内喷射燃烧热气流，以热辐射的方式加热蒸汽管道内流通的蒸汽。

2.根据权利要求1所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的蒸汽管道以缠绕式并排设置在壳体内部，形成相隔的内盘管和外盘管。

3.根据权利要求1或2所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的蒸汽管道在外盘管处外接蒸汽入口，并以缠绕式形成外盘管，然后向内弯曲以缠绕式形成内盘管，在内盘管的端部外接蒸汽出口。

4.根据权利要求3所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的蒸汽入口和蒸汽出口设置在壳体的外部并位于壳体外部同一端部的两侧。

5.根据权利要求3所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的内盘管内部为第一气流通道，内盘管和外盘管之间为第二气流通道，外盘管和壳体之间相隔并形成第三气流通道，第一气流通道端部设置有通向第二气流通道的回流部，第二气流通道端部设置有通向第三气流通道的回流部，第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道形成回流式气流通道，第三气流通道末端设置有烟气出口。

6.根据权利要求5所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道为水平气流通道。

7.根据权利要求1所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的燃烧器以天然气为燃料，用于向第一气流通道内喷射火焰形成燃烧热气流与内盘管蒸汽管道进行辐射换热，然后热气流在第一气流通道末端回流部向外转弯180°进入第二气流通道并在第二气流通道内与内、外盘管蒸汽管道进行辐射换热，然后气流在第二气流通道末端回流部向外转弯180°进入第三气流通道并在第三气流通道内与外盘管蒸汽管道进行辐射换热，最后热气流在壳体一端顶部的烟气出口排出。

8.根据权利要求1或7所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的燃烧器连接壳体的设置有蒸汽出、入口的一端。

9.根据权利要求3所述的一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其特征在于：所述的内盘管内径大于燃烧器喷射火焰的外径，内盘管的长度大于燃烧器喷射火焰的长度。

10.一种权利要求1-2、4-7、9中任一项所述的直流低压超高温蒸汽过热装置的控制方法，其特征在于：

直流低压超高温蒸汽过热装置还包括控制单元，燃烧器包括变频器、天然气泵和喷嘴，蒸汽出口端设置有温度传感器，变频器通过控制天然气泵向喷嘴处输送的供燃烧的天然气流量，控制蒸汽在通过蒸汽管道加热后从蒸汽出口处喷出时的温度；

设置在蒸汽出口端处的温度传感器反馈蒸汽温度信号至控制单元，控制单元将蒸汽温度信号与变频器中的设定蒸汽温度值相比较构成自动闭环调节回路，控制单元根据蒸汽温度实际情况，设定供气系统流量值；当蒸汽温度需增加时，变频器输出电压和频率升高，天然气泵转速升高，泵口出气量增加；当蒸汽温度需减少时，变频器输出电压和频率降低，气泵转速降低，泵口出气量减少，通过变频供气始终保持蒸汽管道管网排出蒸汽温度恒定，使其保持在设定温度值上；

变频供气采用数字式增量PID调节方式，自动闭环调节回路调节的量是该蒸汽管道中蒸汽实际温度值t和温度参考值t0相比较所产生的差值信号送控制单元PID调节器进行PID运算，其运算结果转换为模拟控制信号送变频器进行运转控制，以达到运行温度值t在任何温度状态始终接近于设定参考温度值t0；

1）当实际温度低于t1时，为加快响应速度，气泵满速运行；

2）当实际温度位于t1～t2时，为避免积分饱和，分离积分项，采用PD控制；

3）当实际温度位于t2～t3时，采用PID控制；

4）当实际温度位于t3～t4时，采用自适应PID控制；

5）当实测温度>t0+0.1，且在采样周期中，温度持续上升，则变频器断开；

6）在采样周期中，温度持续下降，则变频器开通，其他情况实行PID控制；

7）实测流量大于t4时，关闭变频器电源；

t0为设定温度值1，t1、t2、t3、t4的选择为：t1=t0×94％，t2=t0×97%，t3=t0-0.2，t4=t0+0.2。