CN104930483A - 一种蓄热蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热蒸汽发生装置，属于蓄热设备技术领域，所述的蓄热蒸汽发生装置主要包括石墨块、包裹层、气凝胶层、保温层、外壳、进水管、出汽管、感温探头，所述的石墨块设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，依次向外分别为包裹层、气凝胶层、保温层和外壳，进水管设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，蓄热蒸汽发生装置内设有感温探头，石墨块上设有加热盘管插孔，每两排加热盘管插孔的中点位置设一排电加热棒插孔。本发明能开发利用低谷电，将电能转化为热能储存在石墨块中，蓄热量大，蓄热效果好，能进行水-汽、汽-汽、水汽混合-汽的转化，能控制产出蒸汽的温度，满足不同工业生产对蒸汽温度的需求。

Description

一种蓄热蒸汽发生装置

技术领域

    本发明属于蓄热设备技术领域，具体地说，涉及一种蓄热蒸汽发生装置。

背景技术

发展高效蓄热技术，有效解决了热能的传输与储存问题，满足工业化大规模连续稳定供能的要求，由于蒸汽输送及使用方便，目前广泛应用于化工、食品、生活供能等行业，通过蓄热器产蒸汽技术已成为一种发展趋势。

    我国缺电现象越来越严重，尤其是高峰电短缺，很多地方不得不在高峰用电期间拉闸限电，而低谷电往往有较多剩余，造成线损而大量浪费，进而形成自然资源的大量浪费。采用蓄能方式开发低谷电，将电能转化成热能储存起来，实现蒸汽的连续稳定产出，是节能发展的一个重要方向。

传统的蓄热装置仅能由水变为蒸汽，效率低，不能满足不同工业生产对蒸汽温度的需求。传统的蓄热装置采用熔盐作为蓄热材料，但其蓄热量小，对环境污染较大且易腐蚀。

因此，有必要提出一种蓄热蒸汽发生装置，开发利用低谷电，能稳定高效的持续产出蒸汽，满足工业生产需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种蓄热蒸汽发生装置，能开发利用低谷电，将电能转化为热能储存在石墨块中，且蓄热量大，蓄热效果好，能进行水-汽、汽-汽、水汽混合-汽的转化，能控制产出蒸汽的温度，满足不同工业生产对蒸汽温度的需求。

为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

    一种蓄热蒸汽发生装置，所述的蓄热蒸汽发生装置为封闭式立方体结构，结构上主要包括石墨块、包裹层、气凝胶层、保温层、外壳、进水管、出汽管、感温探头；其中，所述的石墨块设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，其外部包裹有一层包裹层，包裹层外涂有气凝胶层，气凝胶层外设置有保温层，保温层外设置有外壳，进水管设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，石墨块上设有感温探头，所述的石墨块上均匀开设有加热盘管插孔，每两排加热盘管插孔之间的中点位置设一排电加热棒插孔，且电加热棒插孔位于同一横排相邻两个加热盘管插孔的中线位置上，加热盘管插孔和电加热棒插孔均为直线贯穿石墨块的圆孔，一根连通的加热盘管弯转贯穿于每个加热盘管插孔内，加热盘管的一端与进水管相连通，另一端与出汽管相连通，每个电加热棒插孔内设有一根电加热棒。

作为优选，所述的进水管与外设的预热装置相连，预热装置为太阳能集热器或管道电磁加热器或热泵。

作为优选，所述的预热装置为管道电磁加热器，在管道电磁加热器内部，进水管为多层螺旋结构。

作为优选，所述的包裹层与石墨块间的间隙填充有石墨粉。

作为优选，所述的保温层为10㎝厚的玻璃棉。

作为优选，所述的出汽口与一个或一个以上的蓄热蒸汽发生装置依次串联。

 作为优选，蓄热蒸汽发生装置的控制系统主要包括温度监控模块、单片机、温度控制模块、时间控制模块和显示模块，其中：温度监控模块包括感温探头、功率放大器、A/D转换器，温度监控模块内的感温探头通过功率放大器、A/D转换器与单片机相连，对蓄热蒸汽发生装置内的石墨块温度进行监控；温度控制模块包括电加热棒电路、驱动器I、晶闸管，温度控制模块的晶闸管通过驱动器I与单片机相连，晶闸管控制电加热棒电路的开启与关闭；时间控制模块包括电加热棒电源电路、驱动器II、继电器，单片机通过驱动器II与继电器相连，继电器控制电加热棒电源电路中交流低谷电路和直流电路间的切换；显示模块包括LED显示器和驱动器III，LED显示器通过驱动器III与单片机相连。

    作为优选，所述的蓄热蒸汽发生装置的控制系统的控制过程为：单片机中时钟单元对时间进行判断，当时间处于夜晚（23:00-7:00）时，时间控制模块将电加热棒电源电路切换为交流低谷电路，温度监控模块对石墨块的温度进行监测，显示模块对时间和温度进行显示，此时，当石墨块的温度低于150℃时，温度控制模块控制电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热；当加热到500℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行关闭，停止加热；当时间处于白天（7:00-23:00）时，将电加热棒电源电路切换为直流电路，此时，当石墨块的温度低于最低值150℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热，当加热到500℃时，电加热棒电路进行关闭，停止加热。

本发明的有益效果：本发明采用石墨块作为蓄热材料，蓄热效果好、成本低、污染小；开发利用低谷电，将电能转化为热能储存在石墨块中，有效缓解了高峰期的用电压力，能进行水-汽、汽-汽、水汽混合-汽的转化，能控制产出蒸汽的温度，满足不同工业生产对蒸汽温度的需求；结构简单，易于加工，推广运用潜力大。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图；

图2为本发明加热盘管插孔和电加热棒插孔分布示意图；

图3为本发明加热盘管装配示意图；

图4为本发明装置的串联示意图；

图5为本发明控制系统结构图；

图6为本发明控制流程图。

图中，1-石墨块、2-包裹层、3-气凝胶层、4-保温层、5-外壳、6-进水管、7-出汽管、8-感温探头、9-加热盘管插孔、10-加热盘管、11-电加热棒插孔、12-电加热棒、13-预热装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种蓄热蒸汽发生装置，所述的蓄热蒸汽发生装置为封闭式立方体结构，主要包括石墨块1、包裹层2、气凝胶层3、保温层4、外壳5、进水管6、出汽管7、感温探头8，所述的石墨块1设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，其外部包裹有一层包裹层2，包裹层2外涂有气凝胶层3，气凝胶层3外设置有保温层4，保温层4外设置有外壳5，如此形成以石墨块1为核心逐层包裹，形成一个保温良好的蓄热蒸汽发生装置。所述的石墨块1上均匀开设有加热盘管插孔9，每两排加热盘管插孔9之间的中点位置设一排电加热棒插孔11，且电加热棒插孔11位于同一横排相邻两个加热盘管插孔9的中线位置上，加热盘管插孔9和电加热棒插孔11均为直线贯穿石墨块1的圆孔，一根连通的加热盘管10弯转贯穿于每个加热盘管插孔9内，每个电加热棒插孔11内设有一根电加热棒12，进水管6设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管7设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，所述的加热盘管10的一端与进水管6相连通，另一端与出汽管7相连通。此设计能确保电加热棒12产生的热能均匀的传递给石墨块1储存，且弯转贯穿于石墨块1中的加热盘管10中的热水或汽或水汽混合物逐渐吸收热量，最后产出一定温度要求的蒸汽。石墨块1上设有感温探头8，能对石墨块1的温度进行实时监测。

蓄热蒸汽发生装置的进水管6可以与外设的预热装置13相连，预热装置13为太阳能集热器或管道电磁加热器或热泵，能对水进行预热，所得到的热水或水汽混合物或汽进入蓄热蒸汽发生装置内，能缩短蒸汽产出的时间，且能提高产出蒸汽的温度。所述的出汽口7与一个或一个以上的蓄热蒸汽发生装置依次串联，构成蓄热蒸汽发生装置组，实现了多个蓄热蒸汽发生装置的串联，能不断提高产出蒸汽的温度，以满足工业对高温蒸汽的需求。

实施例2

如图1-4所示，一种蓄热蒸汽发生装置，所述的蓄热蒸汽发生装置为封闭式立方体结构，主要包括石墨块1、包裹层2、气凝胶层3、保温层4、外壳5、进水管6、出汽管7、感温探头8，所述的石墨块1设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，其外部包裹有一层包裹层2，包裹层2与石墨块1间的间隙填充有石墨粉，能减少热能的损失。包裹层2外涂有一层气凝胶层3，气凝胶层3外设置有保温层4，所述的保温层4为10㎝厚的玻璃棉，使得蓄热蒸汽发生装置的保温效果良好，减少热能损失。保温层4外设置有外壳5。

所述的石墨块1上均匀开设有加热盘管插孔9，每两排加热盘管插孔9之间的中点位置设一排电加热棒插孔11，且电加热棒插孔11位于同一横排相邻两个加热盘管插孔9的中线位置上，加热盘管插孔9和电加热棒插孔11均为直线贯穿石墨块1的圆孔，一根连通的加热盘管10从右至左、自下而上逐排弯转贯穿于每个加热盘管插孔9内，每个电加热棒插孔11内设有一根电加热棒12，进水管6设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管7设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，所述的加热盘管10的一端与进水管6相连通，另一端与出汽管7相连通。此设计能确保电加热棒12产生的热能均匀的传递给石墨块1，并将热能储存在石墨块1中，且弯转贯穿于石墨块1中的加热盘管10中的热水或汽或水汽混合物逐渐吸收热量，最后产出一定温度要求的蒸汽。石墨块1上设有感温探头8，能对石墨块1的温度进行实时监测。

蓄热蒸汽发生装置的进水管6可以与外设的预热装置13相连，预热装置13为管道电磁加热器，在管道电磁加热器内部，进水管6为多层螺旋结构，多层螺旋结构能使水充分预热，所得到的热水或水汽混合物或汽进入蓄热蒸汽发生装置内，能缩短蒸汽产出的时间，且能提高产出蒸汽的温度。所述的出汽口7与一个或一个以上的蓄热蒸汽发生装置依次串联，构成蓄热蒸汽发生装置组，实现了多个蓄热蒸汽发生装置的串联，能不断提高产出蒸汽的温度，以满足工业对高温蒸汽的需求。

如图5、6所示，蓄热蒸汽发生装置的控制系统主要包括温度监控模块、单片机、温度控制模块、时间控制模块和显示模块，其中：温度监控模块包括感温探头、功率放大器、A/D转换器，温度监控模块内的感温探头通过功率放大器、A/D转换器与单片机相连，对蓄热蒸汽发生装置内的石墨块温度进行监控；温度控制模块包括电加热棒电路、驱动器I、晶闸管，温度控制模块的晶闸管通过驱动器I与单片机相连，晶闸管控制电加热棒电路的开启与关闭；时间控制模块包括电加热棒电源电路、驱动器II、继电器，单片机通过驱动器II与继电器相连，继电器控制电加热棒电源电路中交流低谷电路和直流电路间的切换；显示模块包括LED显示器和驱动器III，LED显示器通过驱动器III与单片机相连。

蓄热蒸汽发生装置的控制系统的控制过程为：单片机中时钟单元对时间进行判断，当时间处于夜晚（23:00-7:00）时，时间控制模块将电加热棒电源电路切换为交流低谷电路，温度监控模块对石墨块的温度进行监测，显示模块对时间和温度进行显示，此时，当石墨块的温度低于150℃时，温度控制模块控制电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热；当加热到500℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行关闭，停止加热；当时间处于白天（7:00-23:00）时，将电加热棒电源电路切换为直流电路，此时，当石墨块的温度低于最低值150℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热，当加热到500℃时，电加热棒电路进行关闭，停止加热。

实施例3

如图1-4所示，一种蓄热蒸汽发生装置，所述的蓄热蒸汽发生装置为封闭式立方体结构，主要包括石墨块1、包裹层2、气凝胶层3、保温层4、外壳5、进水管6、出汽管7、感温探头8，所述的石墨块1设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，其外部包裹有一层包裹层2，包裹层2与石墨块1间的间隙填充有石墨粉，能减少热能的损失。包裹层2外涂有一层气凝胶层3，气凝胶层3外设置有保温层4，所述的保温层4为10㎝厚的玻璃棉，使得蓄热蒸汽发生装置的保温效果良好，减少热能损失。保温层4外设置有外壳5。

所述的石墨块1上均匀开设有加热盘管插孔9，每两排加热盘管插孔9之间的中点位置设一排电加热棒插孔11，且电加热棒插孔11位于同一横排相邻两个加热盘管插孔9的中线位置上，加热盘管插孔9和电加热棒插孔11均为直线贯穿石墨块1的圆孔，一根连通的加热盘管10从右至左、自下而上逐排弯转贯穿于每个加热盘管插孔9内，每个电加热棒插孔11内设有一根电加热棒12，进水管6设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管7设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，所述的加热盘管10的一端与进水管6相连通，另一端与出汽管7相连通。此设计能确保电加热棒12产生的热能均匀的传递给石墨块1，并将热能储存在石墨块1中，且弯转贯穿于石墨块1中的加热盘管10中的热水或汽或水汽混合物逐渐吸收热量，最后产出一定温度要求的蒸汽。石墨块1上设有感温探头8，能对石墨块1的温度进行实时监测。

蓄热蒸汽发生装置的进水管6可以与外设的预热装置13相连，预热装置13为管道电磁加热器，在管道电磁加热器内部，进水管6为多层螺旋结构，多层螺旋结构能使水充分预热，所得到的热水或水汽混合物或汽进入蓄热蒸汽发生装置内，能缩短蒸汽产出的时间，且能提高产出蒸汽的温度。所述的出汽口7与一个或一个以上的蓄热蒸汽发生装置依次串联，构成蓄热蒸汽发生装置组，实现了多个蓄热蒸汽发生装置的串联，能不断提高产出蒸汽的温度，以满足工业对高温蒸汽的需求。

 如图5、6所示，蓄热蒸汽发生装置的控制系统主要包括温度监控模块、单片机、温度控制模块、时间控制模块和显示模块，其中：温度监控模块包括感温探头、功率放大器、A/D转换器，温度监控模块内的感温探头通过功率放大器、A/D转换器与单片机相连，对蓄热蒸汽发生装置内的石墨块温度进行监控；温度控制模块包括电加热棒电路、驱动器I、晶闸管，温度控制模块的晶闸管通过驱动器I与单片机相连，晶闸管控制电加热棒电路的开启与关闭；时间控制模块包括电加热棒电源电路、驱动器II、继电器，单片机通过驱动器II与继电器相连，继电器控制电加热棒电源电路中交流低谷电路和直流电路间的切换；显示模块包括LED显示器和驱动器III，LED显示器通过驱动器III与单片机相连。

 蓄热蒸汽发生装置的控制系统的控制过程为：单片机中时钟单元对时间进行判断，当时间处于夜晚（23:00-7:00）时，时间控制模块将电加热棒电源电路切换为交流低谷电路，温度监控模块对石墨块的温度进行监测，显示模块对时间和温度进行显示，此时，当石墨块的温度低于150℃时，温度控制模块控制电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热；当加热到500℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行关闭，停止加热；当时间处于白天（7:00-23:00）时，将电加热棒电源电路切换为直流电路，此时，当石墨块的温度低于最低值150℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热，当加热到500℃时，电加热棒电路进行关闭，停止加热。

 本发明的蓄热蒸汽发生装置可快速的将水转换成蒸汽，可使蒸汽温度快速的达到150℃-500℃，加热至150℃只需45 min，加热至500℃只需120 min，蒸汽的发生率可达到99%以上。

本发明采用石墨块作为蓄热材料，蓄热效果好、成本低、污染小；开发利用低谷电，将电能转化为热能储存在石墨块中，有效缓解了高峰期的用电压力，能进行水-汽、汽-汽、水汽混合-汽的转化，能控制产出蒸汽的温度，满足不同工业生产对蒸汽温度的需求；结构简单，易于加工，推广运用潜力大。

  最后说明的是，以上优选实施例及附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的蓄热蒸汽发生装置为封闭式立方体结构，结构上包括石墨块、包裹层、气凝胶层、保温层、外壳、进水管、出汽管、感温探头；其中，所述的石墨块设置在蓄热蒸汽发生装置的中心，其外部包裹有一层包裹层，包裹层外涂有气凝胶层，气凝胶层外设置有保温层，保温层外设置有外壳，进水管设置在蓄热蒸汽发生装置的下部，出汽管设置在蓄热蒸汽发生装置的上部，石墨块上设有感温探头，所述的石墨块上均匀开设有加热盘管插孔，每两排加热盘管插孔之间的中点位置设一排电加热棒插孔，且电加热棒插孔位于同一横排相邻两个加热盘管插孔的中线位置上，加热盘管插孔和电加热棒插孔均为直线贯穿石墨块的圆孔，一根连通的加热盘管弯转贯穿于每个加热盘管插孔内，加热盘管的一端与进水管相连通，另一端与出汽管相连通，每个电加热棒插孔内设有一根电加热棒。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的进水管与外设的预热装置相连，预热装置为太阳能集热器、管道电磁加热器或热泵。

3.根据权利要求2所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的预热装置为管道电磁加热器，在管道电磁加热器内部，进水管为多层螺旋结构。

4.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的石墨块与包裹层的间隙填充有石墨粉。

5.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的保温层为10㎝厚的玻璃棉。

6.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的出汽口与一个或一个以上的蓄热蒸汽发生装置依次串联，构成蓄热蒸汽发生装置组。

7.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：蓄热蒸汽发生装置的控制系统主要包括温度监控模块、单片机、温度控制模块、时间控制模块和显示模块，其中：温度监控模块包括感温探头、功率放大器、A/D转换器，温度监控模块内的感温探头通过功率放大器、A/D转换器与单片机相连，对蓄热蒸汽发生装置内的石墨块温度进行监控；温度控制模块包括电加热棒电路、驱动器                                                、晶闸管，温度控制模块的晶闸管通过驱动器与单片机相连，晶闸管控制电加热棒电路的开启与关闭；时间控制模块包括电加热棒电源电路、驱动器、继电器，单片机通过驱动器与继电器相连，继电器控制电加热棒电源电路中交流低谷电路和直流电路间的切换；显示模块包括LED显示器和驱动器，LED显示器通过驱动器与单片机相连。

8.根据权利要求1所述的一种蓄热蒸汽发生装置，其特征在于：所述的蓄热蒸汽发生装置的控制系统的控制过程为：单片机中时钟单元对时间进行判断，当时间处于夜晚（23:00-7:00）时，时间控制模块将电加热棒电源电路切换为交流低谷电路，温度监控模块对石墨块的温度进行监测，显示模块对时间和温度进行显示，此时，当石墨块的温度低于150℃时，温度控制模块控制电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热；当加热到500℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行关闭，停止加热；当时间处于白天（7:00-23:00）时，将电加热棒电源电路切换为直流电路，此时，当石墨块的温度低于最低值150℃时，温度控制模块对电加热棒电路进行开启，利用电加热棒对石墨块进行加热，当加热到500℃时，电加热棒电路进行关闭，停止加热。