CN110566927A - 发生器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发生器及其控制方法，发生器包括壳体、进水系统和控制器，壳体内分隔形成有燃烧室和蒸汽室，蒸汽室包括相连通的汽化腔和容置腔，壳体的上端设有出口通道，容置腔内连接有液位计，汽化腔内连接有第一温度传感器；进水系统包括与汽化腔相连通的上进水管道、与容置腔相连通的下进水管道、以及连通容置腔与上进水管道的回流水管道，上进水管道上设有上进水阀，下进水管道上设有下进水阀，回流水管道上设有第二温度传感器和流量控制阀；控制器与液位计、第一温度传感器、上进水阀、下进水阀、第二温度传感器和流量控制阀电连接。本发明能够准确测量并控制容置腔内冷却水的液位，有效解决了高温汽化导致液位无法计量的问题。

Description

发生器及其控制方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生设备技术领域，特别涉及一种发生器以及该发生器的控制方法。

背景技术

现有液位控制主要存在高温时发生器环腔冷却水因为吸收发生器高温燃烧产生的热量而出现水蒸汽、热水及高温水气泡，具体的，现有技术在控制发生器环腔冷却水温度时，由于下进水流量比上进水流量少，导致发生器环腔冷却水温度升温过快，迅速汽化形成气泡，导致液位器对发生器环腔冷却水实际高度无法计量或报错；现有技术在控制发生器输出多元热流体时，进入发生器的冷却水量大会导致溢出进入燃烧室，致使发生器燃烧不充分或直接导致熄灭，进入发生器的水少会导致环腔冷却水汽化出现气泡无法计量液位。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够准确控制液位的发生器，本发明的另一个目的是提供一种上述发生器的控制方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种发生器，其包括：

壳体，所述壳体内分隔形成有燃烧室和套设于所述燃烧室的外部的蒸汽室，所述蒸汽室包括相连通的汽化腔和容置腔，所述汽化腔位于所述燃烧室的上方并与所述燃烧室相连通，所述燃烧室与所述蒸汽室之间的环空形成所述容置腔，所述壳体的上端设有出口通道，所述容置腔内连接有液位计，所述汽化腔内连接有第一温度传感器；

进水系统，其包括与所述汽化腔相连通的上进水管道、与所述容置腔相连通的下进水管道、以及连通所述容置腔与所述上进水管道的回流水管道，所述上进水管道上设有上进水阀，所述下进水管道上设有下进水阀，所述回流水管道上设有第二温度传感器和流量控制阀；

控制器，其与所述液位计、所述第一温度传感器、所述上进水阀、所述下进水阀、所述第二温度传感器和所述流量控制阀电连接；

其中，所述控制器用于根据所述液位计的检测信号控制所述下进水阀的开度大小、根据所述第一温度传感器的检测信号控制所述上进水阀的开度大小、以及根据所述第二温度传感器的检测信号控制所述流量控制阀的开度大小。

如上所述的发生器，其中，所述容置腔内连接有两个所述液位计，两所述液位计分别为第一液位计和第二液位计，所述第一液位计设置于所述容置腔的上部，所述第二液位计设置于所述容置腔的下部，且所述第二液位计位于所述下进水管道的上方。

如上所述的发生器，其中，所述壳体上设有用于连接所述第一液位计的上安装法兰和用于连接所述第二液位计的下安装法兰。

如上所述的发生器，其中，所述壳体上对应于所述容置腔的上部位置设有回流水出口，所述回流水管道通过所述回流水出口与所述容置腔相连通。

如上所述的发生器，其中，所述壳体内设有环形隔板，所述壳体的内部通过所述环形隔板分隔形成所述燃烧室和所述蒸汽室。

如上所述的发生器，其中，所述环形隔板的上端连接有呈锥状的防护罩，所述防护罩的上端设有与所述汽化腔相连通的开口。

如上所述的发生器，其中，所述壳体包括环状侧板、顶法兰和底法兰，所述顶法兰能拆装的密封连接于所述环状侧板的上端，所述底法兰能拆装的密封连接于所述环状侧板的下端，所述出口通道设置于所述顶法兰上。

如上所述的发生器，其中，所述顶法兰上设有上进水口，所述上进水管道通过所述上进水口与所述汽化腔相连通。

本发明还提供了一种上述发生器的控制方法，其中，所述发生器的控制方法包括：

控制器根据液位计的反馈信号，控制下进水阀的开度大小，使容置腔内的液位不低于第一预设液位，且不高于第二预设液位；

所述控制器根据第一温度传感器的反馈信号，控制上进水阀的开度大小，使汽化腔温度保持为第一预设温度值；

所述控制器根据第二温度传感器的反馈信号，控制回水流量阀的开度大小，使所述容置腔内的液体温度不高于第二预设温度值。

如上所述的发生器的控制方法，其中，所述第一预设液位的高度为1400mm，所述第二预设液位的高度为1950mm，所述第一预设温度值为305℃，所述第二预设温度值为320℃。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的发生器及其控制方法，通过控制器根据第一温度传感器、第二温度传感器和液位计的反馈，控制上进水阀、下进水阀和流量控制阀的开度大小，既有效解决了由于冷却水量大溢入燃烧室，导致燃烧室燃烧不充分或直接导致熄灭的问题，又避免了因冷却水量少而导致冷却水汽化出现气泡无法计量液位的情况发生，从而使得液位计能够准确测量容置腔内的冷却水的液位，此外，容置腔内的高温液体通过回流水管道流进入上进水系统，并与上进水系统内的冷却水进行二次掺混后，进入气化腔，在汽化腔内汽化成蒸汽，并最终形成符合输出工艺要求的温度的多元热流体温度，而下进水管道能够及时向容置腔内补入冷却水，从而增大了下进水流量，提高了发生器的冷却水的流速，而较高流速能够防止发生器结垢堵塞。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的发生器的结构示意图；

图2是本发明的发生器的控制方法的流程示意图。

附图标号说明：

1、壳体；11、环形隔板；12、防护罩；13、环状侧板；131、上安装法兰；132、下安装法兰；133、回流水出口；134、下进水口；14、顶法兰；141、出口通道；142、上进水口；15、底法兰；

2、燃烧室；

3、蒸汽室；31、汽化腔；32、容置腔；

4、第一温度传感器。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种发生器，其能够利用原油分离出来的废水产生用于稠油开采的多元热流体，该发生器包括壳体1、进水系统和控制器(图中未示出)，其中：

壳体1内分隔形成有燃烧室2和套设于燃烧室2的外部的蒸汽室3，蒸汽室3的高度大于燃烧室2的高度，蒸汽室3包括相连通的汽化腔31和容置腔32，汽化腔31位于燃烧室2的上方并与燃烧室2相连通，即燃烧室2的上端设有与汽化腔31相连通的开口，燃烧室2内的热量能通过开口进入汽化腔31，燃烧室2与蒸汽室3之间的环空形成容置腔32，容置腔32内能充满冷却水，冷却水能对燃烧室2进行冷却，壳体1的上端设有出口通道141，出口通道141正对燃烧室2的开口，容置腔32内连接有液位计(图中未示出)，液位计能够实时测量容置腔32内的冷却水的量，汽化腔31内连接有第一温度传感器4，第一温度传感器4能够实时测量汽化腔31内形成多元热流体的温度；

进水系统包括与汽化腔31相连通的上进水管道(图中未示出)、与容置腔32相连通的下进水管道(图中未示出)、以及连通容置腔32与上进水管道的回流水管道(图中未示出)，外部的冷却水能够通过下进水管道进入容置腔32，容置腔32内的与燃烧室2换热后的冷却水能通过回流水管道进入上进水管道，与上进水管道内的水掺混后喷入汽化腔31，上进水管道上设有上进水阀(图中未示出)，上进水阀能控制上进水管道向汽化腔31通入的掺混水的量，下进水管道上设有下进水阀(图中未示出)，下进水阀能控制下进水管道向容置腔32通入的冷却水的量，回流水管道上设有第二温度传感器(图中未示出)和流量控制阀(图中未示出)，流量控制阀能控制从容置腔32内流出的液体的量，第二温度传感器能检测从容置腔32内流出的液体的温度；

控制器与液位计、第一温度传感器4、上进水阀、下进水阀、第二温度传感器和流量控制阀电连接，控制器用于根据液位计的检测信号控制下进水阀的开度大小、根据第一温度传感器4的检测信号控制上进水阀的开度大小、以及根据第二温度传感器的检测信号控制流量控制阀的开度大小。

具体的，在发生器使用时，通过下进水管道向容置腔32内注入满足使用需求的量的冷却水，燃烧室2燃烧加热，控制器控制上进水阀和流量控制阀开启；

当第一温度传感器4检测到的温度高于预设输出温度时，控制器控制上进水阀的开度变大，增加进入汽化室内的掺混水的量，以降低汽化腔31内形成的多元热流体的温度，当第一温度传感器4检测到的温度低于或等于第一预设输出温度时，控制器控制上进水阀的开度减小，减少进入汽化室内的掺混水的量，以提高汽化腔31内形成的多元热流体的温度，使该多元热流体的温度能够满足输出需求；

容置腔32内的冷却水的液位会随着上进水阀的开度的调整、与燃烧室2的换热后通过回流管道流出、以及通过下进水管道补入而发生变化，当液位计检测到的液位小于或等于最低液位时，控制器控制下进水阀的开度变大，当液位计检测到的液位等于或高于最高液位时，控制器控制下进水阀的开度变小或者暂时关闭下进水阀，以确保容置腔32内有足够的冷却水对燃烧室2进行冷却，从而有效解决了由于冷却水量大而进入燃烧室2，致使燃烧室2燃烧不充分或直接导致熄灭的问题，并避免了因进入容置腔32内的水少而导致的容置腔32内的冷却水汽化出现气泡无法计量液位的情况发生；

容置腔32内的冷却水会通过回流管道流入上进水管道，当第二温度传感器检测到的温度低于第二预设输出温度时，控制器控制流量控制阀的开度减小，减少由容置腔32流出的回流水的量，当第二温度传感器检测到的温度高于或等于第二预设输出温度时，控制器控制流量控制阀的开度增大，增加由容置腔32流出的回流水的量，此时，容置腔32内的液位会下降，当液位计检测到的液位小于或等于最低液位时，控制器控制下进水阀的开度变大，即增大了下进水流量，提高了容置腔32内冷却水的流速，以确保容置腔32内的冷却水的水温能够满足燃烧室2的冷却需求，并解决了高温汽化导致发生器的液位无法计量的问题，同时在较高流速下能够防止发生器结垢堵塞。

本发明的发生器，通过控制器根据第一温度传感器4、第二温度传感器和液位计的反馈，控制上进水阀、下进水阀和流量控制阀的开度大小，使得能够准确测量并控制容置腔32内的冷却水的液位，既有效解决了由于冷却水量大而进入燃烧室2，导致燃烧室2燃烧不充分或直接导致熄灭的问题，又避免了因冷却水量少而导致冷却水汽化出现气泡无法计量液位的情况发生，还能防止结垢堵塞，并且确保了多元热流体的温度能够满足输出需求。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，容置腔32内连接有两个液位计，两液位计分别为第一液位计(图中未示出)和第二液位计(图中未示出)，第一液位计设置于容置腔32的上部，第一液位计能够对冷却水的最高液位进行准确测量，以避免冷却水溢入燃烧室2，第二液位计设置于容置腔32的下部，且第二液位计位于下进水管道的上方，第二液位计能够对最低液位进行准确测量，以避免冷却水量过少而汽化出现气泡。

进一步，为了便于安装第一液位计和第二液位计，在壳体1上设有用于连接第一液位计的上安装法兰131和用于连接第二液位计的下安装法兰132，优选的，上安装法兰131和下安装法兰132与壳体1为一体式结构，第一液位计连接于上安装法兰131上，第二液位计连接于下安装法兰132上，既使得第一液位计和第二液位计的安装简单方便，又便于在壳体1与第一液位计和第二液位计之间设置密封结构，以确保容置腔32的密封性。

进一步，壳体1上对应于容置腔32的上部位置设有回流水出口133，回流水管道通过回流水出口133与容置腔32相连通，以使得容置腔32内的与燃烧室2换热后的热量较高的水能通过回流水出口133尽快的排出，而外部的冷却水能够迅速的通过容置腔32下部的下进水管道补入容置腔32内，以确保容置腔32内的冷却水的水温能够始终满足燃烧室2的冷却需求。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，壳体1内设有环形隔板11，环形隔板11与壳体之间具有环空，壳体1的内部通过环形隔板11分隔形成燃烧室2和蒸汽室3，即环形隔板11的内部形成燃烧室2，环形隔板11与壳体1之间的环空形成蒸汽室3，环形隔板11的高度小于壳体1的高度，环形隔板11的底端与壳体1密封连接，环形隔板11的上端形成燃烧室2的开口，优选的，环形隔板11的横截面形状与壳体1的横截面形状相同，当然，环形隔板11的横截面形状也可以与壳体1的横截面形状不同。

进一步，环形隔板11的上端连接有呈锥状的防护罩12，即防护罩12的上端面积小于其下端面积，燃烧室2的开口形成于防护罩12的上端，在上进水管道注入掺混水的过程中，防护罩12在一定程度上能够对掺混水起到阻挡作用，以避免掺混水进入燃烧室2内。

进一步，壳体1包括环状侧板13、顶法兰14和底法兰15，顶法兰14能拆装的密封连接于环状侧板13的上端，底法兰15能拆装的密封连接于环状侧板13的下端，环形隔板11与底法兰15密封连接，出口通道141设置于顶法兰14上，上安装法兰131、下安装法兰132、回流水出口133设置于环状侧板13上，环状侧板13上设有连通容置腔32的下进水口134，下进水管道与下进水口134连通。

再进一步，顶法兰14上设有上进水口142，上进水口142位于出口通道141的一侧，且上进水口142与燃烧室2的出口错位设置，以避免掺混水直接灌入燃烧室2，上进水管道通过上进水口142与汽化腔31相连通。

如图2所示，本发明还提供了一种上述发生器的控制方法，其包括以下步骤：

步骤S210：控制器根据液位计的反馈信号，控制下进水阀的开度大小，使容置腔内的液位不低于第一预设液位(即最低液位)，且不高于第二预设液位(即最高液位)，具体的，当液位计检测到的液位小于或等于最低液位时，控制器控制下进水阀的开度变大，当液位计检测到的液位等于或高于最高液位时，控制器控制下进水阀的开度变小或者暂时关闭下进水阀；

步骤S220：控制器根据第一温度传感器的反馈信号，控制上进水阀的开度大小，使汽化腔温度保持为第一预设温度值，具体的，当第一温度传感器检测到的温度高于预设输出温度时，控制器控制上进水阀的开度变大，增加进入汽化室内的掺混水的量，当第一温度传感器检测到的温度低于或等于第一预设输出温度时，控制器控制上进水阀的开度减小，减少进入汽化室内的掺混水的量；

步骤S230：控制器根据第二温度传感器的反馈信号，控制回水流量阀的开度大小，使容置腔内的液体温度不高于第二预设温度值，具体的，当第二温度传感器检测到的温度低于第二预设输出温度时，控制器控制流量控制阀的开度减小，减少由容置腔流出的回流水的量，当第二温度传感器检测到的温度高于或等于第二预设输出温度时，控制器控制流量控制阀的开度增大，增加由容置腔流出的回流水的量，此时，容置腔内的液位会下降，当液位计检测到的液位小于或等于最低液位时，控制器控制下进水阀的开度变大，即增大了下进水流量，提高了容置腔内冷却水的流速。

进一步，第一预设液位的高度为1400mm，但不限于此，第一预设液位的高度也可以是1380mm～1430mm的范围内其它数值，例如1405mm、1405mm或1420mm，第二预设液位的高度为1950mm，但不限于此，第一预设液位的高度也可以是1930mm～1970mm的范围内其它数值，例如1940mm、1955mm或1960mm，第一预设温度值为305℃，但不限于此，第一预设温度值也可以是300℃～310℃mm的范围内其它数值，例如302℃、304℃或307℃，第二预设温度值为320℃，但不限于此，第二预设温度值也可以是300℃～330℃mm的范围内其它数值，例如310℃、324℃或328℃。

综上所述，本发明的发生器及其控制方法，通过控制器根据第一温度传感器、第二温度传感器和液位计的反馈，控制上进水阀、下进水阀和流量控制阀的开度大小，既有效解决了由于冷却水量大溢入燃烧室，导致燃烧室燃烧不充分或直接导致熄灭的问题，又避免了因冷却水量少而导致冷却水汽化出现气泡无法计量液位的情况发生，从而使得液位计能够准确测量容置腔内的冷却水的液位，此外，容置腔内的高温液体通过回流水管道流进入上进水系统，并与上进水系统内的冷却水进行二次掺混后，进入气化腔，在汽化腔内汽化成蒸汽，并最终形成符合输出工艺要求的温度的多元热流体温度，而下进水管道能够及时向容置腔内补入冷却水，从而增大了下进水流量，提高了发生器的冷却水的流速，而较高流速能够防止发生器结垢堵塞。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种发生器，其特征在于，所述发生器包括：

壳体，所述壳体内分隔形成有燃烧室和套设于所述燃烧室的外部的蒸汽室，所述蒸汽室包括相连通的汽化腔和容置腔，所述汽化腔位于所述燃烧室的上方并与所述燃烧室相连通，所述燃烧室与所述蒸汽室之间的环空形成所述容置腔，所述壳体的上端设有出口通道，所述容置腔内连接有液位计，所述汽化腔内连接有第一温度传感器；

进水系统，其包括与所述汽化腔相连通的上进水管道、与所述容置腔相连通的下进水管道、以及连通所述容置腔与所述上进水管道的回流水管道，所述上进水管道上设有上进水阀，所述下进水管道上设有下进水阀，所述回流水管道上设有第二温度传感器和流量控制阀；

控制器，其与所述液位计、所述第一温度传感器、所述上进水阀、所述下进水阀、所述第二温度传感器和所述流量控制阀电连接；

其中，所述控制器用于根据所述液位计的检测信号控制所述下进水阀的开度大小、根据所述第一温度传感器的检测信号控制所述上进水阀的开度大小、以及根据所述第二温度传感器的检测信号控制所述流量控制阀的开度大小。

2.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，

所述容置腔内连接有两个所述液位计，两所述液位计分别为第一液位计和第二液位计，所述第一液位计设置于所述容置腔的上部，所述第二液位计设置于所述容置腔的下部，且所述第二液位计位于所述下进水管道的上方。

3.根据权利要求2所述的发生器，其特征在于，

所述壳体上设有用于连接所述第一液位计的上安装法兰和用于连接所述第二液位计的下安装法兰。

4.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，

所述壳体上对应于所述容置腔的上部位置设有回流水出口，所述回流水管道通过所述回流水出口与所述容置腔相连通。

5.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，

所述壳体内设有环形隔板，所述壳体的内部通过所述环形隔板分隔形成所述燃烧室和所述蒸汽室。

6.根据权利要求5所述的发生器，其特征在于，

所述环形隔板的上端连接有呈锥状的防护罩，所述防护罩的上端设有与所述汽化腔相连通的开口。

7.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，

所述壳体包括环状侧板、顶法兰和底法兰，所述顶法兰能拆装的密封连接于所述环状侧板的上端，所述底法兰能拆装的密封连接于所述环状侧板的下端，所述出口通道设置于所述顶法兰上。

8.根据权利要求7所述的发生器，其特征在于，

所述顶法兰上设有上进水口，所述上进水管道通过所述上进水口与所述汽化腔相连通。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的发生器的控制方法，其特征在于，所述发生器的控制方法包括：

控制器根据液位计的反馈信号，控制下进水阀的开度大小，使容置腔内的液位不低于第一预设液位，且不高于第二预设液位；

所述控制器根据第一温度传感器的反馈信号，控制上进水阀的开度大小，使汽化腔温度保持为第一预设温度值；

所述控制器根据第二温度传感器的反馈信号，控制回水流量阀的开度大小，使所述容置腔内的液体温度不高于第二预设温度值。

10.根据权利要求9所述的发生器的控制方法，其特征在于，

所述第一预设液位的高度为1400mm，所述第二预设液位的高度为1950mm，所述第一预设温度值为305℃，所述第二预设温度值为320℃。