CN1015200B - 蒸气发生器 - Google Patents

Abstract

一种紧凑型直接蒸汽机可用于需要各种质量蒸汽的场合，采用在其一端带有燃烧器、在其另一端带有水雾喷嘴的具有水冷套管的燃烧器。在工作时，水雾逆流导向到燃烧器的排出气体，因此由于剧烈的涡流和通过相对气流的混合，引起水的直接汽化，水雾位于远离燃烧器火焰以便水熄灭火焰的情况不会出现，本发明的设备能够产生蒸汽而同时产生的一氧化碳含量很低。

Description

本发明涉及一种蒸汽发生器，尤其是涉及一种可以产生多种蒸汽质量以适于多种使用场合的直接蒸汽发生器。

一种直接蒸汽发生器的所希望的特征是它的一氧化碳排放量较低。为了使工人接受的一氧化碳的量符合政府规定的标准，当蒸汽发生器在一密封的工厂内工作，例如在混凝土制品厂或矿井内，低的一氧化碳排放量是重要的。

美国专利第4，288，978号中揭示了一种蒸汽发生器，它包括一个带有为通过套管的水循环的入口和带有第一和第二端部的装有水冷套管的燃烧室，一个位于燃烧室第一端部的燃烧器，一个用于将压缩空气和燃料传送给燃料器的装置，使得燃烧器可以产生向燃烧室第二端部延伸的火焰，一个连接在燃烧室第二端部、以输送所产生的蒸汽的输送管道。

如1980.7.8.申请的美国专利4211071-瓦特所描述的结构，该结构在水雾周围的区域产生大量涡流，这样确保通过燃烧气体直接且完全汽化水雾。在已有的设备中，例如瓦特蒸汽机，水流过燃烧室周围的套管，然后通过火焰密闭护罩周围的环形套管流出，这样水与热气体一并流过燃烧室。实际上，已经发现在火焰周围水的这种顺流使火焰不稳定和熄灭，这对发动机在通风条件差的工作地方引起不能承受的高浓度一氧化碳的产生。

本发明的目的是提供一种燃烧器火焰不易熄灭的直接蒸汽发生器。

本发明的另一目的是提供一种一氧化碳排放量较低的直接蒸汽 发生器。

根据本发明所提供的一种蒸汽发生器，包括装有水冷套管的燃烧室，它有为通过套管的水循环的入口和出口，且具有第一端部和第二端部。一燃烧器置于燃烧室的第一端部，装置将压缩空气和燃料输送给燃烧器以便燃烧器可以产生向燃烧室第二端部延伸的火焰。一水雾喷嘴置于远离燃烧器火焰的燃烧室第二端部，所述喷嘴与套管的出口相连接，且使水逆向喷入来自燃烧器火焰的热气流，由此产生蒸汽而不会熄灭火焰。一输送管接到燃烧室第二端部上，以输送这样产生的蒸汽。这样，本发明使用一种独特的结构，其将水逆流喷入热气流，水雾喷嘴直接对准燃烧器，这种结构与规定水应该远离火焰喷出以避免火焰熄灭的传统概念相反。

事实上，已经发现通过将水直接喷在来自燃烧器火焰的燃烧气体上，可以得到相当有效的蒸汽。可以相信这种结构促使水雾和热废气之间产生涡流，由此对产生蒸汽的水雾产生直接的热交换。意外地发现，根据本发明产生的蒸汽不会使火焰熄灭，即使是当在比已有设备获得的压力高得多的情况下产生蒸汽时也是如此。这结果是通过将水雾送入远离燃烧器火焰的设备区域而得到的，这样水雾不影响燃烧器中的燃烧过程。由于在本发明中水雾不影响燃料燃烧，装有高效燃烧器的设备可以产生足够低浓度的一氧化碳以适于密闭工作地方的使用。通过在距燃烧器火焰较远的地方传送水雾，消除了火焰熄灭问题。燃烧室的冷却套管的使用不需要再使用耐火材料做燃烧室贴面，且具有为汽化而预热水的附加好处。

该发明特别适用于烘焙预应力和预制混凝土，通常用来对象块坯和管材这样的混凝土制品进行标准烘焙。在烘焙混凝土制品哩，希望整个混凝土保持均匀的温度且混凝土表面保持湿润。混凝土烘焙过程产生热量，使混凝土制品的内部变热，通过在房间中堆放混凝土块或其他制品，然后对它们喷蒸汽，这样同时得到保持块坏均 匀的烘焙温度和保持它们湿润的两个目的。用这种方法烘焙块坯，例如在24小时内可以获得28天烘焙的混凝土强度。

本发明的一个最佳实施例将结合附图在下面进行描述，其中：

图1是为清楚起见的蒸汽发生器的局部透视图;

图2是燃烧室和辅助部分的垂直剖视图。

可以知道，虽然附图显示一适于天然气或丙烷燃烧器的结构，但本发明也可使用油料燃烧器，只要对本专业技术人员熟知的空气和供燃料装置作一些适当的改变就行了。

本发明的蒸汽发生器包括一端带有一燃烧器11和另一端带有一水雾喷嘴12的燃烧室10，燃烧室10具有一水冷套管15（图2），水冷套管15在近燃烧室10的下端有一套管入口16，在近燃烧室10的上端或燃烧器端有一套管出口17，水以由易得的且接入进水管20的水压控制器19调节的循环速度循环通过水冷套管15，在水冷套管15中的水通过套管出口17和管道22送到本身也位于蒸汽输出管道或输出管路24内的水雾喷嘴12。燃烧室10的大小以能使通过燃烧器11的火焰在燃烧室10范围内将燃料完全燃烧为宜。实际上，如图2所示，最好在燃烧室10的下部有一燃料燃烧时形成的热燃烧废气所需的区段25，该热燃烧废气产生在燃烧室10上部区段26内火焰周围且达到由燃烧器11的结构所许可的最大程度。

燃烧器11是一油料燃烧器或最好是一燃烧象空气和天然气或丙烷之类的压缩气体燃料混合物的燃烧器。因此，燃烧器11具有一输入管路30，该输入管路30有一通压缩空气的大直径空气输入管31，该空气输入管31中接有一小直径燃料管32。管31和32的连接处33正好是文氏管35的上游，气体燃料混合物通过文氏管35流动完全混合，由此保证在燃烧器11端部燃烧且提供其端部输出热量的良好控制。

供给空气输入管31的空气由通过过滤器40吸入空气和通过压 缩机41或其他已有的压缩装置用传统的方法压缩，空气输入管31内的压力可以用一合适的空气压力阀42调节，燃料管32内的压力可以由常用的燃料阀43控制。通过调节阀42和43，燃料混合物的压力和成分可以以所希望的而变化。

使用靠近燃烧器11端部的控制器49可以方便地完成燃烧器11的点火，控制器49可以从进料管道50和51获得燃料混合物，管道50和51从主燃料管32和空气输入管31引出，进料管道50和51分别在阀门42和43的上游处，与主管31和32相接。进料管道50和51上也具有阀53和54以便使所希望的燃烧气体的混合物和压力供给控制器49。

在该技术领域中有经验的人可以发现许多种燃烧器的任一种都适于本发明使用，因为由本设备产生的蒸汽含有来自燃烧器11的废气，所以实际上可以在某些应用中选择产生低浓度一氧化碳的燃烧器11，燃烧器11的低一氧化碳浓度将在使用本设备的方法产生蒸汽时得到，因为从喷嘴12喷出的逆流水雾不会使火焰熄灭。同样，燃料和空气供应装置的上述描述是直观的且可以随所使用的燃烧器类型而变化。在该技术领域中有经验的人也可以发现可以使用中心控制装置以调整整个系统的燃料、空气和水流的流量和相对压力。

工作时，从水雾喷嘴12喷出的水雾混合物和由在燃烧室10下端的燃烧器11产生的热燃烧气体一起产生蒸汽。通过从水雾喷嘴12产生的水雾逆向引导到来自燃烧器11的废气，由于剧烈的涡流和通过相对气流的混合，引起水的直接汽化，涡流和相对气流的混合可以由在燃烧室10和蒸汽输出管道24内放置紊流器来调整，调节燃烧器11的输出和水雾喷嘴12的输出可以决定通过蒸汽输出管道24的蒸汽质量。燃烧器11和水雾喷嘴12的相对压力必须调节，使得能够用所述的方法产生蒸汽，即水接触燃烧器11的热废气而 产生汽化。用本发明产生5-20帕斯卡相对低压蒸汽，其中在位于燃烧室10下部和蒸汽输出管道24之间的输出管颈59内水实际上完全地汽化。

如所述的本发明原理可以用于产生比以前用直接点火装置产生的压力高得多的蒸汽，这样，上述揭示的最佳实施例并不限制由下述权利要求所限定的发明范围。

Claims (8)

1、一种蒸汽发生器，包括：

带有为通过套管的水循环的入口16和出口17且带有第一和第二端部的装有水冷套管15的燃烧室10；

一位于燃烧室10第一端部的燃烧器11；

用于将压缩空气和燃料传送给燃烧器11的装置，使得燃烧器11可以产生向燃烧室10第二端部延伸的火焰；

一连接在燃烧室10第二端部的、以输送这样产生的蒸汽的输出管24；

其特征在于，它还包括：

一位于远离燃烧器11火焰的燃烧室10第二端部的水雾喷嘴12，所述喷嘴12连接在套管的出口17且使水逆向喷入来自燃烧器11火焰的热气流，由此产生蒸汽而不会熄灭火焰。

2、根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，还包括位于燃烧室10第一端部、给燃烧器11提供控制火焰的控制器49。

3、根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，用于将压缩空气和燃料传送给燃烧器11的装置包括一用于压缩环境空气的压缩机41、一连接在压缩机41和燃烧器11之间的空气输入管31和一连接在空气输入管31上的燃料输入管32。

4、根据权利要求3所述的蒸汽发生器，其特征在于，包括位于燃烧室10第一端部、给燃烧器11提供一控制火焰的控制器49和将空气输入管31和燃料输入管32连接到控制器49上的空气和燃料管道50、51。

5、根据权利要求4所述的蒸汽发生器，其特征在于，每根空气和燃料输入管31、32和每根空气和燃料供料管道50、51都各包括一控制阀42、43、53、54，空气和燃料管的控制阀42、43位于各自连接在压缩空气和燃料供料管道50、51的下游。

6、根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，水冷套管15的水入口16位于靠近燃烧室10第二端部，水冷套管15的水出口17位于靠近燃烧室10第一端部，这样水通过水冷套管15逆向流到燃烧室10中的热气流。

7、根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，水雾喷嘴12置于燃烧室10第二端部的输出管道24上。

8、根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，水雾喷嘴12置于燃烧室10第二端部的输出管道24且其形式是这样，使用时，从水雾喷嘴12喷出的水雾与热气体逆流接触以便在输出管道24中全部水汽化成蒸汽。