CN106195978A - 蒸汽发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸汽发生器技术领域，具体地说，涉及一种蒸汽发生装置及方法。该装置包括发生器本体，发生器本体包括壳体，壳体处同端的设有燃烧机接口部和排烟口；壳体内水平的设有两端开口的燃烧筒，燃烧筒一端与燃烧机接口部连接，燃烧筒另一端远离相对的壳体内壁；壳体内与燃烧筒所述另一端相对的设有第一加热盘管，燃烧筒在所述另一端与排烟口之间的外壁处依次设有第二加热盘管和预热盘管；预热盘管一端与供水系统连接，预热盘管另一端依次通过压力调节阀和止回阀与第一加热盘管一端连接；第一加热盘管另一端与第二加热盘管一端连接，第二加热盘管另一端与蒸汽处理系统连接。本发明热利用率较高且更加安全、合理。

Description

蒸汽发生装置及方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器技术领域，具体地说，涉及一种蒸汽发生装置及方法。

背景技术

蒸汽发生器是蒸汽动力装置的重要组成部分，是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。

现有的蒸汽发生器通常采用锅炉形式，该种形式的锅炉在加热时，为了减少薄壁管及厚壁锅筒与管板之间的焊缝处的热应力集中，必须缓慢的对锅炉进行加热，这就使得现有的锅炉从冷锅启动到蒸汽输出需要耗费大量的时间(至少为40分钟)，这为使用者带来了极大的不便。

公开号为“CN201513874U”的专利文件中公开了一种快速蒸汽发生器，其虽然能够通过盘管加热的方式大大提升蒸汽产生的速度，但是其缺陷也较为明显，主要包括：

1、其内部的燃烧室是由螺旋弹簧状盘管5紧密相抵构成，为了保证燃烧机处喷射的火焰能够较佳的对盘管装置的下部进行加热以及燃烧后的高温烟气能够较佳的对盘管装置上部进行加热，就需求燃烧机处的燃料应当采用在燃烧时能够具备较大特定火焰扩散角的优质燃料，这就大大提升了运行成本；另外，螺旋弹簧状盘管5是紧密相抵的，其在受热时会进行膨胀，这就埋下了严重的安全隐患；

2、其热交换器1的内部是整个连通的，即在运行时，热交换器1整个为一高压盘管，而热交换器1的容积越大，热交换器1内部所能达到的水压上限就越大且压力也越难进行迅速的调节，这就大大增加了热交换器1爆炸的风险。

发明内容

为了能够克服现有蒸汽发生器运行成本较高且安全性较差的问题，本发明提供了一种蒸汽发生装置。

根据本发明的蒸汽发生装置，其包括发生器本体，发生器本体包括封闭的壳体，壳体内设有两端均与外界连通的加热通道；加热通道包括用于燃烧机在水平方向上向内喷射火焰的燃烧通道，和用于燃烧烟气排出的烟气流道，烟气流道处燃烧烟气的排出方向与燃烧通道处火焰的喷射方向相反；

燃烧通道与烟气流道的回折连接处设有第一受热单元，烟气流道处在燃烧烟气的排出方向上依次设有第二受热单元和预热单元；第一受热单元、第二受热单元和预热单元内均设有水流通道，预热单元、第一受热单元和第二受热单元的内部水流通道依次连通，预热单元与第一受热单元间还依次管道连接有压力调节阀和止回阀。

本发明的蒸汽发生装置中，第一受热单元和第二受热单元主要是通过燃烧烟气进行加热的，因此对燃料的火焰扩散角要求并不高，因此能够较佳的使用多种燃料，从而大大降低了运行成本。

其中，第一受热单元是设置在燃烧通道与烟气流道的回折连接处，从而使得第一受热单元能够受到燃烧火焰或燃烧烟气的直接冲击，因此第一受热单元处所受到的热量较为集中，这不仅能够极大提高热量的利用率、有效避免热量损失，而且使得第一受热单元内的液体介质(水)能够迅速的被加热。

其中，第二受热单元是设置在烟气流道处的，这使得第二受热单元能够持续的从高温烟气处吸收热量，从而能够较佳的实现液态到气态的相变。

其中，烟气流道外侧近排烟口端的温度较低，该处的温度不足以实现液态到气态的转化，但通过设置预热单元却可以较佳的对该处的热量进行回收利用。

本发明的蒸汽发生装置中，止回阀能够较佳的将预热单元和第一受热单元、第二受热单元进行隔断，这使得在整体运行容积不变的情况下，仅第一受热单元和第二受热单元的内部会存在高压；由于高压段容积的降低，使得第一受热单元和第二受热单元内能够达到的压力上限也会相应的降低，而且第一受热单元和第二受热单元处的压力也能够较快的被调节，从而大大增加了使用安全性、降低了爆炸的几率。另外，压力调节阀的设置使得预热单元处的供水压力能够较佳的被调节，从而较佳降低因供水压力的波动而导致第一受热单元和第二受热单元内的压力值异常。

作为优选，壳体内设有燃烧筒，燃烧筒内腔构成燃烧通道，燃烧筒外壁与壳体外壁间形成烟气流道；壳体在同一端侧部分别设有燃烧机接口部和排烟口，燃烧机接口部与燃烧筒一端连接，排烟口与烟气流道末端连通。该种构造使得，燃料在燃烧通道内燃烧时，燃烧火焰处的热量能够较佳的透过燃烧筒筒壁向第二受热单元和预热单元传递，燃料燃烧后的高温燃烧烟气能够再次对第二受热单元和预热单元进行加热，从而极大的提高了热量的转换率。另外，由于烟气流道是由燃烧筒外壁与壳体内壁间共同形成的，这不仅使得第二受热单元和预热单元便于布置，而且还能够有效的避免热量自壳体处损失。

作为优选，燃烧筒另一端远离壳体内壁，第一受热单元位于壳体与燃烧筒所述另一端相对处，第一受热单元的受热面至少覆盖燃烧筒所述另一端的端面。由于第一受热单元的受热面能够正对燃烧筒的端面且对燃烧筒端面进行覆盖，这使得第一受热单元能够较佳的接收燃烧筒处的燃烧烟气或燃烧火焰的冲击，从而极大的提升了热转换速率，而且还能够较佳的避免因燃烧烟气或燃烧火焰对壳体的直接冲击而导致的壳体使用寿命下降或热量损失。

作为优选，第一受热单元、第二受热单元和预热单元均由水管弯折构成。

作为优选，壳体底部还设有排污口，排污口位于燃烧通道与烟气流道的回折连接处下方。

本发明的蒸汽发生装置中，预热单元、第一受热单元和第二受热单元是能够依次连接的，这使得预热单元能够较佳的对液体介质(水)进行预热，第一受热单元能够快速的将经预热后的液体介质(水)进行加热，第二受热单元在持续高温燃烧烟气的作用下能够较高效率的实现液体介质(水)从液态到气态的相变。

本发明的蒸汽发生装置中，预热单元、第一受热单元和第二受热单元能够均由水管弯折构成，预热单元和第二受热单元能够均在燃烧筒的外周上进行环绕。由于液体介质(水)是存在于预热单元、第一受热单元和第二受热单元中的，而通过将预热单元、第一受热单元和第二受热单元均采用管道的形式，使得本发明的加热单元能够快速的被加热，从而大大提高了生产效率。

本发明的蒸汽发生装置中，第二受热单元和预热单元均能够在径向上对燃烧筒与壳体间的空间进行填充，从而大大提高了燃烧烟气处的热量转化率。

本发明还提供了一种蒸汽发生方法，其包括：将上述任一种蒸汽发生装置与一供水系统和一蒸汽处理系统连接；其中，将供水系统与预热单元的水流通道管道连接，将蒸汽处理系统与第二受热单元的水流通道管道连接。

作为优选，在预热单元与第一受热单元间或供水系统与预热单元间设置一水泵。水泵能够较佳的将液态介质泵入第一受热单元和第二受热单元内，而且使得介质能够在第一受热单元和第二受热单元内强制流动，从而能够有效避免热应力集中，使得第一受热单元和第二受热单元不会因温度骤然变化而损伤以致破坏。

作为优选，供水系统包括储水箱，将储水箱的内腔与预热单元的水流通道连通。储水箱能够具有保压功能，从而能够较佳的保证供水系统处的供水水压。

作为优选，蒸汽处理系统包括气液分离器，将气液分离器的进料口与第二受热单元的水流通道连接，将气液分离器的液相出料口通过一疏水阀与储水箱连接。气液分离器的设置不仅能够较佳的对发生器本体处产生的蒸汽进行提纯，而且还能够对分离出的液相水进行回收利用。

作为优选，将气液分离器的液相出料口还通过一第二电磁阀与储水箱管道连接。通过控制第二电磁阀的开启，能够较佳的实现对气液分离器的泄压以及反冲洗。

附图说明

图1为实施例2中的发生器本体的示意图；

图2为实施例4中的蒸汽发生系统的示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种用于蒸汽发生器的加热单元，其包括封闭的壳体110，壳体110内设有两端均与外界连通的加热通道；加热通道包括用于燃烧机在水平方向上向内喷射火焰的燃烧通道121，和用于燃烧烟气排出的烟气流道122，烟气流道122处燃烧烟气的排出方向与燃烧通道121处火焰的喷射方向相反；燃烧通道121与烟气流道122的回折连接处设有第一受热单元130，烟气流道122处设有第二受热单元140，第一受热单元130和第二受热单元140内部均设有水流通道且相互连通。

本实施例中，第一受热单元130和第二受热单元140主要是通过燃烧烟气进行加热的，因此对燃料的火焰扩散角要求并不高，因此能够较佳的使用多种燃料，从而大大降低了运行成本。

其中，第一受热单元130是设置在燃烧通道121与烟气流道122的回折连接处，从而使得第一受热单元130能够受到燃烧火焰或燃烧烟气的直接冲击，因此第一受热单元130处所受到的热量较为集中，这不仅能够极大提高热量的利用率、有效避免热量损失，而且使得第一受热单元130内的液体介质(水)能够迅速的被加热。

其中，第二受热单元140是设置在烟气流道122处的，这使得第二受热单元140能够持续的从高温烟气处吸收热量，从而能够较佳的实现液态到气态的相变。

本实施例中，壳体110内设有燃烧筒120，燃烧筒120内腔构成燃烧通道121，燃烧筒120外壁与壳体110外壁间形成烟气流道122；壳体110在同一端侧部分别设有燃烧机接口部111和排烟口112，燃烧机接口部111与燃烧筒120一端连接，排烟口112与烟气流道122末端连通。

本实施例中，燃料在燃烧通道121内燃烧时，燃烧火焰处的热量能够较佳的透过燃烧筒120筒壁向第二受热单元140，燃料燃烧后的高温燃烧烟气能够再次对第二受热单元140和预热单元150进行加热，从而极大的提高了热量的转换率。

另外，由于烟气流道122是由燃烧筒120外壁与壳体110内壁间共同形成的，这不仅使得第二受热单元140便于布置，而且还能够有效的避免热量自壳体110处损失。

本实施例中，燃烧筒120另一端远离壳体110内壁，第一受热单元130位于壳体110与燃烧筒120所述另一端相对处，第一受热单元130的受热面至少覆盖燃烧筒120所述另一端的端面。

本实施例中，第一受热单元130的受热面能够正对燃烧筒120的端面且对燃烧筒120端面进行覆盖，这使得第一受热单元130能够较佳的接收燃烧筒120处的燃烧烟气或燃烧火焰的冲击，从而极大的提升了热转换速率，而且还能够较佳的避免因燃烧烟气或燃烧火焰对壳体110的直接冲击而导致的壳体110使用寿命下降或热量损失。

本实施例中，烟气流道122处还设有预热单元150，第二受热单元140和预热单元150在烟气流道122处燃烧烟气的排出方向上依次设置，预热单元150设有用于与第一受热单元130内部连通的水流通道。

本实施例中，燃烧筒120外侧近排烟口112端的温度较低，该处的温度不足以实现液态到气态的转化，但通过设置预热单元150却可以较佳的对该处的热量进行回收利用。

另外，预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140是能够依次连接的，这使得预热单元150能够较佳的对液体介质(水)进行预热，第一受热单元130能够快速的将经预热后的液体介质(水)进行加热，第二受热单元140在持续高温燃烧烟气的作用下能够较高效率的实现液体介质(水)从液态到气态的相变。

本实施例中，预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140均由水管弯折构成，预热单元150和第二受热单元140均在燃烧筒120的外周上进行环绕。其中，预热单元150一端为用于进水的进水端151，预热单元150另一端为转接端152；第一受热单元130一端与转接端152连接，第一受热单元130另一端与第二受热单元140一端连接，第二受热单元140另一端为蒸汽出口端141。

本实施例中，由于液体介质(水)是存在于预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140中的，而通过将预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140均采用管道的形式，使得本实施例的加热单元能够快速的被加热，从而大大提高了生产效率。

本实施例中，第二受热单元140和预热单元150均能够在径向上对燃烧筒120与壳体110间的空间进行填充，从而大大提高了燃烧烟气处的热量转化率。

实施例2

本实施例提供了一种蒸汽发生器，包括发生器本体100。其发生器本体100包括实施例1中的加热单元。

本实施例中，壳体110底部还设有排污口113，排污口113位于燃烧通道121与烟气流道122的回折连接处下方。

本实施例中，排污口113的设置能够便捷对燃烧通道121处的燃烧残渣进行清理；另外，排污口113是设于燃烧通道121与烟气流道122的回折连接处下方的，由于燃烧通道121处的燃烧残渣会在内部气流的带动下堆积于该回折连接处下方，从而能够较佳对燃烧残渣进行排出。

本实施例中，排污口113处设有排污阀门。

本实施例中，壳体110外侧设有用于检测第一受热单元130内液位的水位检测装置160。

本实施例中，由于第一受热单元130内的液体介质水是以气相和液相的混合相存在的，第一受热单元130内气相和液相的比例是能够直接反映出蒸汽发生器的工作状态的，通过设置水位检测装置160，使得使用者能够较佳的对蒸汽发生器的工作状态进行监视。

本实施例中，水位检测装置160包括竖直设置的可视管161，可视管161下端与第一受热单元130下部连通，可视管161上端与第一受热单元130上部连通。水位检测装置160在本实施例中的该种构造，使得使用者能够较为直观的对第一受热单元130处的液位进行观察。应当理解的是，水位检测装置160仅为了实现对第一受热单元130内液位的检测，其构造不仅局限于本实施例中的上述构造。

实施例3

如图2所示，本实施例提供了一种蒸汽发生单元，其具体结构能够采用的实施例1或2中的相应形式。其包括设于一封闭壳体110内的两端均与外界连通的加热通道，加热通道在进口到出口的方向上依次设有第一受热单元130、第二受热单元140和预热单元150；第一受热单元130、第二受热单元140和预热单元150内均设有水流通道，预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140的内部水流通道依次连通，预热单元150与第一受热单元130间还依次管道连接有压力调节阀211和止回阀212。

本实施例中，止回阀212能够较佳的将预热单元150和第一受热单元130、第二受热单元140进行隔断，这使得在整体运行容积不变的情况下，仅第一受热单元130和第二受热单元140的内部会存在高压；由于高压段容积的降低，使得第一受热单元130和第二受热单元140内能够达到的压力上限也会相应的降低，而且第一受热单元130和第二受热单元140处的压力也能够较快的被调节，从而大大增加了使用安全性。

本实施例中，压力调节阀211的设置使得预热单元150处的供水压力能够较佳的被调节，从而较佳降低因供水压力的波动而导致第一受热单元130和第二受热单元140内的压力值异常。

实施例4

本实施例提供了一种蒸汽发生系统，其包括实施例3中的蒸汽发生单元。其中，预热单元150的水流通道与一供水系统管道连接，第二受热单元140的水流通道与一蒸汽处理系统管道连接。

本实施例中，预热单元150与第一受热单元130间或供水系统与预热单元150间设有水泵213。水泵213能够较佳的将液态介质泵入第一受热单元130和第二受热单元140内，而且使得介质能够在第一受热单元130和第二受热单元140内强制流动，从而能够有效避免热应力集中，使得第一受热单元130和第二受热单元140不会因温度骤然变化而损伤以致破坏。

本实施例中，供水系统包括储水箱220，储水箱220的内腔与预热单元150的水流通道连通；储水箱220能够具有保压功能，从而能够较佳的保证供水系统处的供水水压。

本实施例中，储水箱220的进水口与一软水处理器240连接。软水处理器240能够较佳的对即将进入发生器本体100管道内的水进行软化，从而有效的防止水在发生器本体100管道内结垢而导致的堵塞。

本实施例中，储水箱220进水口与软水处理器240间设有第一电磁阀241。通过控制第一电磁阀241的启闭能够较佳的对储水箱220内的水量、水压等参数进行调整。

本实施例中，蒸汽处理系统包括气液分离器230，气液分离器230的进料口与第二受热单元140连接，气液分离器230的液相出料口通过一疏水阀231与储水箱220连接。气液分离器230的设置不仅能够较佳的对发生器本体100处产生的蒸汽进行提纯，而且还能够对分离出的液相水进行回收利用。

本实施例中，气液分离器230的液相出料口还通过一第二电磁阀232与储水箱220管道连接。通过控制第二电磁阀232的开启，能够较佳的实现对气液分离器230的泄压以及反冲洗。

本实施例中，储水箱220处还设有水箱排污口，水箱排污口处还设有水箱排污阀，从而能够较佳的对储水箱220进行清理。

本实施例中，储水箱220处还设有水箱液位计222，水箱液位计222能够采用如浮球液位计，从而能够较佳的对储水箱220处的液位进行监视。

本实施例中，压力调节阀211和止回阀212间还设有第一压力变送器214，从而能够第一受热单元130和第二受热单元140处的进水压力进行检测。

本实施例中，气液分离器230的气相出料口还设有启闭阀233，从而能够较佳的控制蒸汽的输出量；气液分离器230的气相出料口与启闭阀233还设有压力表234和第二压力变送器235，从而能够较佳的对蒸汽压力进行检测。

本实施例中，第一电磁阀241、第二电磁阀232、压力调节阀211、水泵213、第一压力变送器214和第二压力变送器235均通过一控制单元进行控制，从而能够较佳的实现系统的智能化运行。

本实施例中的蒸汽发生系统在投入使用时，所供给的水经过软水处理器240软化处理后存储于储水箱220中，储水箱220中的水能够对预热单元150进行填充，在水泵213的作用下，预热单元150内经预热的水能够依次进入第一受热单元130和第二受热单元140，第二受热单元140处产生的蒸汽能够在气液分离器230的作用下进行提纯，气液分离器230处产生的凝结水能够回流至储水箱220处。

本实施例中，通过开通第二电磁阀232，能够对气液分离器230进行反冲洗和泄压操作。

在本实施例中的蒸汽发生系统的构造基础上，经实际验证得出：本实施例的蒸汽发生系统从冷炉启动烧到满压以及产生至少95％的额定输出蒸汽量，所需时间最多不到5分钟，而现有蒸汽锅炉大约为40分钟；本实施例的蒸汽发生系统的效能热转化率最低不小于95％，而现有蒸汽锅炉基本在90％以内；从而在多个方面降低了使用成本。

实施例5

本实施例提供了一种蒸汽发生装置，其包括实施例2中的发生器本体100，且预热单元150、第一受热单元130和第二受热单元140采用实施例3中的连接方式。

实施例6

本实施例提供了一种蒸汽发生方法，其包括：将实施例3中的蒸汽发生单元与一供水系统和一蒸汽处理系统连接，其中，将供水系统与预热单元150的水流通道管道连接，将蒸汽处理系统与第二受热单元140的水流通道管道连接。

本实施例中，在预热单元150与第一受热单元130间或供水系统与预热单元150间设置一水泵213；供水系统包括储水箱220，将储水箱220的内腔与预热单元150的水流通道连通。

本实施例中，蒸汽处理系统包括气液分离器230，将气液分离器230的进料口与第二受热单元140的水流通道连接，将气液分离器230的液相出料口通过一疏水阀231与储水箱220连接。将气液分离器230的液相出料口还通过一第二电磁阀232与储水箱220管道连接。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.蒸汽发生装置，包括发生器本体(100)，其特征在于：发生器本体(100)包括封闭的壳体(110)，壳体(110)内设有两端均与外界连通的加热通道；加热通道包括用于燃烧机在水平方向上向内喷射火焰的燃烧通道(121)，和用于燃烧烟气排出的烟气流道(122)，烟气流道(122)处燃烧烟气的排出方向与燃烧通道(121)处火焰的喷射方向相反；

燃烧通道(121)与烟气流道(122)的回折连接处设有第一受热单元(130)，烟气流道(122)处在燃烧烟气的排出方向上依次设有第二受热单元(140)和预热单元(150)；第一受热单元(130)、第二受热单元(140)和预热单元(150)内均设有水流通道，预热单元(150)、第一受热单元(130)和第二受热单元(140)的内部水流通道依次连通，预热单元(150)与第一受热单元(130)间还依次管道连接有压力调节阀(211)和止回阀(212)。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于：壳体(110)内设有燃烧筒(120)，燃烧筒(120)内腔构成燃烧通道(121)，燃烧筒(120)外壁与壳体(110)外壁间形成烟气流道(122)；壳体(110)在同一端侧部分别设有燃烧机接口部(111)和排烟口(112)，燃烧机接口部(111)与燃烧筒(120)一端连接，排烟口(112)与烟气流道(122)末端连通。

3.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于：燃烧筒(120)另一端远离壳体(110)内壁，第一受热单元(130)位于壳体(110)与燃烧筒(120)所述另一端相对处，第一受热单元(130)的受热面至少覆盖燃烧筒(120)所述另一端的端面。

4.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于：第一受热单元(130)、第二受热单元(140)和预热单元(150)均由水管弯折构成。

5.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于：壳体(110)底部还设有排污口(113)，排污口(113)位于燃烧通道(121)与烟气流道(122)的回折连接处下方。

6.蒸汽发生方法，其包括，将权利要求1～5中任一所述的蒸汽发生装置与一供水系统和一蒸汽处理系统连接，其中，将供水系统与预热单元(150)的水流通道管道连接，将蒸汽处理系统与第二受热单元(140)的水流通道管道连接。

7.根据权利要求6所述的蒸汽发生方法，其特征在于：在预热单元(150)与第一受热单元(130)间或供水系统与预热单元(150)间设置一水泵(213)。

8.根据权利要求6所述的蒸汽发生方法，其特征在于：供水系统包括储水箱(220)，将储水箱(220)的内腔与预热单元(150)的水流通道连通。

9.根据权利要求8所述的蒸汽发生方法，其特征在于：蒸汽处理系统包括气液分离器(230)，将气液分离器(230)的进料口与第二受热单元(140)的水流通道连接，将气液分离器(230)的液相出料口通过一疏水阀(231)与储水箱(220)连接。

10.根据权利要求9所述的蒸汽发生方法，其特征在于：将气液分离器(230)的液相出料口还通过一第二电磁阀(232)与储水箱(220)管道连接。