CN105371263B - 应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统，包括：喷淋式蒸汽发生器，汽水分离器，中枢循环水箱，以及与所述中枢循环水箱连接并用来使水增压的增压装置；其中，所述喷淋式蒸汽发生器包括:由上往下连通设置的上集箱和管排,以及设于所述上集箱之内的喷淋装置；所述喷淋装置连接中枢循环水箱用于以喷淋的方式供给水；所述上集箱上设置有蒸汽出口和接口；所述管排与所述上集箱通过所述接口连接以与上集箱内部连通，用来在所述管排被加热时将所述喷淋装置喷出的水汽化以产生蒸汽。该系统具有安全可靠、热效率高、蒸汽产生快、自动化程度高、运行费用低的优势。

Description

应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统

技术领域

本发明涉及蒸汽锅炉技术领域，特别涉及一种应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统。

背景技术

现有技术中通常使用锅炉产生蒸汽，再将产生的高温高压的蒸汽通过换热器换热后为建筑物进行供暖供热。现有技术中的锅炉通常以燃煤或天燃气作为加热锅炉的主要热源，进而促使锅炉内的循环水不断蒸发产生大量的蒸汽。现有技术中的锅炉在结构上通常拥有一个和热源直接接触的巨大的加热水箱，并设置有维持该加热水箱内部水位的补水泵。实际使用时若泄压阀因老化而发生故障会导致锅炉内部压力骤升，进而产生能量巨大的爆炸，即使加热水箱内的蓄水量仅为100公斤，其爆炸释放的能量与1公斤TNT炸药相当，破坏力极大。现有技术中蒸汽锅炉的加热水箱内通常承装几千公斤的软化水，为安全供热带来了极大的安全隐患。此外，在发现泄压阀故障时，上升结构的蒸汽锅炉难以及时切断热源，即便切断热源后，位于加热水箱内的余热仍然会产生大量的蒸汽，进而导致加热水箱内部的压力继续上升，进而致使爆炸难以得到及时的阻止。进一步的，由于现有技术中的加热水箱通常容量较大，承装大量的软化水，进而从点火启动到达到供汽压力通常需要不少于50分钟的准备时间，在这一加热过程中，过长的加热时间会产生大量的热量损耗，进而浪费了大量的能源，既不节能，也不环保。

因此，研发一种新式的蒸汽发生器，以克服上述技术缺陷，增加蒸汽锅炉的使用安全性成为一种必需。

发明内容

为此，本发明提供一种应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统，解决现有技术中的水容量多、启动时间长、热效率低的问题，并彻底解决了爆炸发生的可能性。

一种应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统，包括：用于产生蒸汽的喷淋式蒸汽发生器，与所述喷淋式蒸汽发生器连接用于将从喷淋式蒸汽发生器流出的蒸汽进行汽水分离的汽水分离器，与所述喷淋式蒸汽发生器连接用于向喷淋式蒸汽发生器供给液态水的中枢循环水箱，以及与所述中枢循环水箱连接并用来使水增压的增压装置；其中，

所述喷淋式蒸汽发生器包括:由上往下连通设置的上集箱和管排,以及设于所述上集箱之内的喷淋装置；

所述喷淋装置连接中枢循环水箱用于以喷淋的方式供给水；所述上集箱上设置有蒸汽出口和接口；所述管排与所述上集箱通过所述接口连接以与上集箱内部连通，用来在所述管排被加热时将所述喷淋装置喷出的水汽化以产生蒸汽。

可选的，所述喷淋装置包括供水管道和喷头，所述供水管道固定设置在所述上集箱内部，其一端与所述上集箱侧壁密封连接，所述喷头设置在所述供水管道上。

可选的，所述增压装置为补水泵、增压泵或循环泵。

可选的，所述喷头的数量为一个、两个或两个以上,并且所述喷头为固定设置在所述供水管道上使得水以直线型喷洒、扇形喷洒和/或全方位喷洒。

可选的，所述喷淋式蒸汽发生器还包括设于管排下方的下集箱，其上设有接口，并通过所述接口使所述下集箱与所述管排连通用来接收未被汽化的液态水。

可选的，所述下集箱连接有疏水阀，所述疏水阀直接与所述中枢循环水箱的回水口连接或通过管道与所述中枢循环水箱的回水口连接使得所述喷淋式蒸汽发生器中未被汽化的液态水循环利用。

可选的，所述下集箱还与所述汽水分离器的液体出口连接以将所述汽水分离器中的液态水回流至所述中枢循环水箱。

可选的，所述系统还包括与所述中枢循环水箱和所述喷淋式蒸汽发生器连接的预热装置，用于使水在进入所述喷淋式蒸汽发生器之前被预热。

可选的，所述预热装置为二级预热装置，其与所述中枢循环水箱的连接管道上设有所述增压装置；并且所述系统还包括一级预热水箱，其与水源和所述中枢循环水箱连接用于使水在进入所述中枢循环水箱之前被预热。

可选的，所述增压装置为第二增压装置，所述系统还包括连接在所述一级预热水箱和所述中枢循环水箱之间的第一增压装置，其用来保持所述中枢循环水箱中的液位，并且为了防止所述中枢循环水箱中的水回流至所述第一增压装置，在所述第一增压装置和所述中枢循环水箱之间设有用于防止水回流的电磁阀。。

本发明的有益效果为：

1、水容量少：传统蒸汽锅炉一旦爆炸，每100公斤炉水释放的能量相当于1千克TNT炸药。常规蒸汽锅炉内有几千公斤水，爆炸威力巨大。而本发明所述的喷淋式蒸汽发生器只有20多公斤水，比家用热水器容量还小，爆炸的危险较小；

2、升压时间快：喷淋式蒸汽发生器升压时间快，从点火开始启动到出蒸汽只需5分钟左右，是传统蒸汽锅炉启动速度的10倍，仅从升压单方面来算就可以大大节省燃料，提高运行工作效率，节省了启动能耗。

因此，应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统具有安全可靠、热效率高、蒸汽产生快、自动化程度高、运行费用低的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中系统的示意图；

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统的一个具体实施方式。

如图1所示，该系统包括：用于产生蒸汽的喷淋式蒸汽发生器200，与所述喷淋式蒸汽发生器200连接用于将从喷淋式蒸汽发生器流出的蒸汽进行汽水分离的汽水分离器300，与所述喷淋式蒸汽发生器连接用于向喷淋式蒸汽发生器供给液态水的中枢循环水箱100，以及作为增压装置的补水泵410和循环泵420；其中，

所述喷淋式蒸汽发生器包括:由上往下连通设置的上集箱210和管排240,以及设于所述上集箱之内的供水管道220和喷头230，所述供水管道和喷头构成喷淋装置；供水管道220的一端可选的与上集箱210通过法兰焊接，另一端可选的通过基托260支撑，基托260可选的与上集箱底部焊接，这样通过基托260可将供水管道220在上集箱210中固定。上集箱210与管排240通过多个接口连通，如图所示，管排中的每个管道与上集箱的连接点处都为将管道与上集箱210连通的接口。管排240围绕的腔室600中可设置热源，热源加热管排，这种情况下，热源产生的热量能够被管排充分吸收，热损失较少，热量利用率较高。管排下方与下集箱250同样的通过多个接口连通，汽水分离器300上设有蒸汽出口、液体出口以及与上集箱210的蒸汽出口连接的蒸汽进口，汽水分离器300的蒸汽进口与上集箱210的蒸汽出口通过管道530连通，汽水分离器300的液体出口通过管道540与下集箱250连通，汽水分离器300的蒸汽出口通过管道550流出进入后续工序。

工作时，供水管道220通过多个喷头230向上集箱210中喷淋水，腔室600中的热源加热管排240，管排的温度升高后将热传递给上集箱使得管排和上集箱中均为高温高压的工作状态，这样，上集箱中所喷淋的水和自上集箱流入管排之中的水被汽化为蒸汽，蒸汽经过管道530进入汽水分离器300中被汽水分离之后，由管道550送往后续工序。上集箱中未被汽化的液态水在重力作用下向下流至管排240中，在向下流动过程中，一部分液态水可被汽化为蒸汽，这样增加了水汽化的利用率，使得喷淋装置喷淋的水基本上全部都被汽化，只有少量未被汽化的液态水继续向下流入下集箱250。汽水分离器300液体出口流出的液态水沿管道540流入下集箱250中。

需要说明的是，喷淋装置、管排240和下集箱250组成了蒸汽发生器200。在本实施方式中，喷淋装置是由供水管道220和喷头230构成的，而本领域技术人员应当理解，该喷淋装置还可以被设计为其他任何可以喷淋水的装置，并不限于供水管道和喷头。同样的，喷头的数量可以是一个，两个或多个，所述喷头喷洒水的方式可以是直线喷洒、扇形喷洒和/或全方位喷洒。以蒸汽能够顺利在上集箱中流动并通过管道530流出而不在上集箱中聚集从而避免上集箱中局部压力过高从而可能带来爆炸的危险为条件，在满足该条件下，可以任意设置所述喷头的数量以及喷水的方式。所述供水管道220在上集箱210中的固定还可以被设计为其他方式，比如将供水管道的两端均与上集箱焊接。所述上集箱210上优选的设置有压力计和压力控制器用来控制上集箱中的气压使其保持在安全压力范围之内，还优选设置有安全阀或泄压阀用来在上集箱中的压力超出安全压力范围时快速释放上集箱中的高压以保证装置的安全。所述管排上优选的可以设置有温度控制器用来监控管排的温度，并在喷淋装置出现故障而导致喷淋装置干烧的情况下能够将温度的变化及时反馈给控制系统从而授权燃烧系统停止运行，增加了该系统的安全性。所述汽水分离器300的液体出口与下集箱的连通并不是必须的，还可以将与汽水分离器300的液体出口连通的管道540设计为直接与中枢循环水箱100相连通，目的是使汽水分离器中所分离出的液态水循环使用。

所述中枢循环水箱100用来为喷淋装置200供给水。在图1所示的实施方式中，中枢循环水箱100分别与一级预热装置110和二级预热装置120连接，一级预热装置110可以为一预热水箱，该预热装置110中被预热过的水通过管道510流入中枢循环水箱100之中。中枢循环水箱100和一级预热装置110之间的连接管道510上设置有补水泵410用来保持中枢循环水箱100中的液位，中枢循环水箱100上可设置液位计(未示出)并通过其来监控中枢循环水箱100中液面的高低。在补水泵410和中枢循环水箱100之间还可以设置电磁阀(未示出)，用于防止水从循环中枢水箱100向一级预热装置110反向流动。在循环中枢水箱100与二级预热装置120之间的管道520上设置有循环水泵或增压泵420用来使将流入蒸汽发生装置的水增压。

工作时，水在一级预热装置110中被一次加热后经管道510被一次增压后流入中枢循环水箱100中，中枢循环水箱100控制水量，从中枢循环水箱100流出的水经过管道520被二次增压之后流入二级预热装置120中被二次预热，二级预热装置120与蒸汽发生装置200的供水管道220相连，从二级预热装置120流出的二次预热之后的水进入供水管道220中完成蒸汽发生装置200的供水。下集箱中的液态水可通过管道流回中枢循环水箱100中使得下集箱中的液态水循环使用，管道上可选的设置有疏水阀130以防止蒸汽发生装置200中的蒸汽向中枢循环水箱100流动并使液态水流回中枢循环水箱100。

需要说明的是，一级预热装置110和二级预热装置120在图1中的设置并非不可取代的。在其他实施方式中，可省去二级预热装置或一级预热装置或两者都不要。一级预热装置110和二级预热装置120的预热可以是多种方式，比如可以是电加热预热等，然而在考虑到环保方面时，优选使蒸汽发生装置中热源产生的烟气再循环以利用烟气的余热加热一级预热装置110和二级预热装置120中的水。

本发明的水循环系统，如图1所示的示例，在供给水时是以喷淋的方式供给水，因喷头每次喷出的水量较小，故在蒸汽发生装置的高温高压环境下，如此少量的水可被瞬间汽化从而加快了蒸汽的发生速率并大大提升了水汽化的利用率，故该水循环系统以少量的水即可连续不断的发生蒸汽，没有爆炸的危险。

以上发明仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用喷淋式蒸汽发生器的水循环系统，包括：用于产生蒸汽的喷淋式蒸汽发生器，与所述喷淋式蒸汽发生器的蒸汽出口连接用于将从喷淋式蒸汽发生器流出的蒸汽进行汽水分离的汽水分离器，与所述喷淋式蒸汽发生器的进水口连接用于向喷淋式蒸汽发生器供给液态水的中枢循环水箱，以及与所述中枢循环水箱和连接并用来使水增压的增压装置；其中，

所述喷淋式蒸汽发生器包括:由上往下连通设置的上集箱和管排,以及设于所述上集箱之内的喷淋装置；

所述喷淋装置连接中枢循环水箱用于以喷淋的方式供给水；所述上集箱上设置有蒸汽出口和接口；所述管排与所述上集箱通过所述接口连接以与上集箱内部连通，用来在所述管排被加热时将所述喷淋装置喷出的水汽化以产生蒸汽。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷淋装置包括供水管道和喷头，所述供水管道固定设置在所述上集箱内部，所述喷头设置在所述供水管道上。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述增压装置为补水泵和/或增压泵和/或循环泵。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述喷头的数量为一个、两个或两个以上,并且所述喷头为固定设置在所述供水管道上使得水以直线型喷洒、扇形喷洒和/或全方位喷洒。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷淋式蒸汽发生器还包括设于管排下方的下集箱，其上设有接口，并通过所述接口使所述下集箱与所述管排连通用来接收未被汽化的液态水。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述下集箱连接有疏水阀，所述疏水阀直接与所述中枢循环水箱的回水口连接或通过管道与所述中枢循环水箱的回水口连接使得所述喷淋式蒸汽发生器中未被汽化的液态水循环利用。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述下集箱还与所述汽水分离器的液体出口连接以将所述汽水分离器中的液态水回流至所述中枢循环水箱。

8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统还包括与所述中枢循环水箱和所述喷淋式蒸汽发生器连接的预热装置，用于使水在进入所述喷淋式蒸汽发生器之前被预热。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述预热装置为二级预热装置，其与所述中枢循环水箱的连接管道上设有所述增压装置；并且所述系统还包括一级预热水箱，其与水源和所述中枢循环水箱连接用于使水在进入所述中枢循环水箱之前被预热。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述增压装置为第二增压装置，所述系统还包括连接在所述一级预热水箱和所述中枢循环水箱之间的第一增压装置，其用来保持所述中枢循环水箱中的液位，并且为了防止所述中枢循环水箱中的水回流至所述第一增压装置，在所述第一增压装置和所述中枢循环水箱之间设有用于防止水回流的电磁阀。