CN106268404A - 蒸汽混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蒸汽混合器，加热器壳体的一端顶部通过流量调节阀和主蒸汽管连接，加热器壳体的另一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，主蒸汽管通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，加热器壳体的底部通过流量调节阀连接加热蒸汽管，主主蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管，主蒸汽分配管沿着加热器壳体的轴向均匀分布，且气流平行于加热器壳体的径向，加热蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有组合喷管。将一种大流量的饱和蒸汽与一种压力大致匹配的过热蒸汽在设备内进行混合，形成一种具有一定微过热度的微过热蒸汽；可以有效减少管网在输送蒸汽时产生的水锤冲击，简单，使用、维护方便，运行噪声小，是一种蒸汽混合的节能设备。

Description

蒸汽混合器
技术领域
本发明属于混合器设备技术领域，具体涉及蒸汽混合器。
背景技术
在工业生产，尤其是在余热回收装置中，余热锅炉或蒸汽蓄热器产生的蒸汽为饱和蒸汽，而用户需要的是具有一定微过热度的微过热蒸汽，这就需要另一种热源来加热该饱和蒸汽，工业上一般采用另一股高品质的过热蒸汽来对其加热。其方法大致分为间壁换热和蒸汽喷射，对于间壁换热时间热的方式一般适用于大温差，经过换热的高品质蒸汽还有下游用户的地方，如果经过换热的高品质蒸汽找不到合适的用途，经过换热后的过热(或饱和)蒸汽也还有大量的能量，这将是极大的能量浪费，且制造换热器的成本也过于昂贵，换热器的后期维护也过于繁琐；蒸汽喷射的方式虽然能够解决高品质蒸汽的能量利用问题，但是蒸汽喷射对于工作蒸汽的压力及温度要求过于苛刻，且在制造时喷嘴的加工难度大，制造成本高，且运行噪声大。
在工业或余热发电的泛起回收系统中有时有大量的高过热度的蒸汽存在，而有些用户需要的蒸汽过热度也不需要那么高，这就需要将该蒸汽进行减温处理，工业上一般采用喷水减温器进行减温处理，有于管网的波动性，喷水减温器并不能很好的调节蒸汽的温度，甚至有时会有大量的谁没有被汽化而造成管网的水锤冲击。
发明内容
针对现有技术中存在的大流量的饱和蒸汽(或过热蒸汽)与一种压力大致匹配的过热蒸汽(或饱和蒸汽)在设备内进行混合效果差的技术问题，本发明的目的在于提供蒸汽混合器。
本发明采取的技术方案为：
蒸汽混合器，加热器壳体的一端顶部通过流量调节阀和主蒸汽管连接，加热器壳体的另一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，主蒸汽管通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，与主蒸汽管相对的加热器壳体的底部通过流量调节阀连接加热蒸汽管，主蒸汽分配管、加热蒸汽管和主蒸汽管连接处分别设置有接管，主蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管，主蒸汽分配管沿着加热器壳体的轴向均匀分布，且气流平行于加热器壳体的径向，加热蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有组合喷管。
进一步的，所述接管突出于主蒸汽分配管和加热蒸汽管的部分设置为中空圆柱体结构，接管延伸在主蒸汽分配管和加热蒸汽管内的部分设置为中空椎体结构。
进一步的，所述主蒸汽分配管沿着加热器外壳的中心轴的上方横向设置，主蒸汽分配管的末端通过堵板密封，主蒸汽分配管的底部开设有圆形蒸汽分布孔，相邻圆形蒸汽分布孔之间设置有等间距排布的长条形蒸汽分布孔，长条形蒸汽分布孔从主蒸汽分配管的底部向主蒸汽分配管的中心轴凹陷延伸设置。
更进一步的，蒸汽量相对较小时开通圆形蒸汽分布孔，蒸汽量相对较大时开通长条形蒸汽分布孔，圆形蒸汽分布孔的直径不大于15mm，长条形蒸汽分布孔的宽度a值不大于10mm，长度b值大于主蒸汽分配管的内径D2/2，且不大于0.75*D2，总体开孔面积不大于由主蒸汽分配管内径D2计算面积的0.75～0.8倍。
进一步的，所述组合喷管包括连通管和螺旋分配管，螺旋分配管呈螺旋形等间距盘绕在连通管上，螺旋分配管设置为中空环形管结构，螺旋分配管的内环侧壁上呈环形等间距开设有喷嘴，连通管的末端通过堵板密封。
更进一步的，所述喷嘴设置为渐缩渐扩的哑铃型结构，其喉径d1不大于10mm，喉宽l值应不小于喉径d1的0.5倍，螺旋分配管上的喷嘴和螺旋分配管之间设置有一定的角度α，角度α值设置为45～60°。
更进一步的，所述相邻两喷嘴的间隔L5不小于3倍喉径d1的距离；螺旋分配管的半径R大于0.5倍的主蒸汽分配管直径D2；螺旋分配管的螺距L3不小于螺旋分配管直径D3；两螺旋分配管的间距L4不小于螺旋分配管直径D3的2倍；接管及联通管的横截面积不小于所有螺旋分配管横截面接的总和，且所有螺旋分配管横截面积的总和不小于1.5倍的所有喷嘴喉径截面积的和。
进一步的，所述加热器壳体的上端还设置有压力检测口、安全泄放口和温度检测口；加热器壳体的下端中部设置有排污及疏水口。
进一步的，所述加热器壳体的底部两侧分别设置有滑动或滚动支座、固定支座。
进一步的，所述加热器壳体的内径D1不小于主蒸汽分配管内径D2的2倍，其混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管开孔长度L2的两倍，混合蒸汽管出口截面积不小于主蒸汽分配管和加热蒸汽管截面积的和。
本发明的有益效果为：
本发明能够将一种大流量的饱和蒸汽(或过热蒸汽)与一种压力大致匹配的过热蒸汽(或饱和蒸汽)在设备内进行混合，形成一种具有一定微过热度的微过热蒸汽；本发明对过热蒸汽的压力(该压力应该大于或等于被件热蒸汽的压力)及温度要求相对灵活，它能够有效利用两种蒸汽的能量，缓解由于蒸汽压力波动造成管网的压力冲击，也能够减少由于蒸汽混合不均匀而引起的管网热应力的频繁变化，有力于管网的安全运行。由于该设备最终形成的是一种过热蒸汽，因此可以有效减少管网在输送蒸汽时产生的水锤冲击。本发明制造相对简单，使用、维护方便，运行噪声小，是一种蒸汽混合的节能设备，能够广泛应用于余热回收及泛汽回收的工程上。
由于在主蒸汽分配管上分布着经设计计算过的圆形蒸汽分布孔和长条形蒸汽分布孔，结构特殊，蒸汽量相对较小时可开圆形蒸汽分布孔，蒸汽量相对较大时可开才蒸汽分布孔，可以很好的解决由于蒸汽压力波动造成的对设备及管网的冲击；由于两股蒸汽为相互垂直的混合碰撞，并在设备内形成涡流，使得设备内的流体温度分布均匀，从而降低了由于两股流体的温度波动所造成的设备及管网上的温差应力，从而保证了设备的安全运行。
组合喷管的螺旋分配管呈螺旋形等间距盘绕在连通管上，螺旋分配管上的喷嘴和螺旋分配管之间设置有一定的角度α，使加热蒸汽通过螺旋分配管进入加热器壳体内时，蒸汽在螺旋分配管的筒壁上呈环形整个横向面进行混合，面积大，不会产生撞击噪声，换热速度快，效率高，运行安全可靠，没有噪声；加热(或冷却)蒸汽通过组合喷管与设备轴线沿一定的切向角度进入设备，并沿着设备内壁形成涡流，与主蒸汽流以相互垂直的角度相互碰撞以达到均匀混合，渐缩渐扩的哑铃型结构的喷嘴，结构新颖，起到了减速加压的作用，喷流均匀且稳定性强，降低了设备的噪声及振动；保证反应气长期稳定、均匀的分配，使加热器壳体内的两项蒸汽的混合效果均匀。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中加热器壳体的结构示意图。
图3为本发明中主蒸汽分配管的结构示意图。
图4为本发明中组合喷管的结构示意图。
图5为图4中的A-A剖视图。
图6为图5中的B-B剖视图。
图7为本发明中喷嘴的结构示意图。
其中，1、混合蒸汽管；2、压力检测口；3、安全泄放口；4、温度检测口；5、主蒸汽分配管；6、主蒸汽管；7、组合喷管；8、固定支座；9、加热蒸汽管；10、排污及疏水口；11、滑动或滚动支座；12、堵板；13、长条形蒸汽分布孔；14、圆形蒸汽分布孔；15、接管；16、连通管；17、喷嘴；18、螺旋分配管。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
如图1、图2和图3所示，蒸汽混合器，加热器壳体的一端顶部通过流量调节阀和主蒸汽管6连接，加热器壳体的另一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管1连接，主蒸汽管6通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管1连接，与主蒸汽管6相对的加热器壳体的底部通过流量调节阀连接加热蒸汽管9，主蒸汽分配管5、加热蒸汽管9和主蒸汽管6连接处分别设置有接管15，所述接管15突出于主蒸汽分配管5和加热蒸汽管9的部分设置为中空圆柱体结构，接管15延伸在主蒸汽分配管5和加热蒸汽管9内的部分设置为中空椎体结构，主蒸汽管6向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管5，主蒸汽分配管5沿着加热器壳体的轴向均匀分布，且气流平行于加热器壳体的径向，加热蒸汽管9向加热器壳体内延伸设置有组合喷管7。
主蒸汽通过主蒸汽分配管5使得蒸汽在设备的局部沿轴向均匀分布，且气流平行于径向；加热(或冷却)蒸汽通过组合喷管7与设备轴线沿一定的切向角度进入设备，并沿着设备内壁形成涡流，与主蒸汽流以相互垂直的角度相互碰撞以达到均匀混合，混合后的流体经过蒸汽出口进入管网。
由于在主蒸汽分配管5上分布着经设计计算过的蒸汽分布孔或分布槽及加热(或冷却)蒸汽组合喷管7上分布渐缩渐扩的微型喷嘴17，该槽(孔)及微型喷嘴17起道了限流的作用，因此可以很好的解决由于蒸汽压力波动造成的对设备及管网的冲击；由于两股蒸汽为相互垂直的混合碰撞，并在设备内形成涡流，使得设备内的流体温度分布均匀，从而降低了由于两股流体的温度波动所造成的设备及管网上的温差应力，从而保证了设备的安全运行。
实施例2
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图3所示，蒸汽混合器，包括加热器外壳，主蒸汽分配管5沿着加热器外壳的中心轴的上方横向设置，主蒸汽分配管5的末端通过堵板12密封，主蒸汽分配管5的底部开设有圆形蒸汽分布孔14，相邻圆形蒸汽分布孔14之间设置有等间距排布的长条形蒸汽分布孔13，长条形蒸汽分布孔13从主蒸汽分配管5的底部向主蒸汽分配管5的中心轴凹陷延伸设置。
蒸汽量相对较小时开通圆形蒸汽分布孔14，蒸汽量相对较大时开通长条形蒸汽分布孔13，圆形蒸汽分布孔14的直径不大于15mm，长条形蒸汽分布孔13的宽度a值不大于10mm，长度b值大于主蒸汽分配管5的内径D2/2，且不大于0.75*D2，总体开孔面积不大于由主蒸汽分配管5内径D2计算面积的0.75～0.8倍。
实施例3
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图4、图5、图6和图7所示，蒸汽混合器，组合喷管7包括连通管16和螺旋分配管18，螺旋分配管18呈螺旋形等间距盘绕在连通管16上，螺旋分配管18设置为中空环形管结构，螺旋分配管18的内环侧壁上呈环形等间距开设有喷嘴17，连通管16的末端通过堵板12密封。
喷嘴17设置为渐缩渐扩的哑铃型结构，其喉径d1不大于10mm，喉宽l值应不小于喉径d1的0.5倍，螺旋分配管18上的喷嘴17和螺旋分配管18之间设置有一定的角度α，角度α值设置为45～60°。
相邻两喷嘴17的间隔L5不小于3倍喉径d1的距离；螺旋分配管18的半径R大于0.5倍的主蒸汽分配管5直径D2；螺旋分配管18的螺距L3不小于螺旋分配管18直径D3；两螺旋分配管18的间距L4不小于螺旋分配管18直径D3的2倍；接管15及联通管的横截面积不小于所有螺旋分配管18横截面接的总和，且所有螺旋分配管18横截面积的总和不小于1.5倍的所有喷嘴17喉径截面积的和。
实施例4
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图1和图2所示，加热器壳体的上端还设置有压力检测口2、安全泄放口3和温度检测口4；加热器壳体的下端中部设置有排污及疏水口10，排污及疏水口10有利于将加热器壳体内的杂质底料进行隔段时间排放，有利于快速清理内部空间，保持组分混合的清洁度；温度检测口4和压力检测口2这两个端口的设置，有利于对加热器壳体内的温度、压力等参数进行检测，保证了蒸汽混合的实时安全监控，安全泄放口3保证了生产安全性；加热器壳体的底部两侧分别设置有滑动或滚动支座11、固定支座8，起到支撑固定性的作用。加热器壳体的内径D1不小于主蒸汽分配管5内径D2的2倍，其混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管5开孔长度L2的两倍，混合蒸汽管1出口截面积不小于主蒸汽分配管5和加热蒸汽管9截面积的和。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.蒸汽混合器，其特征在于，加热器壳体的一端顶部通过流量调节阀和主蒸汽管连接，加热器壳体的另一端通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，主蒸汽管通过闸阀或截止阀和混合蒸汽管连接，与主蒸汽管相对的加热器壳体的底部通过流量调节阀连接加热蒸汽管，主蒸汽分配管、加热蒸汽管和主蒸汽管连接处分别设置有接管，主蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有主蒸汽分配管，主蒸汽分配管沿着加热器壳体的轴向均匀分布，且气流平行于加热器壳体的径向，加热蒸汽管向加热器壳体内延伸设置有组合喷管。
2.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述接管突出于主蒸汽分配管和加热蒸汽管的部分设置为中空圆柱体结构，接管延伸在主蒸汽分配管和加热蒸汽管内的部分设置为中空椎体结构。
3.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述主蒸汽分配管沿着加热器外壳的中心轴的上方横向设置，主蒸汽分配管的末端通过堵板密封，主蒸汽分配管的底部开设有圆形蒸汽分布孔，相邻圆形蒸汽分布孔之间设置有等间距排布的长条形蒸汽分布孔，长条形蒸汽分布孔从主蒸汽分配管的底部向主蒸汽分配管的中心轴凹陷延伸设置。
4.根据权利要求3所述蒸汽混合器，其特征在于，蒸汽量相对较小时开通圆形蒸汽分布孔，蒸汽量相对较大时开通长条形蒸汽分布孔，圆形蒸汽分布孔的直径不大于15mm，长条形蒸汽分布孔的宽度a值不大于10mm，长度b值大于主蒸汽分配管的内径D2/2，且不大于0.75*D2，总体开孔面积不大于由主蒸汽分配管内径D2计算面积的0.75～0.8倍。
5.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述组合喷管包括连通管和螺旋分配管，螺旋分配管呈螺旋形等间距盘绕在连通管上，螺旋分配管设置为中空环形管结构，螺旋分配管的内环侧壁上呈环形等间距开设有喷嘴，连通管的末端通过堵板密封。
6.根据权利要求5所述蒸汽混合器，其特征在于，所述喷嘴设置为渐缩渐扩的哑铃型结构，其喉径d1不大于10mm，喉宽l值应不小于喉径d1的0.5倍，螺旋分配管上的喷嘴和螺旋分配管之间设置有一定的角度α，角度α值设置为45～60°。
7.根据权利要求5所述蒸汽混合器，其特征在于，所述相邻两喷嘴的间隔L5不小于3倍喉径d1的距离；螺旋分配管的半径R大于0.5倍的主蒸汽分配管直径D2；螺旋分配管的螺距L3不小于螺旋分配管直径D3；两螺旋分配管的间距L4不小于螺旋分配管直径D3的2倍；接管及联通管的横截面积不小于所有螺旋分配管横截面接的总和，且所有螺旋分配管横截面积的总和不小于1.5倍的所有喷嘴喉径截面积的和。
8.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述加热器壳体的上端还设置有压力检测口、安全泄放口和温度检测口；加热器壳体的下端中部设置有排污及疏水口。
9.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述加热器壳体的底部两侧分别设置有滑动或滚动支座、固定支座。
10.根据权利要求1所述蒸汽混合器，其特征在于，所述加热器壳体的内径D1不小于主蒸汽分配管内径D2的2倍，其混合腔的长度L1不小于主蒸汽分配管开孔长度L2的两倍，混合蒸汽管出口截面积不小于主蒸汽分配管和加热蒸汽管截面积的和。
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