CN111911910A - 组合式饱和蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式饱和蒸汽发生器，包括供水装置、至少一组主加热箱体和过热箱体，主加热箱体和过热箱体底部均设有火排，主加热箱体和过热箱体上部均设有蜂窝式换热器，主加热箱体和过热箱体中部均设有蒸汽发生管，火排中部的翅片间设有第一S形管，蜂窝式换热器中设有管路，各火排中第一S形管依次串接，各蜂窝式换热器中的管路依次串接，各蒸汽发生管依次串接，串接的第一S形管的进水端与供水装置与连接、出水端与串接的管路的进水端连接，串接的管路的出水端与串接的蒸汽发生管的进水端连接，串接的蒸汽发生管相对进水端的另一端伸出至主加热箱体或过热箱体外部。该组合式饱和蒸汽发生器蒸汽产生速度快、使用寿命长、能够减少氮氧化物排放，且产生的蒸汽更加干燥无水分。

Description

组合式饱和蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及蒸汽发生设备技术领域，尤其涉及一种组合式饱和蒸汽发生器。

背景技术

传统的蒸汽发生器俗称锅炉，是利用燃气或其他能源的热能把水加热成热水或蒸汽的机械设备，锅炉的容量一般≥30L，且承受高温高压，因此安全问题十分重要，即使是小型锅炉一旦发生爆炸，其后果也十分严重，因此对锅炉材料的选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。为了解决锅炉的高危险性问题，目前市场上出现了一系列容量＜30L的蒸汽发生器，它们的优势是不属于蒸汽锅炉的范畴，其危险性大大小于传统的锅炉，因此在操作和使用上不受管控，不需要报备和年检。但现有的蒸汽发生器使用时，还是存在一定的问题，比如烟气排放不能达到环保的排放要求，在高温燃烧的运行情况下，受现有蒸汽发生器的结构设计和运行原理的影响，燃气在蒸汽发生器炉膛内的燃烧不充分，导致废气中的氮氧化物含量过高，且未经净化的高温废气直接排放到空气中，环境污染大，不环保。又比如受现有蒸汽发生器的结构设计和运行原理的影响，蒸汽产生的速度慢，不能满足市场和客户的需求。

此外，一些特殊行业需要干燥无水分的蒸汽（俗称饱和蒸汽）时，通常需要配置新的处理设备，不仅增加了成本投入，且新设备与老设备之间的契合度调试存在一定的难道，给使用者带来不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种蒸汽产生速度快、使用寿命长以及能够降低烟气排放温度、减少氮氧化物排放、且产生的蒸汽更加干燥的组合式饱和蒸汽发生器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种组合式饱和蒸汽发生器，包括供水装置以及至少一组主加热箱体和过热箱体，所述主加热箱体和过热箱体的底部均设有火排，所述主加热箱体和过热箱体的上部均设有蜂窝式换热器，所述主加热箱体和过热箱体的中部均设有蒸汽发生管，所述火排中部的翅片间设有呈S形的第一S形管，所述蜂窝式换热器中设有管路，各所述火排中的第一S形管依次串接，各所述蜂窝式换热器中的管路依次串接，各所述蒸汽发生管依次串接，所述串接的第一S形管的进水端与供水装置与连接、出水端与串接的管路的进水端连接，所述串接的管路的出水端与串接的蒸汽发生管的进水端连接，所述串接的蒸汽发生管相对进水端的另一端伸出至主加热箱体或过热箱体外部，用于蒸汽排出。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述各管路均包括上下间隔设置的上层S形管和下层S形管，各所述管路的上层S形管依次串接，各所述管路的下层S形管依次串接，所述串接的上层S形管的一端为进水端且与串接的第一S形管的出水端连接，所述串接的上层S形管的另一端与串接的下层S形管的一端连接，所述串接的下层S形管的另一端为出水端且与串接的蒸汽发生管的进水端连接。

所述蒸汽发生管的管径大于下层S形管的管径。

所述主加热箱体和过热箱体的顶部均设有排风机。

所述供水装置包括储水器和高频柱塞泵，所述串接的第一S形管的进水端通过高频柱塞泵与储水器连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通常情况下火排火焰的温度为200度左右，而火排翅片间的温度可达80度左右，在这种高温燃烧的情况下，易导致燃气燃烧不充分，从而使得主加热箱体和过热箱体内氮氧化物的含量过高。本发明通过在火排中部的翅片间设置沿S形延伸的第一S形管，一方面可以利用火排翅片燃烧时产生的温度使S形管内的水温升高，充分利用了火排翅片热源的同时，还加快了蒸汽产生前水温的提升速度；二方面可以将燃烧时火排翅片的温度降低至40-60度，从而延长火排的使用寿命；三方面降低了火排翅片的燃烧温度，可以使得主加热箱体和过热箱体内的燃烧更充分，从而降低了氮氧化物的产生量，使得排放烟气内氮氧化物的含量大大降低，即使直接排放也符合环保标准。

2、利用两组串接的火排翅片温度加热的水不是直接进入串接的蒸汽发生管，而是通过管道进入串接的蜂窝式换热器，其原因是，主加热箱体和过热箱体内烟气的温度可达200度，虽然大部分温度能被各自的蒸汽发生管吸收，但未吸收的少量高温烟气如果直接排放，会使得环境温度局部升高明显，环保不达标。本发明在主加热箱体和过热箱体的顶部设置蜂窝式换热器，并在蜂窝式换热器内设置上下两层S形管，一方面可以充分吸收未被蒸汽发生管吸收的高温烟气的热量，降低主加热箱体和过热箱体内烟气排放的温度，经测试二者排风机排出的烟气温度均为70度以下，符合环境监测标准；另一方面吸收了高温烟气的同时，又充分利用了热源，使得进入蒸汽发生管前的水温迅速升高，经测试，经过蜂窝式换热器后排出的水温为100度，使得蒸汽产生的速度进一步得以提升。

3、在主加热箱体和过热箱体上部分别设置蜂窝式换热器的目的，是为了降低主加热箱体和过热箱体内烟气排出时的温度，因为烟气最终是由顶部的排风机排出，而主加热箱体和过热箱体内的温度高至200度，通过蜂窝式换热器吸附未被蒸汽发生管吸收的高温烟气，使得主加热箱体和过热箱体上部的热烟气的温度大大降低。设置排风机可以使得主加热箱体和过热箱体内的空气得以循环，空气从箱体下部进入，从上部排出。

4、S形管道的设置可以延长水流经过串接火排和串接蜂窝式换热器的路线，同时还能增加管道与火排翅片和蜂窝式换热器的接触面，从而充分吸收二者内部的热量，提高热交换的效果。

5、经测试，常温15-25度的加压水，经过火排翅片后的温度提升至60度左右，然后进入蜂窝式换热器后，温度提升至100度达到汽水混合状态，这种分段式加热方式并未增加新的热源，而是充分利用蒸汽发生器内现有的热量，同时利用外部的高频柱塞泵进行加压，使得蒸汽产生的速度大大提升；水依次经过串接的第一S形管、串接的管路和串接的蜂窝式换热器形成分段加热，提升了蒸汽产生速度，产生的蒸气经过过热箱体加热，使得蒸汽更加干燥无水分。经测试，本发明蒸汽发生器的蒸汽产生时间为3-5秒，适用于制衣厂、干洗店、饭店、食堂、医院等场所。

6、本发明蒸汽发生器中水的容积＜30L，即单个蒸汽发生器中水的容积可设置为0.25-0.3吨，不属于锅炉监控的范畴，大大节省了安装和使用费用，且安全性能较高；并可根据客户的需求，将多个蒸汽发生器组合使用，以达到使用所需的蒸汽量。

7、经国家特种设备检测研究所测试，本发明蒸汽发生器的排烟温度低于70度，热效率大于97.45%，烟气排放中氮氧化物的排放浓度小于30mg/m³。

附图说明

图1是本发明组合式饱和蒸汽发生器的原理图。

图2是本发明组合式饱和蒸汽发生器的过热箱体的结构示意图。

图3是本发明组合式饱和蒸汽发生器的主加热箱体的结构示意图。

图4是本发明组合式饱和蒸汽发生器的火排的结构示意图。

图5是本发明组合式饱和蒸汽发生器的蜂窝式换热器的结构示意图。

图中各标号表示：

1、供水装置；11、储水器；12、高频柱塞泵；2、主加热箱体；3、火排；31、第一S形管；32、翅片；4、蜂窝式换热器；5、蒸汽发生管；6、管路；61、上层S形管；62、下层S形管；7、过热箱体；8、排风机。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图5示出了本发明组合式饱和蒸汽发生器的一种实施例，本实施例的组合式饱和蒸汽发生器包括供水装置1以及至少一组主加热箱体2和过热箱体7，主加热箱体2和过热箱体7的底部均设有火排3，主加热箱体2和过热箱体7的上部均设有蜂窝式换热器4，主加热箱体2和过热箱体7的中部均设有蒸汽发生管5，火排3中部的翅片32间设有呈S形的第一S形管31，蜂窝式换热器4中设有管路6，各火排3中的第一S形管31依次串接，各蜂窝式换热器4中的管路6依次串接，各蒸汽发生管5依次串接，串接的第一S形管31的进水端与供水装置1与连接、出水端与串接的管路6的进水端连接，串接的管路6的出水端与串接的蒸汽发生管5的进水端连接，串接的蒸汽发生管5相对进水端的另一端伸出至主加热箱体2或过热箱体7外部，用于蒸汽排出。

火排3内部通常情况下的温度为80度左右，火排3火焰的温度则更高，可以使过热箱体7和主加热箱体2内升温至200度左右，在高温燃烧的情况下，易导致燃烧不充分，从而使得氮氧化物过高，通过在火排3中部的翅片32间设置沿S形延伸的第一S形管31，一方面可以利用火排3翅片32燃烧时的80度热温，使得常温水升温；另一方面可以降低火排3翅片32的温度，设置第一S形管31后，火排3翅片32的温度可保持在40-60度，相比于常规的80度，可以延长火排3的使用寿命。降低温度的同时还能使燃烧更充分，降低过热箱体7和主加热箱体2内的氮氧化物含量，从而减少过热箱体7和主加热箱体2中氮氧化物的排放。并且，水依次经过串接的第一S形管31、串接的管路6和串接的蜂窝式换热器4形成分段加热，热能的综合利用率较高，大大提升了蒸汽产生速度。并且，从主加热箱体2的蒸汽发生管5中排出的蒸汽，再通过管道进入过热箱体7的蒸汽发生管5中进行干燥，使得最终产生的蒸汽更加干燥无水分，俗称饱和蒸汽。该组合式饱和蒸汽发生器的蒸汽产生速度快、使用寿命长、能够减少氮氧化合物排放、产生的蒸汽更加干燥。

蒸汽的发生原理：以一组主加热箱体2和过热箱体7为例，温度为15-25度的常温水经过高频柱塞泵12加压后，首先由供水装置1进入过热箱体7的火排3的第一S形管31中，第一S形管31为沿S形延伸的水管，可以让水在火排3中经过的时间更长，充分进行热交换；然后，加热后的水从过热箱体7的火排3的第一S形管31出水端，通过管道进入主加热箱体2的火排3的第一S形管31中，当水从主加热箱体2的火排3的第一S形管31的出水端流出时，经过了两组火排3的依次加热升温，充分利用了热源。升温后的热水通过管道再流入主加热箱体2上部的蜂窝式换热器4中的管路6中，然后再通过管道流入过热箱体7上部的蜂窝式换热器4中的管路6中，经过两组蜂窝式换热器4再次加热，提高了热交换的综合利用效率。最后，升温后的水从过热箱体7上部的蜂窝式换热器4出来，再流入主加热箱体2中部的蒸汽发生管5中，经过该蒸汽发生管5加热后形成蒸汽，蒸汽通过管道最后进入过热箱体7中部的蒸汽发生管5中，再次加热干燥，形成干燥无水分的饱和蒸汽。整个运行过程没有增加新的干燥处理设备，常温水在两组串接的火排3和两组串接的蜂窝式换热器4中流动加热，最后在两组串接的蒸汽发生管5中形成干燥无水分的蒸汽，充分利用了组合设备中现有的热源，大大提高了综合利用效率。

本实施例中，如图2、图3和图5所示，管路6包括上下间隔设置的上层S形管61和下层S形管62，各管路6的上层S形管61依次串接，各管路6的下层S形管62依次串接，串接的上层S形管61的一端为进水端且与串接的第一S形管31的出水端连接，串接的上层S形管61的另一端与串接的下层S形管62的一端连接，串接的下层S形管62的另一端为出水端且与串接的蒸汽发生管5的进水端连接。以一组主加热箱体2和过热箱体7为例，供水装置1、过热箱体7的火排3中的第一S形管31、主加热箱体2的火排3中的第一S形管31、主加热箱体2中蜂窝式换热器4中上层S形管61、过热箱体7中蜂窝式换热器4中上层S形管61、过热箱体7中蜂窝式换热器4中下层S形管62、主加热箱体2中蜂窝式换热器4中下层S形管62、主加热箱体2中部的蒸汽发生管5和过热箱体7中部的蒸汽发生管5依次连接，形成加热水路。上层S形管61和下层S形管62均沿S形延伸，上层S形管61和下层S形管62同样是为了延长水经过的路线，换热器设计为蜂窝式的，是为了增加换热器与上层S形管61和下层S形管62的接触面积。水先从串接的第一S形管31的出水端进入串接的上层S形管61中，再由串接的上层S形管61进入串接的下层S形管62中，因为蜂窝式换热器4下部的温度高于上部，水经过蜂窝式换热器4上部的上层S形管61，带走高温的同时使自身的温度提高，再经过蜂窝式换热器4下部的下层S形管62继续升温。由此，水依次经过串接第一S形管31、串接的上层S形管61、串接的下层S形管62和串接的蜂窝式换热器4形成分段加热，进一步提升了蒸汽产生速度。同时，主加热箱体2和过热箱体7上部均设置蜂窝式换热器4的目的，是为了降低主加热箱体2和过热箱体7内烟气排出时的温度，因为烟气最终是由主加热箱体2和过热箱体7顶部排出，主加热箱体2和过热箱体7内的温度高至200度，通过蜂窝式换热器4吸附上部的大量热烟气，使得主加热箱体2和过热箱体7上部的热烟气的温度降低，使得主加热箱体2和过热箱体7顶部排风机8排出的烟气温度低于70度，从而减少高温烟气对环境的破坏。

本实施例中，如图1所示，蒸汽发生管5的管径大于下层S形管62的管径，从而使得二者接口处的压力瞬间释放，且高频柱塞泵源源不断地输送高压水，接口处的100度高温水通过压力持续释放，进入200度高温的蒸汽发生管5内迅速形成高温蒸汽，经测试，蒸汽产生的速度为3-5秒。

本实施例中，如图1、图2和图3所示，主加热箱体2和过热箱体7的顶部均设有排风机8。烟气最终是由主加热箱体2和过热箱体7顶部的排风机8排出，设置排风机8可以使得主加热箱体2和过热箱体7内的空气得以循环，空气从主加热箱体2或过热箱体7底部进入，从主加热箱体2或过热箱体7顶部排出。

本实施例中，如图1所示，供水装置1包括储水器11和高频柱塞泵12，串接的第一S形管31的进水端通过高频柱塞泵12与储水器11连接。储水器11中的水由高频柱塞泵12加压后源源不断的进入过热箱体7中。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.组合式饱和蒸汽发生器，其特征在于：包括供水装置（1）以及至少一组主加热箱体（2）和过热箱体（7），所述主加热箱体（2）和过热箱体（7）的底部均设有火排（3），所述主加热箱体（2）和过热箱体（7）的上部均设有蜂窝式换热器（4），所述主加热箱体（2）和过热箱体（7）的中部均设有蒸汽发生管（5），所述火排（3）中部的翅片（32）间设有呈S形的第一S形管（31）；所述蜂窝式换热器（4）中设有管路（6），各所述火排（3）中的第一S形管（31）依次串接，各所述蜂窝式换热器（4）中的管路（6）依次串接，各所述蒸汽发生管（5）依次串接，所述串接的第一S形管（31）的进水端与供水装置（1）与连接、出水端与串接的管路（6）的进水端连接，所述串接的管路（6）的出水端与串接的蒸汽发生管（5）的进水端连接，所述串接的蒸汽发生管（5）相对进水端的另一端伸出至主加热箱体（2）或过热箱体（7）外部，用于蒸汽排出。

2.根据权利要求1所述的组合式饱和蒸汽发生器，其特征在于：所述管路（6）包括上下间隔设置的上层S形管（61）和下层S形管（62），各所述管路（6）的上层S形管（61）依次串接，各所述管路（6）的下层S形管（62）依次串接，所述串接的上层S形管（61）的一端为进水端且与串接的第一S形管（31）的出水端连接，所述串接的上层S形管（61）的另一端与串接的下层S形管（62）的一端连接，所述串接的下层S形管（62）的另一端为出水端且与串接的蒸汽发生管（5）的进水端连接。

3.根据权利要求2所述的组合式饱和蒸汽发生器，其特征在于：所述蒸汽发生管（5）的管径大于下层S形管（62）的管径。

4.根据权利要求1所述的组合式饱和蒸汽发生器，其特征在于：所述主加热箱体（2）和过热箱体（7）的顶部均设有排风机（8）。

5.根据权利要求1至5中任一项所述的组合式饱和蒸汽发生器，其特征在于：所述供水装置（1）包括储水器（11）和高频柱塞泵（12），所述串接的第一S形管（31）的进水端通过高频柱塞泵（12）与储水器（11）连接。

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